河海大学_土力学_课后习题思考题答案

河海土力学课后习题与答案

第一章

思考题1

1-1 什么叫土？土是怎样形成的？粗粒土和细粒土的组成有何不同？

1-2 什么叫残积土？什么叫运积土？他们各有什么特征？

1-3 何谓土的级配？土的粒径分布曲线是怎样绘制的？为什么粒径分布曲线用半对数坐标？

1-4 何谓土的结构？土的结构有哪几种类型？它们各有什么特征？

1-5 土的粒径分布曲线的特征可以用哪两个系数来表示？它们定义又如何？

1-6 如何利用土的粒径分布曲线来判断土的级配的好坏？

1-7 什么是吸着水？具有哪些特征？

1-8 什么叫自由水？自由水可以分为哪两种？

1-9 什么叫重力水？它有哪些特征？

1-10 土中的气体以哪几种形式存在？它们对土的工程性质有何影响？

1-11 什么叫的物理性质指标是怎样定义的？其中哪三个是基本指标？

1-12 什么叫砂土的相对密实度？有何用途？

1-13 何谓粘性土的稠度？粘性土随着含水率的不同可分为几种状态？各有何特性？

1-14 何谓塑性指数和液性指数？有何用途？

1-15 何谓土的压实性？土压实的目的是什么？

1-16 土的压实性与哪些因素有关？何谓土的最大干

密度和最优含水率？

1-17 土的工程分类的目的是什么？

1-18 什么是粗粒土？什么叫细粒土？

习题1

1-1有A、B两个图样，通过室实验测得其粒径与小于该粒径的土粒质量如下表所示，试绘出它们的粒径分布曲线并求出

C和c C值。

u

A土样实验资料（总质量500g）

B土样实验资料（总质量30g）

1-2 从地下水位以下某粘土层取出一土样做实验，测得其质量为15.3g，烘干后质量为10.6g，土粒比重为2.70，求试样的含水率、孔隙比、孔隙率、饱和密度、浮密度、干密度及其相应的重度。

