土力學(xué)網(wǎng)上作業(yè)題答案

...wd......wd......wd...東北農(nóng)業(yè)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)教育學(xué)院土力學(xué)網(wǎng)上作業(yè)參考答案緒論一、填空地基。根基。持力層。下臥層。下臥層。第一章土的物理性質(zhì)及其工程分類一、填空無(wú)機(jī)礦物顆粒和有機(jī)質(zhì)，土粒。原生礦物和次生礦物。粒度。粒度成分。Cu＜5，Cu越大，Cu＞10。結(jié)合水和自由水,吸著水〔強(qiáng)結(jié)合水〕和薄膜水〔弱結(jié)合水〕。單粒構(gòu)造、蜂窩構(gòu)造和絮狀構(gòu)造。液限、塑限和縮限。塑性指數(shù)。液性指數(shù)。：碎石土。大于2mm,大于0.075mm。細(xì)粒土。含水量和擊實(shí)功能。二、判斷題〔√〕〔×〕〔×〕〔×〕〔×〕三、證明題[1]證明：證明：設(shè)[2]證明：證明：設(shè)∴[3]證明〔2〕證明：設(shè)四、計(jì)算題[1]某地基土層，用體積為72cm3的環(huán)刀取樣，測(cè)得環(huán)刀加濕土重170g，環(huán)刀重40g，烘干后土重122g，土粒相對(duì)密度為2.70，問(wèn)該土樣的、、、、、和各為多少并比擬各種重度的大小。解：V=72cm3，m=170－40=130g，mS=122g，mW=130－122=8gkN/m3kN/m3kN/m3kN/m3∴[2]一土樣重200g，含水率為16%，假設(shè)要制備含水率為20%的土樣，需加多少水加水后土樣重量為多少解：：m1=200g，，，則：將m1=200g帶入得：=27.6g，=6.9g∴加水后土樣重量為：m2=m1+=200+6.9=206.9g[3]某土壩施工中，上壩土料的＝2.7，＝10％，上壩時(shí)虛土＝12KN/m3，要求碾壓后＝95％，＝16.8KN/m3，假設(shè)每日填土5000m3，文每日上壩虛土多少m3共需加水多少t解：〔1〕，，由于碾壓前后土粒重力不變，∴〔2〕∴＝8400〔0.214－0.1〕＝958t∴＝8400〔0.214－0.1〕＝958t五、簡(jiǎn)答題[1]簡(jiǎn)述擊實(shí)功能對(duì)粘性土壓實(shí)性的影響1.土料的和不是常量，隨著擊數(shù)的增加而逐漸增大，而則隨著擊數(shù)的增加而逐漸減小。然而，這種增大或減小的速率是遞減的，因此只靠增加擊實(shí)功能來(lái)提高土的是有一定限度的。2.當(dāng)較低時(shí)，擊實(shí)功能影響較顯著，而當(dāng)含水量較高時(shí)，擊實(shí)曲線接近于飽和線，這時(shí)提高擊實(shí)功能是無(wú)效的。第二章土中水的運(yùn)動(dòng)規(guī)律一、填空題滲流或滲透。滲流量與過(guò)水?dāng)嗝婷娣e以及水頭損失，斷面間距。一次方。常水頭試驗(yàn)。變水頭試驗(yàn)。滲透系數(shù)。滲透力。滲透變形。流土和管涌。流土,地基或土壩下游滲流逸出處。管涌。滲透系數(shù)，二、判斷題〔√〕〔√〕〔×〕三、證明題[1]證明證明：四、計(jì)算題板樁支擋構(gòu)造如以下列圖，由于基坑內(nèi)外土層存在水位差而發(fā)生滲流，滲流流網(wǎng)如圖中所示。土層滲透系數(shù)＝2.6×10－3cm／s，A點(diǎn)、B點(diǎn)分別位于基坑底面以干1.2m和2.6m。試求：〔1〕整個(gè)滲流區(qū)的單寬流量；〔2〕AB段的平均滲透速度〔A點(diǎn)、B點(diǎn)所在流網(wǎng)網(wǎng)格1.5m〕；〔3〕圖中A點(diǎn)和B點(diǎn)的孔隙水壓力與?！?