土力学课后习题答案.doc

1-8 有一块体积为60 cm3的原状土样,重1.05 N, 烘干后0.85 N。 已只土粒比重(相对密度)Gs=2.67。求土的天然重度?、天然含水量w、干重度?d、饱和重度?sat、浮重度?’、孔隙比e及饱和度Sr

解:分析:由W和V可算得?,由Ws和V可算得?d,加上Gs,共已知3个指标,故题目可解。

W1.05?10?33????17.5kN/m ?6V60?10Ws0.85?10?33?d???14.2kN/m

V60?10?6?Gs??s?w??sw??Gs?w?2.67?10?26.7kN/m3

Ww1.05?0.85??23.5% Ws0.85e??s(1?w)26.7(1?0.235)?1??1?0.884 (1-12) ?17.5w?Gs0.235?2.6Sr???71% (1-14)

e0.884注意:1.使用国际单位制;

2.?w为已知条件,?w=10kN/m3; 3.注意求解顺序,条件具备这先做; 4.注意各?的取值范围。

1-10 某工地在填土施工中所用土料的含水量为5%,为便于夯实需在土料中加水,使其含水量增至15%,试问每1000 kg 质量的土料应加多少水

解:分析:加水前后Ms不变。于是:

加水前: Ms?5%?Ms?1000 (1) 加水后: Ms?15%?Ms?1000??Mw (2) 由(1)得:Ms?952kg,代入(2)得: ?Mw?95.2kg 注意:土料中包含了水和土颗粒,共为1000kg,另外,w?Mw。 Ms1-11 用某种土筑堤,土的含水量w=15%,土粒比重Gs=2.67。分层夯实,每层先填0.5m ,其重度等?=16kN/ m3,夯实达到饱和度Sr=85%后再填下一层,如夯实时水没有流失,求每层夯实后的厚度。

解:分析:压实前后Ws、Vs、w不变,如设每层填土的土颗粒所占的高度为hs,则压实前后hs不变,于是有:

hs?h1h?2 (1) 1?e11?e2由题给关系,求出:

e1??s(1?w)2.67?10?(1?0.15)?1??1?0.919 ?16e2?Gsw2.67?0.15??0.471 Sr0.85代入(1)式,得: h2?(1?e2)h11?0.471??0.5?0.383m

1?e11?0.9191-9 根据式(1—12)的推导方法用土的单元三相简图证明式(1-14)、(1-15)、(1-17)。

设Vs?1ds?WsVs?ws?Ws?ds?ws??mwm?WwW?Ww??Ws??ds?wW?Ws?Ww?ds?w(1??)Vw?Ww/?w??ds??WV?V?W??ds?w(1??)?Vv?V?Vs?ds?w(1??)??1三相草图各量已填满,根据各指标定义:e?Vv?ds?w(1??)?1????????ds?w(1??)?1????????ds?w(1??)Vs1??1?ds?w(1??)n?VvVds?w(1??)?1???dsVvds?w(1??)??1ds?w??d?WsV??ds?w(1??)1??

?d?(1??)ds?w???1??sw??w?(d?1)?(Ws?Vv?w)??s?sat?????wVds?w(1??)ds(1??)??(ds?1)????sat??w?ds(1??)Sr?Vw?

1-14 某砂土的重度?s=17 kN/ m3,含水量w=8.6%,土粒重度?s=26.5 kN/ m3。其最大孔隙比和最小孔隙比分别为0.842和0.562求该沙土的孔隙比e及相对密实度Dr,并按规范定其密实度。

1-14 已知:?s=17kN/m3,w=8.6%,?s=26.5kN/m3,故有:

e??s(1?w)26.5?(1?0.086)?1??1?0.693 ?17又由给出的最大最小孔隙比求得Dr=0.532,所以由桥规确定该砂土为中密。

1-15 试证明。试中?dmax、?d、?dmin分别相应于emax 、e、emin的干容重

证:关键是e和?d之间的对应关系:

???由e?s?1,可以得到emax?s?1和emin?s?1,需要注意的是公式中的emax和?dmin

?d?dmin?dmax是对应的,而emin和?dmax是对应的。

2-3 如图2-16所示,在恒定的总水头差之下水自下而上透过两个土样,从土样1顶面溢出。(1) 已土样2底面c-c 为基准面,求该面的总水头和静水头;

(2) 已知水流经土样2的水头损失为总水头差的30%,求 b-b面的总水头和静水头; (3) 已知土样2的渗透系数为0.05cm/s ,求单位时间内土样横截面单位面积的流量; ( 4 ) 求土样1的渗透系数。

加水30aa土样130bb土样230cc

图2-16 习题2-3图 (单位:cm)

2-3 如图2-16,本题为定水头实验,水自下而上流过两个土样,相关几何参数列于图中。 解:(1)以c-c为基准面,则有:zc=0,hwc=90cm,hc=90cm (2)已知?hbc=30%??hac,而?hac由图2-16知,为30cm,所以:

?hbc=30%??hac=0.3?30=9cm

∴ hb=hc-?hbc=90-9=81cm 又∵ zb=30cm ,故 hwb=hb- zb=81-30=51cm

(3)已知k2=0.05cm/s,q/A=k2i2= k2??hbc/L2=0.05?9/30=0.015cm3/s/cm2=0.015cm/s (4)∵ i1=?hab/L1=(?hac-?hbc)/L1=(30-9)/30=0.7,而且由连续性条件,q/A=k1i1=k2i2 ∴ k1=k2i2/i1=0.015/0.7=0.021cm/s

2-5 如图2-17所示,在5.0m 厚的黏土层下有一砂土层厚6.0 m,其下为基岩(不透水)。

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