1-3 某土样的含水率为6.0%密度为1.60 3

g/cm，土粒比重为2.70，若设孔隙比不变，为使土样完全饱

和，问100 3

cm土样中应该加多少水？

1-4 有土料1000g,它的含水率为6.0%，若使它的含水率增加到16.0%，问需要加多少水？

1-5 有一砂土层，测得其天然密度为1.773

g/cm，天然含水率为9.8%，土的比重为2.70，烘干后测得最

小孔隙比为0.46，最大孔隙比为0.94，试求天然孔隙比e 、饱和含水率和相对密实度D ，并判别该

砂土层处于何种密实状态。

1-6 今有两种土，其性质指标如下表所示。试通过计

算判断下列说法是否正确？

1.土样A 的密度比土样B 的大；

2.土样A 的干密度比土样B 的大；

3. 土样A 的孔隙比比土样B 的大；

1-7 试从定义证明：

⑴干密度 s w

d s w

G G (1n)1E

ρρρ==-+ ⑵湿密度s r w G S e 1e

ρρ+=+ ⑶浮密度's w (G -1) 1e ρρ=+ 1-8 在图中，A 土的液限为16.0%，塑限为13.0%；B

土的液限为24.0%，塑限为14.0%，C 土为无粘性土。图中实线为粒径分布曲线，虚线为C 土的粗粒频率曲线。试按《土的分类标准》对这三种土

进行分类。

1-9 某碾压土坝的土方量为20万方，设计填筑干密度为1.65 3

g/cm。料的含水率为12.0%，天然密度为

1.70 3

g/cm，液限为32.0%，塑限为20.0%，土粒比重为2.72。问：

⑴为满足填筑土坝需要，料场至少要有多少方土

料？

⑵如每日坝体的填筑量为3000 3m，该土的最优

含水率为塑限的95%，为达到最佳碾压效果，每天共需要加多少水？

⑶土坝填筑的饱和度是多少？

第二章

思考题2

2-1 土中的应力按照其起因和传递方式分哪几种？怎么定义？

2-2 何谓自重应力，何谓静孔隙水应力？计算自重应力应注意些什么？

2-3 何谓附加应力，空间问题和平面问题各有几个附加应力分量？计算附加应力时对地基做了怎样的

假定？

2-4 什么叫柔性基础？什么叫刚性基础？这两种基础的基底压力有何不同？

2-5 地基中竖向附加应力的分布有什么规律？相邻两基础下附加应力是否会彼此影响？

2-6 附加应力的计算结果与地基中实际的附加应力能否一致，为什么？

2-7 什么是有效应力？什么是孔隙应力？其中静孔隙应力如何计算？

2-8 你能熟练掌握角度法和叠加原理的应用吗？会计算各种荷载条件下地基中任意点的竖向附加应力吗？

习题2

2-1 如图所示为某地基剖面图，各土层的重度及地下水位如图，试求土的自重应力和静孔隙水应力，并绘出它们的分布图。

2-2 如图所示为一矩形基础，埋深1m,上部结构传至设计地面标高处的荷载为P=2106kN，荷载为单偏

心，偏心矩为e=0.3m,试求基底中心O，边点A 和B下4m深处的竖向附加应力。

2-3 甲乙两个基础，它们的尺寸和相应位置及每个基底下的基底净压力如图所示，试求甲基础O点下2m深处的竖向附加应力（图中尺寸以米计）。

2-4 某挡土墙建于如图所示的地基上，埋深2m，尺寸

如图所示（图中的尺寸以米计）。墙受上部竖向荷

载和墙身自重为

F=1000kN/m，其作用位置距墙前

v

趾A点为3.83m，墙背受有总水平推力

F=350kN/m，

h

其作用点距墙底为3.5m。（不计墙后填土的影响）试求：

⑴M，N点处的竖向自重应力；

⑵M，N点处的竖向附加应力

2-5 某矩形基础长宽分别为3m和2m，基础剖面和地基条件如图所示，试求基础中点O及其以下点M

和N的自重应力、竖向附加应力以及静孔隙水应

力（图中尺寸以米计）

第三章

思考题3

3-1 何谓达西定律，达西定律成立的条件有哪些？

3-2 实验室测定渗透系数的方法有几种？它们之间又什么不同？

3-3 流网有什么特征？

3-4 渗透变形有几种形式？各有什么特征？

3-5 什么是临界水力梯度？如何对其进行计算？

3-6 孔隙水应力在静水条件下和在稳定渗流作用下有什么不同？如何利用流网确定渗流作用的孔隙水压力。

3-7 根据达西定律计算出的流速和土水中的实际流速是否相同？为什么？

3-8 拉普拉斯方程是由哪两个基本定律推导出的？你认为土的透水系数是各向同性的吗？

习题3

3-1 图为一简单的常水头渗透试验装置，试样的截面

积为1202

cm ，若经过10秒。由量筒测得流经试样的水量为1502

cm ，求试样的渗透系数。

3-2 某无粘性土的粒径分布曲线如1-28曲线所示，若

该土的孔隙率n=30%，土粒比重s G =2.65，试问当发生渗透变形时，该土应属何种类型的土？其临

界水力梯度为多少（用细粒含量法判别）？]