〕流網(wǎng)網(wǎng)格abcA的網(wǎng)格長(zhǎng)度m，判斷基坑中的a~b段滲流逸出處是否發(fā)生流土〔地基土KN/m3〕解：〔1〕m＝4，n＝9，h＝5－1.5－1＝2.5m∴m3/d?m〔2〕Δh＝，∴＝5.4×10－4cm/s〔3〕HA=〔10－1.5〕－7×0.31－〔5－1.2〕＝2.53m，＝＝10×2.53＝25.3KPaHB=〔10－1.5〕－6×0.31－〔5－2.6〕＝4.24m，＝＝10×4.24＝42.4KPa〔4〕，流網(wǎng)網(wǎng)格abcA的平均水力梯度為＜所以，渠底a~b段滲流溢出處不會(huì)發(fā)生流土。五、簡(jiǎn)答題[1]簡(jiǎn)述流網(wǎng)的四點(diǎn)根本性質(zhì)?1.流線與等勢(shì)線相互正交，所構(gòu)成的流網(wǎng)網(wǎng)格為曲邊正方形，即。2.任意兩相鄰等勢(shì)線間的水頭損失相等；3.任意兩相鄰流線間的單位滲流量相等；4.在確定流網(wǎng)中等勢(shì)線數(shù)量時(shí)，上下游的透水邊界各為一條等勢(shì)線；在確定流網(wǎng)中流線數(shù)量時(shí)，根基的地下輪廓線及滲流區(qū)邊界限各為一條流線。[2]簡(jiǎn)述常用的防滲技術(shù)措施1.減小水力梯度〔1〕降低水頭〔2〕增加滲徑2.在滲流逸出處加設(shè)鋪蓋或鋪設(shè)反濾層反濾層可以濾土排水，防止細(xì)小顆粒流失，同時(shí)通暢地排除滲透水流。反濾層一般為1～3層，由砂、卵石、礫石、碎石構(gòu)成，每層粒徑沿著水流方向逐漸增大。3.在建筑物下游設(shè)置減壓井、減壓溝等，使?jié)B透水流有暢通的出路。第三章土中應(yīng)力分布及計(jì)算一、填空自重應(yīng)力和附加應(yīng)力基底壓力，地基反力。根基的剛度和地基的變形條件。馬鞍形分布、拋物線形分布以及鐘形分布?；赘郊訅毫?。深寬比和長(zhǎng)寬比。二、判斷〔×〕〔×〕〔√〕三、計(jì)算題[1]一矩形根基，寬為3m，長(zhǎng)為4m，在長(zhǎng)邊方向作用一偏心荷載N＝F十G＝1200kN。偏心距為多少時(shí)，基底不會(huì)出現(xiàn)拉應(yīng)力試問(wèn)當(dāng)＝0時(shí)，最大壓應(yīng)力為多少解：〔1〕要保證基底不出現(xiàn)拉應(yīng)力，偏心距應(yīng)滿足：≤＝4/6＝0.67m〔2〕當(dāng)＝時(shí)，＝0，∴＝200kPa[2]一矩形根基，寬為3m，長(zhǎng)為4m，在長(zhǎng)邊方向作用一偏心荷裁N＝F十G＝1440kN，偏心距為＝0.7m。試問(wèn)基底最大地基反力為多少?解：＝0.7m＞＝4/6＝0.67m，∴＝246.15kPa四、簡(jiǎn)答題[1]圖示說(shuō)明集中力作用下土中應(yīng)力的分布規(guī)律〔a〕〔b〕圖3－8集中力作用于地表時(shí)附加應(yīng)力的分布情況第四章土的壓縮性與地基沉降計(jì)算一、填空土的壓縮性。土的固結(jié)。100kPa,200kPa。側(cè)限壓縮模量。前期固結(jié)壓力。超固結(jié)比，OCR=1,OCR＞1,OCR＜1。e＝0.42e0。大于0.4b，20％,10％。強(qiáng)度變化和變形?？紫端畨毫?，附加有效應(yīng)力。瞬時(shí)沉降、固結(jié)沉降和次固結(jié)沉降。二、判斷題〔×〕〔√〕〔√〕三、繪圖題[1]用經(jīng)歷作圖法確定前期固結(jié)壓力，并說(shuō)明具體步驟?！?〕在曲線拐彎處找出曲率半徑最小的點(diǎn)A，過(guò)A點(diǎn)作水平線A1和切線A2；〔2〕作∠LA2的平分線A3，與曲線直線段的延長(zhǎng)線交于B點(diǎn)；〔3〕B點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的有效應(yīng)力即為前期固結(jié)壓力。