清华大学版土力学课后答案.doc

第一章
1-1：
已知：V=72cm3 m=129.1g ms=121.5g Gs=2.70
则：

1-2：
已知：Gs=2.72 设Vs=1cm3
则

1-3：

1-4：
甲：

乙：

则（1）、（4）正确

1-5：
则

所以该料场的土料不适合筑坝，建议翻晒，使其含水率降低。

1-6：

式中Dr=0.7
则可得：

1-7：
设 S=1， 则
则压缩后：
则
则

1-8：
甲： 流塑状态
乙： 坚硬（半固态）
属于粉质粘土（中液限粘质土）
乙土较适合作天然地基

1-9：
属非活性粘土
属活性粘土
乙土活动性高，可能为伊利石，及少量的高岭石，工程性质乙土的可能较

第二章
2-1解：
根据渗流连续原理，流经三种土样的渗透速度v应相等，即
根据达西定律，得：

又

2-2解：

2-3解：
（1）土样单位体积所受的渗透力
（2）

则土体处于稳定状态，不会发生流土现象
（3）当时，会发生流土破坏，

水头差值为32cm时就可使土样发生流土破坏
2-4解：
（1）

（2）若要保持水深1m，
而
故单位时间内抽水量为
2-5：解：
，而

又，故只考虑就可以

又
则
故开挖深度为6m时，基坑中水深至少1.38m才能防止发生流土现象
2-6：解：
（1）地基中渗透流速最大的不为在等势线最密集处，故在第二根流线上

（2）

则 故地基土处于稳定状态
（3）
2-7：解：
（1），

（2）
，故，不可能发生流土破坏

第三章 土体中的应力计算
3-1：解：
41.0m：
40.0m：
38.0m：
35.0m：
水位降低到35.0m
41.0m：
40.0m：
38.0m：
35.0m：
3-2：解：
偏心受压：

由于是中点，故
z(m)
n=z/B
均布荷载p=
61.6
三角形荷载p
16.8
水平附加应力
总附加应力σ（kPa）
K
σ
K
σ
0.1
0.01
0.999
61.5384
0.5
8.4
0
69.9384
1
0.1
0.997
61.4152
0.498
8.3664
0
69.7816
2
0.2
0.978
60.2448
0.498
8.3664
0
68.6112
4
0.4
0.881
54.2696
0.441
7.4088
0
61.6784
6
0.6
0.756
46.5696
0.378
6.3504
0
52.92
8
0.8
0.642
39.5472
0.321
5.3928
0
44.94
10
1
0.549
33.8184
0.275
4.62
0
38.4384
12
1.2
0.478
29.4448
0.239
4.0152
0
33.46
14
1.4
0.42
25.872
0.21
3.528
0
29.4
20
2
0.306
18.8496
0.153
2.5704
0
21.42

3-3：解：

（1）
可将矩形分为上下两部分，则为2者叠加
，查表得K，
（2）
可将该题视为求解条形基础中线下附加应力分布，上部荷载为50kN/m2的均布荷载与100 kN/m2的三角形荷载叠加而成。
3-4：解：
只考虑B的影响：
用角点法可分为4部分,
,得
，得
，得
，得

只考虑A：为三角形荷载与均布荷载叠加
,

则

3-6：解：
（1）不考虑毛细管升高：
深度z（m）
σ（kN/m2)
u（kN/m2)
σ＇（kN/m2)
0.5
16.8*0.5=8.4
0
8.4
2
16.8*2=33.6
0
33.6
4
33.6+19.4*2=72.4
2*9.8=19.6
52.8
8(上）
72.4+20.4*4=154
6*9.8=58.8
95.2
8（下）
72.4+20.4*4=154
10*9.8=98
56
12
154+19.4*4=231.6
14*9.8=137.2
94.4
（2）毛细管升高1.5m

深度z（m）
σ（kN/m2)
u（kN/m2)
σ＇（kN/m2)
0.5
16.8*0.5=8.4
9.8*（-1.5）=（-14.7）
23.1
2
8.4+19.4*1.5=37.5
0
37.5
4
37.5+19.4*2=76.3
2*9.8=19.6
56.7
8(上）
76.3+20.4*4=157.9
6*9.8=58.8
99.1
8（下）
76.3+20.4*4=157.9
10*9.8=98
59.9
12
157.9+19.4*4=235.5
14*9.8=137.2
98.3

3-7：解：

点号
σ（kN/m2)
u（kN/m2)
σ＇（kN/m2)
A
2*9.8=19.6
2*9.8=19.6
0
B
19.6+2*20=59.6
5.5*9.8=53.9
5.7
C
59.6+2*20=99.6
7.5*9.8=73.5
26.1

