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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/%2010 1 0.250.10 19105 3 0.100.05 852 5 0.050.01 421 7 0.010.005 310.5 20 0.0050.002 20.50.25 28解：粒径(mm) 20 10 5 2 1 0.5 0.25 0.1 0.05 0.01 0.005小于该粒径的含量百分数(%) 100 99 96 91 84 64 36 17 9 5 2级配曲线见附图。10 10 1 0.1 0.1 1E-
2、3010203040506070809010之之之之之之之之之之之% 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：d 60=0.45，d 10=0.055，d 30=0.2；18.05.416Cu 62.4260123dcCu5，12mm 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，定名为粉砂
3、。C 土：，属于粉土。92635PID 土：(1) ，属于粘性土；4718PI(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；(2)在0.1mm 的颗粒
4、中，2mm 的颗粒占 ，属于砂土类；%507.4532(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；47318PI8L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23.cm，经 ，流出水量 ，土样的两端总水头差为 ，求渗透系数。4cm958s30cm15c解：水力坡度 75.341lhi流 量 Q=kiAt 渗透系数 scmiAtQk /10
5、59.27.398042-2 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czx高程处。 ）41.0m解：图 2-56 习题 2-2 图注： （水下用 ） niiiszZ1isznsxn02-3 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/kNm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38.0/kNmcz，下降后水上重度仍为 ，水下重度仍为 。试计算并绘5. 317.8/kN38.0/k出由于水位下降产生的附加应力 沿深度分布图。z解：2-4 证明 01K亚粘土粘土细砂44354140385564.
6、881.8111.822.323.9 29.1628.63 36.839.13517.5KN/m 3=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：Eszysx)(对无侧向变形条件， ;0xqsxsy得： szsx1静止侧压力系数：0szx0102-5 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
7、竖向有效应力，并绘出分布图。 ）satuj40m解：1 sat,u 法：总应力： 求孔压：u21/0.hZA 2/10mA2/3mBB95.3ZC Cu10m10m5m5m20m水位河底细砂粘土粗砂粗砂20KN/m 3=19 KN/m3=19.5 KN/m3=20.5 KN/m3抽水井筒透水孔100300395492.5902.5100200200100395492.5702.5 z z 2/5.49.1395mZD0Du024E 2/mE土层中的竖向有效应力 ;结果如图Z2 ，j 法：0ZA2 /10)102()( mjB 2 /39510)595 mZBZC 2 /.4.193D2 /.7
8、0)20(4mZE 2-6 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3./kNm318./kN解：1 用 sat,u 法：0ZA0Au2/.1mB 2/.1mB032.ZCC2/7.5.803D 2/5.uD结果如上图uZ2 用 ，j 法：砂粘土101015单位：cm1.03.05.71.02.01.51.04.2 ；341520lhi 2/3.140. mijZA0B2 /.1mZC2 /.415.0)318(0.5.)( mjD 2-7 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
9、压12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02.0）至少需水深 多少米？h解： 468)(1hLHi 粘土层处有效应力（底部） （不考虑渗流时）2 /)12()0.52( mZ 46)8( hiZ取 K=2 解得：h=3.9m2-8 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： LhA12)(
10、2由于土骨架对水流的阻力 T 与水流对土骨架的渗流力大小相等方向相反所以渗流力 )(21hLJ 单位体积渗流力 LhALhj )()( 2121为总水头差；HhL21 i2-9 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/kNm粗砂重度 。320./kNm（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 1540i渗透应力 3/.mj 粘土有效重力密度 08所以,会发生流土.2.取 K=2.0cmh18.025.2-10 一常水头渗透装置如图 2-61
11、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，3150/kcms510/kcs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H2HH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 40cmh15cm粗砂粘土18cm(20-10)0.18 1.8KN/m21.8+(8-10)0.15=1.5KN/m2%8.91052.53212 52121221 liliii2-11 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.0m4.一范围填土（
12、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 ，各层土重度见图2 1m2-63，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：=19K
13、N/m2=20KN/m2=17KN/m2填土面湖水面湖底面1m2m4m1m1m4m新水位原水位新地面原地面18.5KN/m 3=20KN/m3=18KN/m318.538.5110.5110.510 38.578.518.528.53228.51920 59 88 12720 5960 991939 3928 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 。25pka（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
14、压力图与由荷载引起的超孔隙水压力图分别画出。（2） 计算并绘出全部土层在刚加载瞬间的有效应力 分布图。z解：2-14 土层剖面及重度值如图 2-65 所示，地下水位在地面下 处，土层在自重作用下已变形3m结束，由于附近水库蓄水使地下水位上升 ，水位变化段重度值由 变为2319/kN，试计算并绘出水位上升前、水位上升刚完成时，水位上升后时间足够长三种情320/kNm况下全土层的总应力、孔隙水压力、有效应力分布图，并单独绘出水位上升刚完成时粘土层中的超孔隙水压力分布图。解： u ueP=25kPa砂粘土砂1m=19KN/m3=20KN/m3=18KN/m3=20KN/m31m1m3m1m10 3560 8570u渗流引起的超静水压力荷载引起的超静水压力20 25254464118138254429 5433 5868 2-15 常水头渗透试验装置如图 2-66 所示，试绘出试验装置中 A，B 间的孔隙水压力分布图，计算粘土土样中的水力坡降 （试验前装置已全部充分饱和） 。i解