四、計(jì)算題[1]今有兩粘土層〔A、B〕，土質(zhì)和土層排水條件一樣，兩土層都受到100kPa的連續(xù)均布荷載，土層厚度HA：HB=2：1，在A土層內(nèi)孔隙比從1.060減至0.982，B土層內(nèi)孔隙比從0.910減至0.850，當(dāng)Ut=50%時(shí)所需時(shí)間tA：tB=5：1，試求kA：kB=解：A、B均受到連續(xù)均布荷載作用→，且Ut一樣→，→→==22/5=4/5，→=→kA：kB==0.964：1[2]設(shè)厚度為12m的粘土層的邊界條件如右圖所示，固結(jié)度與時(shí)間因數(shù)關(guān)系如以下列圖所示。上下層面處均為排水砂層，地面上作用著無(wú)限均布荷載=300kPa，粘土層的初始孔隙比＝0.81，滲透系數(shù)＝2cm/y＝6.3×10－8cm/s，壓縮系數(shù)a＝0.025×10－2/kPa。試求：〔1〕粘土層最終沉降量為多少〔2〕加荷1年后，地基的沉降量為多少〔3〕加荷后歷時(shí)多久，粘土層的固結(jié)度到達(dá)90%解：〔1〕求粘土層最終沉降量無(wú)限大均布荷載作用，粘土層中附加應(yīng)力呈矩形分布：==300kPa，=1cm〔2〕求加荷1年后，地基的沉降量豎向固結(jié)系數(shù)：=14.48m2/y雙面排水：，=1，查表得＝0.7∴＝49.7×0.7＝34.8cm〔3〕求雙面排水且固結(jié)度到達(dá)90%時(shí)所需要的時(shí)間=0.9，=1，查表得=0.848=t=0.848×36/14.48=2.1年附圖固結(jié)度與時(shí)間因數(shù)的關(guān)系曲線五、簡(jiǎn)答題[1]簡(jiǎn)述太沙基一維滲流固結(jié)理論的六點(diǎn)根本假定第五章土的抗剪強(qiáng)度一、填空土的抗剪強(qiáng)度。受剪，剪切破壞土的抗剪強(qiáng)度。內(nèi)摩阻力，內(nèi)摩阻力和粘聚力。原始粘聚力、固化粘聚力和毛細(xì)粘聚力。粘聚力和內(nèi)摩擦角。越大。二、判斷〔×〕〔×〕三、計(jì)算題[1]土樣內(nèi)摩擦角為＝23°，粘聚力為=18kPa，土中大主應(yīng)力和小主應(yīng)力分別為=200kPa，=100kPa，試用兩種方法判斷該土樣是否到達(dá)極限平衡狀態(tài)解：〔1〕應(yīng)用土體極限平衡條件，令＝200kPa，則計(jì)算結(jié)果說(shuō)明>，可判定該土樣處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)。〔2〕應(yīng)用土體極限平衡條件，令＝100kPa，則計(jì)算結(jié)果說(shuō)明<，可判定該土樣處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)。[2]一個(gè)砂樣進(jìn)展直接剪切試驗(yàn)，豎向應(yīng)力＝100kP，破壞時(shí)＝57.7kPa。試問(wèn)此時(shí)的大、小主應(yīng)力、為多少?解：由題意可知，＝100kP，＝57.7kPa。根據(jù)庫(kù)侖定律有：→＝57.7/100=0.577→＝30°砂土＝0，根據(jù)土體極限平衡條件，＝＝3，＝＝60°，100＝0.5×〔3＋〕＋0.5×〔3－〕cos120°→＝66.67kPa＝3＝3×66.67＝200kPa[3]某正常固結(jié)飽和粘性土試樣進(jìn)展UU試驗(yàn)，得到=0，=20kPa，對(duì)同樣的土進(jìn)展CU試驗(yàn)，得到=0，=30°。假設(shè)試樣在不排水條件下破壞，試求剪切破壞時(shí)的和。解：＝＝3＝＝20kPa＝3＝3×20＝60kPa五、簡(jiǎn)答題[1]簡(jiǎn)述土的抗剪強(qiáng)度影響因素1.土的礦物成分、顆粒形狀和級(jí)配的影響2.含水量的影響3.原始密度的影響4.粘性土觸變性的影響5.土的應(yīng)力歷史的影響[2]簡(jiǎn)述直接剪切試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn)1.優(yōu)點(diǎn)直剪試驗(yàn)具有設(shè)備簡(jiǎn)單，土樣制備及試驗(yàn)操作方便等優(yōu)點(diǎn)，因而至今仍為國(guó)內(nèi)一般工程所廣泛使用。