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1、土力学作业答案 第一章11 根据下列颗粒分析试验结果，作出级配曲线，算出 Cu 及 Cv 值，并判断其级配情况是 否良好。粒径/mm粒组含量/%粒径/mm粒组含量/%201010.250.101910530.100.0585250.050.0142170.010.005310.5200.0050.00220.50.2528解：粒径(mm)20105210.50.250.10.050.010.005小于该粒径的含 量百分数(%)10099969184643617952级配曲线见附图。1001010.10.011E-30102030405060708090100之 之 之 之 之 之 之 之 之
2、之 之 %之之之之之之之之习题 1-1 颗粒大小级配曲线由级配曲线查得：d60=0.45，d10=0.055，d30=0.2；18. 8055. 045. 01060ddCu62. 1055. 045. 02 . 0260102 30dddCcCu5，12mm 的颗粒占 73%50%，属于碎石土； (2)按建筑地基基础设计规范 （GB500072002）表 4.1.5 碎石土的分类表，有大到小依次 对照，符合圆砾或角砾，由颗粒形状定名为圆砾。 B 土： (1)2mm 的颗粒占 2.5%0.075mm 的颗粒占 59%（见级配曲线）50%；故属于砂土。(2)按规范表 4.1.7，由大到小依次对照
3、，定名为粉砂。 C 土：，属于粉土。92635PID 土：(1) ，属于粘性土；473178PI(2)按规范表 4.1.9，定名为粘土。120若 A、B、C、D 四种土经目力鉴别为无机土，其颗粒大小分析试验及液限、 塑限试验结果同 1-19 题，试按水电部土工试验规程 （SL237-1999）分类法 予以分类。 解：A 土： (1)0.1mm 的颗粒占 100%50%，属于粗粒土； (2)在0.1mm 的颗粒中，2mm 的颗粒占粗颗粒组的 73%50%，属于砾石类； (3)按书表 1-5 巨粒类和粗粒类土的分类表，细粒土（0.1mm 的颗粒占 53%50%，按书上表 1-5 定名，属于粗粒土；
4、(2)在0.1mm 的颗粒中，2mm 的颗粒占，属于砂土类；%50%7 . 4535 . 2(3)细粒土含量（相对总土量）为 47%，在 15%50%之间，且土无塑性，必在塑性图中 A 线 以下； 故定名为粉质砂（SM） 。 C 土： (1)0.1mm 的颗粒占 17%0.1mm 的颗粒为 0，属于细粒土；(2) ，在塑性图中落在 CH 区；473178PI%78L故定名为高液限粘土。2-1 用一套常水头渗透试验装置测定某粉土土样的渗透系数，土样面积，土样高度232.2cm，经，流出水量，土样的两端总水头差为，求渗透系数。4cm958s330cm15cm解：水力坡度 75. 3415lhi流
5、量 Q=kiAt 渗透系数 scmiAtQk/1059. 275. 32 .329583042-2 按图 2-56 所示资料，计算并绘制自重应力及沿深度分布图。 （地下水位在czcx高程处。 ）41.0m 解：图 2-56 习题 2-2 图注： （水下用） niiiisziZ1 isznsxn02-3 一粉制粘土土层，地下水位在地面下处，测的天然重度：水上为，3.0m317.8/kN m水下为。试计算并绘出自重应力沿深度分布图。如地下水位缓慢下降318.0/kN mcz，下降后水上重度仍为，水下重度仍为。试计算并绘5.0m317.8/kN m318.0/kN m出由于水位下降产生的附加应力沿深
6、度分布图。z解：2-4 证明01K 亚粘土粘土细砂443541 403855 64.881.8111.822.323.9 29.1628.63 36.839.13517.5KN/m3=18.0KN/m33m5m52.5KN/m292.5KN/m2附加应力 z分布图17.5-(18-10)5.0=47.5式中静止侧压力系数；0K侧膨胀系数证明：由材料力学的知识：EEszsysx x)(对无侧向变形条件，;0xqsxsy得：szsx1静止侧压力系数：0szsx 0 102-5 某河床土层分布如图 2-57 所示。由于在多个井筒内大量抽水，使粗砂层中水位下降至距该层顶面处，河水从上向下渗透，处在稳定
7、渗流状态，各层土重度如图标明，试用两5m种方法（，法与，发，计算全部土层中的竖向有效应力，并绘出分布图。 ）satuj40m解： 1 sat,u 法： 总应力： 求孔压：u2 1/100.mhZA2/100muA2/300200 .10100mZB2/200muB2/3950 . 519300mZC0Cu10m10m 5m 5m20m水位 河底细砂粘土 粗砂粗砂20KN/m3=19 KN/m3 =19.5 KN/m3=20.5 KN/m3抽水 井筒透水孔100300 395 492.5902.5100200200100 395 492.5702.5z z2/5 .49255 .19395mZD