3-3 如图1-29中的曲线C 为一无粘性土的粒径分布图

和粒组频率曲线（虚线所示）。试判别该土的发生渗透变形时是属何种类型的土？若土的孔隙率为

36%，土粒的比重为 2.65，则该土的临界水力梯度多大？

3-4 资料同3-3，试求：

⑴图3-27中b 点的孔隙水应力（包括静止孔隙水

应力和超孔隙水应力）和有效应力；

⑵地表面5-6处会不会发生流土现象？

3-5 有一粘土层位于两沙层之间，其中沙层的湿重度

γ=17.63kN /m ，饱和重度3sat 19.6kN /m γ=，粘土层的饱

和重度3sat

20.6kN /m γ=，土层的厚度如图所示。地下

水位保持在地面以下1.5m 处，若下层砂层中有承

压水，其测压管水位高出地面3m ，试计算：

⑴粘土层的孔隙水应力及有效应力随深度的变化

并绘出分布图（假定承压水头全部损失在粘土层

中）；

⑵要使粘土层发生流土，则下层砂中的承压水引

起的测压管水位应当高出地面多少米？

第四章 思考题4

4-1 引起土体压缩的主要原因是什么？

4-2 试述土的各压缩性指标的意义和确定方法。

4-3 分层总和法计算基础的沉降量时，若土层较厚，

为什么一般应将地基土分层？如果地基土为均质，且地基中自重应力和附加应力均为（沿高度）均匀分布，是否还有必要将地基分层？

4-4 分层总和法中，对一软土层较厚的地基，用

i 1i 2i i 1i S (e e )H /(1e )=-+或i vi i 1i

S a pH /(1e )=?+计算各分层的沉

降时，用哪个公式的计算结果更准确？为什么？

4-5 基础埋深d 〉0时，沉降计算为什么要用基底净压

力？

4-6 地下水位上升或下降对建筑物沉降有没有影响？ 4-7 工程上有一种地基处理方法——堆载预压法。它

是在要修建建筑物的地基上堆载，经过一段时间之后，移去堆载，再在该地基上修建筑物。试从沉降控制的角度说明该方法处理地基的作用机理。

4-8 土层固结过程中，孔隙水压力和有效应力是如何

转换的？他们间有何关系？

4-9 固结系数v C 的大小反映了土体的压缩性有何不

同？为什么？

4-10 超固结土与正常固结土的压缩性有何不同？为

什么？

习题4

4-1 某涵闸基础宽6m ，长（沿水流方向）18m ，受中

心竖直荷载P=10800kN 的作用，地基为均质无粘性土，地下水位在地面以下3m 处，地下水位以上的湿重度γ=19.13kN /m ，地下水位以下土的饱和重度3sat 21kN/m γ=，基础的埋置深度为1.5m ，图的压缩曲线如图所示，试求基础中心点的沉降量。

4-2 某条形基础宽15m ，受2250kN/m 的竖直偏心线荷

载的作用，偏心距为1m,地下水位距地面6m ，地基由两层粘性土组成，上层厚9m ，湿重度γ=193kN /m ，饱和重度3sat 20kN/m γ=。下层厚度很大，饱和重度3sat

21kN/m γ=. 基础的埋置深度为3m ，上层和下层土的压缩曲线如图A ，B 线所示，试求基础两侧的沉降量和沉降差。

4-3 某建筑物下有6m 厚的粘土层，其上下均为不可压

缩的排水层。粘土的压缩试验结果表明，压缩系

数-1v a 0.0005kPa =，初始孔隙比为1e =0.8。试求在平均附加应力z σ=150kPa 作用下，该土的压缩模量s E ，

又设该土的伯松比μ=0.4，则其变形模量E 为多少？

4-4 某均质土坝及地基的剖面图如图所示，其中粘土

层的平均压缩系数-4-1v a 2410kPa =?，初始孔隙比1

e ＝0.97，渗透系数k=2.0cm/a ，坝轴线处粘土层的附加应力分布如图中阴影部分所示，设坝体是不

远水的。试求：

⑴粘土层的最终沉降量；

⑵当粘土层的沉降虽达到12cm 时所需的时间；

4-5 有一粘土层位于两沙层之间，厚度为5m，现从粘土层中心取出一试样做固结试验（试样厚度为2cm，上下均放置了透水石），测得当固结度达到60%时需要8min，试问当天然粘土层的固结度达到80%时需要多少时间（假定粘土层附加应力为直线分布）？

4-6 某一粘土试样取自地表以下8m处，该处受到的有效应力为100kPa，试样的初始孔隙比为1. 05，

加荷

P(kPa)

e

50

0.95

100

0.922

200

0.888

400

0.835

退荷

p(kPa)

e

200

0.84

100

0.85

6

再加荷

P(kPa)

e

200

0.84

5

400

0.830

800

0.757

1600

0.675

试在半对数坐标上绘出压缩、回弹及再压缩曲线,

并推求前期固结压力

p及现场压缩曲线的c C、S C值，

c

判断该土层属于何种类型的固结土。

4-7一地基剖面图如图示，A为原地面，在近代的人工建筑活动中已被挖去2m，即现在的地面为B。设在开挖以后地面以下的土体允许发生充分回弹的情况下，再在现地面上大面积堆载，其强度为150kPa。试问粘土层将产生多少压缩量(粘土层的初始孔隙比为