2.缺點(diǎn)〔1〕剪切面限定在上下盒之間的平面，而不是沿土樣最薄弱的面剪切破壞；〔2〕剪切面上剪應(yīng)力分布不均勻，且豎向荷載會(huì)發(fā)生偏轉(zhuǎn)〔移〕，應(yīng)力的大小及方向都是變化的；〔3〕在剪切過(guò)程中，土樣剪切面逐漸縮小，而在計(jì)算抗剪強(qiáng)度時(shí)仍按土樣的原截面積計(jì)算；〔4〕試驗(yàn)時(shí)不能?chē)?yán)格控制排水條件，并且不能量測(cè)孔隙水壓力；〔5〕試驗(yàn)時(shí)上下盒之間的縫隙中易嵌入砂粒，使試驗(yàn)結(jié)果偏大。第六章土壓力計(jì)算一、填空靜止土壓力、主動(dòng)土壓力和被動(dòng)土壓力。主動(dòng)極限平衡狀態(tài)。被動(dòng)極限平衡狀態(tài)。擋土構(gòu)造的位移。處。二、判斷〔√〕三、計(jì)算題[1]—擋土墻高4m，墻背豎直光滑，墻后填土外表水平，填土＝10kPa，＝20°，＝0.66，＝17kN／m3，試求在下述三種情況下，作用在墻上土壓力的合力及作用點(diǎn)的位置：〔1〕擋土墻無(wú)位移；〔2〕擋土墻向著遠(yuǎn)離土體方向發(fā)生微小位移；〔3〕擋土墻向著土體發(fā)生微小位移。解：〔1〕擋土墻沒(méi)有位移，產(chǎn)生靜止土壓力，則＝0.5×17×42×0.66＝89.76kN/m土壓力作用點(diǎn)：y=h/3＝4/3＝1.33m〔2〕擋土墻向著遠(yuǎn)離土體方向發(fā)生微小位移，產(chǎn)生主動(dòng)土壓力，則主動(dòng)土壓力系數(shù)：＝0.49拉應(yīng)力區(qū)的臨界深度：=1.68m=22.41kN/m土壓力作用點(diǎn)：y=〔h－z0〕/3＝〔4－1.68〕/3＝0.77m〔3〕擋土墻向著土體方向發(fā)生微小位移，產(chǎn)生被動(dòng)土壓力，則被動(dòng)土壓力系數(shù)：＝2.04土體外表處：＝28.57kPa墻底處：＝167.29kPa0.5×〔28.57＋167.29〕×4＝391.72kPa土壓力作用點(diǎn)：y==1.53m[2]一擋土墻高4m，墻背豎直光滑，墻后填土外表水平，要求填土在最正確含水率＝20％情況下夯實(shí)至最大干重度＝14.5kN／m3，并測(cè)得＝8kPa，＝22°，試求：〔1〕墻底處的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度和墻背所受主動(dòng)土壓力的合力；〔2〕墻底處的被動(dòng)土壓力強(qiáng)度和墻背所受被動(dòng)土壓力的合力。解：填土在最正確含水率＝20％情況下夯實(shí)至最大干重度＝14.5kN／m3時(shí)，，所以土體重度＝17.4kN／m3，則〔1〕主動(dòng)土壓力系數(shù)：＝0.45拉應(yīng)力區(qū)的臨界深度：=1.37m墻底處的主動(dòng)土壓力強(qiáng)度：＝20.59kPa墻背所受主動(dòng)土壓力的合力：0.5×20.59×〔4－1..7〕=27.08kN/m土壓力作用點(diǎn)：y=〔h－z0〕/3＝〔4－1.37〕/3＝0.88m〔2〕被動(dòng)土壓力系數(shù)：＝2.2土體外表處：＝23.73kPa墻底處：＝176.85kPa0.5×〔23.73＋176.85〕×4＝401.16kPa土壓力作用點(diǎn)：y==1.49m第七章土壓力計(jì)算一、填空滑坡。超過(guò)。平面,圓弧面。坡腳圓、坡面圓和中點(diǎn)圓。b=0.1R，土條兩側(cè)間,土條間豎向剪應(yīng)力。滑動(dòng)面。二、判斷〔√〕三、簡(jiǎn)答題[1]簡(jiǎn)述土坡滑動(dòng)失穩(wěn)的原因答：1.外界力的作用破壞了土體內(nèi)原來(lái)的應(yīng)力平衡狀態(tài)；2.土的抗剪強(qiáng)度由于受到外界各種因素的影響而降低，促使土坡失穩(wěn)破壞。