8、0Du2/5 .902205 .205 .492mZE2/200muE土层中的竖向有效应力;结果如图uZZ2 ，j 法：0ZA2/10010)01020(10)(mjZB2/3951005)105510101019(5)(mjZBZC2/5 .49255 .19395mZD2/5 .70220)0 .105 .20(5 .492mZE2-6 计算并绘出图 2-58 所示渗透装置处于稳定渗流状态时，砂土与粘土中的竖向有效应力分布图（用两种方法）砂土，粘土320.0/kN m318.0/kN m解： 1 用 sat,u 法：0ZA0Au2/0 . 11 . 010mZB2/0 . 1muB2/0
9、. 31 . 0200 . 1mZC2/0 . 2muC2/7 . 515. 0180 . 3mZD2/5 . 1muD结果如上图uZZ2 用 ，j 法：砂粘土101015单位：cm1.03.05.71.02.01.51.04.2；34 1520lhi2/3 .133410.mij0ZA0ZB2/0 . 11 . 0mZC2/2 . 415. 0)3 .131018(0 . 115. 0)(mjZCZD2-7 如图 2-59 所示，某挖方工程在厚的饱和粘土中进行，粘土层下为砂层，砂层中测压12m 管水位在砂层顶面以上，开挖深度为，试计算为保持基坑不发生流土（安全系数取10m8m 2.0）至少需
10、水深多少米？h解： 46 812)812(10hh LHi粘土层处有效应力（底部） （不考虑渗流时）2/42)812()0 .105 .20(mZ4104642 )812(hiZ取 K=2 解得：h=3.9m 2-8 就一维渗流情况证明wji式中：单位渗透力；j水的重度；w水力坡降。i 证明：取试样内得孔隙水作为脱离体分析其受力，在此脱离体上作用的外力有： （1）顶面上作用有水压力 h1A(A 为试样截面积) （2）底面上作用有水压力 h2A； （3）孔隙水重和浮反力之和 AL （4）土骨架对水流的阻力 T 由平衡条件：ALAhAh12)(21hLhA由于土骨架对水流的阻力 T 与水流对土骨架
11、的渗流力大小相等方向相反所以渗流力 )(21hLhAJ单位体积渗流力 LhLh ALhLhAj)()(2121为总水头差；HhLh21iLH2-9 一渗透试验装置，尺寸如图 2-60 所示，处在稳定渗流状态，粘土重度，318.0/kN m粗砂重度。320.0/kN m（1）判断一下，如无粗砂层，能否发生流土？（2）如保证安全系数为 2，问粗砂层厚度应为多少？并绘出这时土中竖向有效应力分布图。hij解：1.水力坡降1154055i渗透应力3/0 .1010 .10mij粘土有效重力密度3/0 . 81018m所以,会发生流土.2.取 K=2.0cmmhh1818. 0215. 00 .1015.
12、 00 . 8 12-10 一常水头渗透装置如图 2-61 所示，中砂与粉质粘土厚度相同，中砂渗透系数，粉质粘土渗透系数，如果中砂中的水头损失不予忽略，3 15 10/kcm s 5 11 10/kcm s 试分析计算中砂中的水头损失与粉质粘土的水头损失各占全部水头损失的百分1H2HH之几？（提示中砂与粉质粘土流量相同，因而渗透速度相同） 解：由于中砂与亚粘土中流量相同，因而渗透速度相同55cm 40cm h15cm粗砂粘土18cm (20-10)0.181.8KN/m21.8+(8-10)0.15=1.5KN/m2%8 .99101105105%2 . 0101105101533211 25
13、35212 122112 21 12211222111liliiiii2-11 某湖水水深，底面下有厚淤泥，在自重作用下已经变形结束，现在湖中某2.0m4.0m 一范围填土（填粗砂）厚，各层土重度如图 2-62 所示，试计算并绘出填土前，填土刚3.0m 完成时，填土后时间足够长（固结结束）三种情况下土层总应力，孔隙水压力，有效应力分 布图及填土后瞬时粘土层中超孔隙水压力分布图填 土前：用“ ”表示 填土刚完成：用“ ”表示 固结结束：用“ ”表示2-12 一粘土层，厚，下为不透水层，地下水与地面齐平。土层在自重作用下已变形结束，4m 现在向地面大面积填砂，厚，同时由于附近水库蓄水，地下水位升，
14、各层土重度见图2m1m 2-63，试计算并绘出从新地面算起的全部土层在填土刚完成时（）总应力，孔隙水压力，0t 有效应力的分布图及粘土层中填土完成后瞬时的超孔隙水压力分布图。解：=19KN/m2=20KN/m2=17KN/m2填土面 湖水面湖底面1m2m4m1m 1m4m新水位 原水位新地面原地面18.5KN/m3 =20KN/m3=18KN/m318.5 38.5110.5110.510 38.578.518.528.53228.51920 59 88 12720 5960 9919393928 67z u z ue应 力 分 布 图2-13 土层剖面及重度值如图 2-64 所示，下层砂中有承压水，测压管水位高处出地面，1.0m在粘土层中形成向上的稳定渗流，现向地面突加大面积均布荷载。25pkpa（1）计算并绘出刚加载后粘土层中孔隙水压力分布图，并将其中由渗流引起的超孔隙水压 力图与由荷载引