1.00，

C=0.36，S C=0.06)？

c

第五章

思考题5

5-1 什么叫土的抗剪强度？

5-2 库仑的抗剪强度定律是怎样表示的,砂土和粘性土的抗剪强度表达式有何不同？

5-3 为什么说土的抗剪强度不是一个定值？

5-4 何谓摩尔—库仑破坏准则？何为极限平衡条件？5-5 土体中发生剪切破坏的平面是不是剪应力最大的平面？在什么情况下，破坏面与最大剪应力面是

一致的？

5-6 测定土的抗剪强度指标主要有哪几种方法？试比较它们的优缺点？

5-7 何谓灵敏度和触变性？

5-8 影响砂土抗剪强度的因素有哪些？

5-9 何谓砂土液化？

5-10 试述正常固结粘土在UU，CU，CD三种实验中的应力—应变、孔隙水应力—应变（或体变—应变）和强度特性。

5-11 试述超固结粘土在UU，CU，CD三种实验中的应力—应变、孔隙水应力—应变（或体变—应变）

和强度特性。

5-12 试述正常固结粘土和超固结粘土的总应力强度包线与有效强度包线的关系。

习题5

5-1 已知某无粘性土的c=0, =30

??,若对该土取样做实

验，⑴如果对该样施加大小主应力分别为200

kP

a

和120

kP，该试样会破坏吗？为什么？⑵若使小

a

主应力保持原质不变，而将大主应力不断加大，

你认为能否将大主应力增加到400

kP，为什么？

a

5-2 设地基某点的大主应力为450

kP，小主应力为

a

200

kP，土的摩擦角为20?，粘聚力为50a kP，问该a

点处于什么状态？

5-3 设地基某点的大主应力为450

kP，小主应力为

a

150

kP，孔隙应力为50a kP，问该点处于什么状态？

a

5-4 某土的固结不排水剪实验结果如下表，图解求总应力强度指标c?'c'?

5-5 对某一饱和正常固结粘土进行三轴固结排水剪切

实验，测得其摩擦角'd 32??==?，现又对该土进行

了固结不排水剪切实验，其破坏时的3a 200kP ?=。轴

向应力增量a q 200kP =，试计算出在固结不排水剪切

时的破坏孔隙水应力f u 值。

5-6 在某地基土的不同深度进行十字板剪切实验，测

得的最大扭力矩如下表。求不同深度上的抗剪强

5-7 某饱和正常固结试样，在周围压力3σ=150a kP 下固

结稳定，然后在不排水条件下施加轴向压力至剪

破，测得其不排水强度u c =60a kP ，剪破面与大主应力面的实测夹角f θ=57?，求摩擦角cu ?和剪破时的

孔隙水压力系数f A 。

5-8 设某饱和正常固结粘土的''c 0,30?==?，试计算固结

压力3a 100kP σ=时的不排水强度u c 和摩擦角cu ?（假定f A =1）

5-9 设一圆形基础，承受中心荷载，如图所示。地基

为深厚的粘土层，湿重重γ为1803kN/m ，饱和容重1γ为21.03kN /m ，地下水位在地面以下3m 处。在

加荷前，基础中心以下离地面5m 处M 点的测压管中心水位与地下水位齐平；在加荷瞬时，即t 为零时，测压

管中的水位高出地面7m ，设M 点的竖向附加应力

1σ? =150kPa ，水平向附加应力3σ? =70kPa 。试求：

(1)加荷瞬时M 点的竖向有效应力和孔隙应力系数A ，B ；(2)若加荷前地基土为正常固结土，有效摩擦角中?=30?，静止侧压力系数0

K =0.7，问加荷后M 点是否会发生剪切破坏?

第六章

思考题6

6-1 何谓主动土压力、静止土压力和被动土压力？试

举实际工程实例。

6-2 试述三种典型土压力发生的条件。

6-3 为什么主动土压力是主动极限平衡时的最大值？

而被动土压力是被动极限平衡时的最小值？

6-4 朗肯土压力理论和库仑土压力理论各采用了什么

假定？分别会带来什么样的误差？

6-5 朗肯土压力理论和库仑土压力理论是如何建立土

压力计算公式的？它们在什么样的条件下具有相

同的计算结果？

6-6 试比较说明朗肯土压力理论和库仑土压力理论的

优缺点和存在的问题？

习题5

6-1 下图所示挡土墙，高5m ，墙背竖直，墙后地下水

位距地表2m 。已知砂土的湿重度316kN /m γ=，饱和重度3sat

18kN /m γ=，摩擦角30?=?，试求作用在墙上的静止土压力和水压力的大小和分布及其合力。

6-2 图示一挡土墙，墙背垂立而且光滑，墙高10m ，

墙后填土表面水平，其上作用着连续均布的超载

q ＝20kPa ，填土由二层无粘性土所组成，土的性

质指标和地下水位如图所示，试求：

⑴主动土压力和水压力分布；

⑵总压力(土压力和水压力之和)的大小；

⑶总压力的作用点。

6-3 用朗肯理论计算下图所示挡土墙的主动土压力和被动土压力，并绘出压力分布图。

6-4 计算下图所示挡土墙的主动土压力和被动土压力，并绘出压力分布图，设墙背竖直光滑。

6-5 用库仑公式和库尔曼图解法，分别求下图所示挡土墙上的主动吐压力的大小。

6-6 下图所示为一重力式挡土墙，填土表面作用有局部堆载，如何考虑局部堆载对土压力的影响，当这些堆载离开墙背多远时这种影响就可以忽略不计？