[2]簡(jiǎn)述土坡穩(wěn)定安全系數(shù)的三種表示方法答：1.滑動(dòng)面上抗滑力矩與滑動(dòng)力矩之比，即；2.滑動(dòng)面上抗滑力與滑動(dòng)力之比，即；3.實(shí)有的抗剪強(qiáng)度與土坡中最危險(xiǎn)滑動(dòng)面上產(chǎn)生的剪應(yīng)力之比，即四、繪圖題[1]用費(fèi)倫紐斯方法確定＝0時(shí)最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓心的位置，并有必要文字說(shuō)明。答：〔1〕BD線與坡面的夾角為、CD線與水平面的夾角為，、與坡角有關(guān)，可查表；〔2〕BD線及CD線的交點(diǎn)即為最危險(xiǎn)滑動(dòng)面圓心。五、計(jì)算題[1]一均質(zhì)無(wú)粘性土土坡，坡度為1：2，=18.4KN/m3,=20%，ds=2.68，=34°,試求這個(gè)土坡的穩(wěn)定安全系數(shù)K＝假設(shè)土坡有沿坡面滲流作用時(shí)，該土坡的穩(wěn)定安全性降低多少有滲流作用時(shí)，為防止發(fā)生失穩(wěn)破壞，應(yīng)如何設(shè)計(jì)坡角解：〔1〕無(wú)滲流作用時(shí)：K=〔2〕有滲流作用時(shí)：KN/m3KN/m3該土坡的穩(wěn)定安全性降低了〔3〕有滲流作用時(shí)，為防止發(fā)生失穩(wěn)破壞，令，即1：m=1：3。[2]有一6m高的粘土邊坡。根據(jù)最危險(xiǎn)滑動(dòng)面計(jì)算得到的抗滑力矩為2381.4kN·m/m，滑動(dòng)力矩為2468.75kN·m/m，為提高邊坡的穩(wěn)定性采用底腳壓載的方法，如以下列圖，壓載重度＝18kN／m3，試計(jì)算壓載前后邊坡的安全系數(shù)。解：〔1〕壓載前＝0.96〔2〕壓載后＝1.07[3]有—地基如以下列圖。地面下2m深處有一層厚0.8m的軟土夾層，在地基上用當(dāng)?shù)夭牧闲拗恋蹋?m，邊坡1：2，土堤與地基均為砂質(zhì)粘土，＝20°，＝20kPa，＝20kN/m3；軟土夾層的＝18kN/m3，＝0，＝10kPa，試問(wèn)該土堤是否會(huì)沿軟土夾層滑動(dòng)，安全系數(shù)有多大?解：〔1〕求作用于AB面上的＝0.49，＝2.86m,=40.6kPa0.5×40.6×〔7－2.86〕＝84.04kN/m〔2〕求作用于CD面上的＝2.04＝57.13kPa＝138.73kPa＝0.5×〔57.13＋138.73〕×2＝195.86kN/m〔3〕求BC面上作用的抗滑力＝5×2＝10m，＝0.5×〔2＋7〕×10×20＝900kN/m＝10×10＝100kN/m∴＝〔195.86＋100〕/84.04＝3.52，該土堤不會(huì)沿軟土夾層滑動(dòng)。[4]試計(jì)算以下幾種情況下土條的穩(wěn)定安全系數(shù)?！?〕＝17kN/m3，＝18°，＝10kPa；〔2〕＝17kN/m3，＝19kN/m3，＝10kPa，＝10kN/m3〔3〕＝18kN/m3，＝5kPa，，＝5kPa〔4〕土條被浸潤(rùn)線和下游水位分成三局部，各局部土條高度分別為＝1m，＝3m，＝2m，土條重度分別為＝19kN/m3，＝20kN/m3，土條寬度＝5m，弧長(zhǎng)＝5.77m，＝30°，＝10kPa，。解：〔1〕滑動(dòng)面弧長(zhǎng)，＝0.894，＝0.447，＝17×3.5×2＝119kN/m＝1.07〔2〕滑動(dòng)面弧長(zhǎng)，＝0.894，＝0.447，＝17×2×2＋〔19－10〕×2×1.5＝95kN/m＝1.18〔3〕滑動(dòng)面弧長(zhǎng)，＝0.894，＝0.447，＝18×3.5×2＝126kN/m＝1.0〔4〕＝0.45〔1〕〔2〕〔3〕〔4〕第八章土壓力計(jì)算一、填空極限荷載或極限承載力。臨界荷載。壓密階段、剪切階段和破壞階段。剪切階段。整體剪切破壞，局部剪切破壞，刺入剪切破壞。整體