3-8：解：

试件饱和，则B=1
可得

则水平向总应力 有效应力
竖直向总应力 有效应力
3-10：解：
（1）粉质粘土饱和，

由图可知，未加载前M点总应力为：
竖直向：
孔隙水压力为：
有效应力：
水平向：
，
(2)加荷后，M点的竖直向附加应力为：
水平向附加应力为：
在加荷瞬间，上部荷载主要有孔隙水压力承担，则：
竖直向：

水平向：

（3）土层完全固结后，上部荷载主要由有效应力部分承担
竖直向：

水平向：

（4），即

第四章
4-1：解：
试验结束时，
此过程中，土样变化
初始孔隙比
孔隙比
当时，，
当时，，

4-4：解：
（1） 两基础中心点沉降量不相同
（2） 通过调整两基础的H和B，可使两基础的沉降量相近
调整方案有：方案一：增大B2使，则附加应力
而，故可能有
方案二：使，则，即增加H1或减小H2
方案三：增大B2，使,同时，减小H2或增大H1
（3） 方案三较好，省原料，方便施工
4—5：解：
（1）t=0，t=4个月，t=无穷大时土层中超静水压力沿深度分布如图所示：
（2）由图可知4个月时

当时，

4-6：解：
（1）

则
（2）当时，

查表有：

故加荷历史2年地面沉降量可达20cm
第五章 土的抗剪强度
5-2
解：由剪破面与大主应力面交角60° 60°=α=45°+Ф/2得：Ф=30°
由试样达到破坏状态的应力条件：

已知：

5-3
解：（1）求该点主应力值

（2）该点破坏可能性判断
∵ c=0

改用式：
∴该点未剪破
（3）当τ值增加至60KN/m2时

（
即实际的小主应力低于维持极限平衡状态所要求的小主应力，故土体破坏

5-4
解：（1）绘总应力圆图如下
由图可量得，总应力强度指标：
（2）计算有效应力
①
②
③
④
绘有效应力圆图如下
由图可量得：
（3）破坏主应力线如上图中的虚线表示：
可得
∴

5-5
解：（1）砾砂粘聚力c=0

∵M点处于极限平衡状态，则

（2）求大主应力方向：

由于破裂面与最大主应力面成45°+Φ/2的夹角，故：

滑裂面通过M点的方向如图：

5-6
解：

试件①：
试件②：
试件③：

5-7
解：由图可知

∵
即

5-10
解：①σ3等于常量，增大σ1直至试件剪切破坏
当开始固结
当开始剪切时，σ3等于常量

p-q坐标上的三轴试验应力路径为：
②σ1等于常量，减小σ3直至试件剪切破坏 ，固结同①剪切过程，σ1为常量
第六章 挡土结构物上的土压力
6-1：解：
静止土压力系数：
主动土压力系数：
被动土压力系数：
静止土压力：
主动土压力：
被动土压力：
时：
主动土压力系数为：
主动土压力：
6-2：解：
（1）

z
0
1
1.53
2
3
4
5
6
pa
0
0
0
3.88
12.07
20.26
28.45
36.64
（2）

作用点在z=4.51m处
（3）

6-4：解：
查表得：
水位以上土压力： 水位以下土压力：
结果如下：

z
0
1
15
2
3
4
5
pa
0
4.248
6.372
7.67
10.266
12.862
15.458

主动土压力分布图 水压力分布图
水压力： 结果如下：
z
1.5
2
3
4
5
pw
0
5
15
25
35

6-5：解：

方向与水平向呈64度角，指向墙背；作用点为梯形面积重心

第七章 土坡稳定分析
7-1：解：
渗流出段内水流的方向平行于地面故θ=0

土坡的稳定安全系数

7-2：解：
从无限长坡中截取单宽土柱进行稳定分析，单宽土柱的安全系数与全坡相同
土柱重量：
沿基面滑动力：
沿基面抗滑力：
粘性土的粘聚力：

7-3：解：

安全系数：
第八章
8-1：解：
（1） 基础宽度、基础埋深和粘聚力同时增加1倍时，地基的承载力也增加1倍，地基的承载力随基础宽度、基础埋深和粘聚力成倍增长，随着内摩擦角Φ的增加，Nr，Nq，Nc增加很大，承载力也增大很多。
（2） 对砂土地基，其c=0，这时基础的埋深对极限承载力起重要作用，若此时基础埋深太浅（D<0.5B），地基的极限承载力会显著下降
（3） 由极限承载力公式可知，基础宽度的增加会引起承载力的增加。
8-2：解：
均布荷载
查表可得
极限承载力

8-3：解：
（1）地基产生整体剪切破坏时，

查表得：

（2）局部剪切破坏时：

查图8-18可得：

8-5：解:
（1）天然容重：
浮容重：
（2）求公式8-57中承载力系数

（3）求

按普朗德尔理论：

按太沙基理论：
查图8-18有：

（4）

代入得