河海大学土力学课后习题与答案.pdf
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1、第二章思考题 2 2-1 土体的应力按引起的原因分为自重应 力和附加应力两种按土体中土骨架和土中孔隙水、气的应力 承担作用原理或应力传递方式可分为有效应力和孔隙应压 力。 有效应力是指由土骨架传递或承担的应力。孔隙应力 是指由土中孔隙流体水和气体传递或承担的应力。自重应 力是指由土体自身重量所产生的应力。附加应力是指由外 荷静的或动的引起的土中应力。2-2 自重应力是指由土体自 身重量所产生的应力。由静水位产生的孔隙水应力称为静 孔隙水应力。土体自重应力应由该点单位面积上土柱的有 效重量来计算如果存在地下水且水位与地表齐平或高于地 表则自重应力计算时应采用浮重度地下水位以下的土体中 还存在静孔
2、隙水应力。2-3 附加应力是指由外荷静的或动的 引起的土中应力。空间问题有三个附加应力分量平面问题 有两个附加应力分量。计算地基附加应力时假定地基土是 各向同性的、均匀的、线性变形体而且在深度和水平方向上 都是无限的。2-4 实际工程中对于柔性较大刚度较小能适应 地基变形的基础可以视为柔性基础。对于一些刚度很大不 能适应地基变形的基础可视为刚性基础。柔性基础底面压 力的分布和大小完全与其上的荷载分布于大小相同刚性基 础下的基底压力分布随上部荷载的大小、基础的埋深和土的 性质而异。 2-5 基地中心下竖向附加应力最大向边缘处附加 应力将减小在基底面积范围之外某点下依然有附加应力。 如果该基础相邻
3、处有另外的荷载也会对本基础下的地基产 生附加应力。2-6 在计算地基附加应力时假定地基土是各向 同性的、均质的、线性变形体而且在深度的水平方向上都是 无限的这些条件不一定同时满足因而会产生误差所以计算 结果会经常 与地基中实际的附加应力不一致。2-7 有效应力 是指由土骨架传递或承担的应力。孔隙应力是指由土中孔 隙流体水和气体传递或承担的应力。静孔隙水应力0wwuhr 习题 2 2-1 解 根据图中所给资料各土层交界面上的自重应 力分别计算如下00cz 11118.5237czhkPa 211223718155czhhkPa 2112222552010165czhhhkPa 311222233
4、651910392czhhhhkPa 411222233449219.5102111czhhhhhkPa 土的最大静孔隙水应 力为 010660wwurhkPa 2-2 解 2106206312466VGFPGPAdkN 基底压力maxmin178.16246660.31195.9636vpkPaFepkPalbl 基底静压力min095.9171.078.9npprdkPa maxmin178.195.982.2tpppkPa 求 O 点处竖向附加应力由 321.5lmb 001.5znb 0.2500SK 1440.2578.978.9zoSnKpkPa 由 1.50.53lmb 001.
5、5znb 10tK 20.2500tK 21202tzotpK 3282.2220.2520.5522tzotpKkPa 由 321.5lmb 001.5znb 40.2500SK 4482.2220.2520.5522tzoSpKkPa 001020304120zzzzzkPa 求 A 点下 4m 处竖向附加应力由 641.5lmb 42.71.5znb 0.1036SK 1220.103678.916.35zASnKpkPa 由 1.50.256lmb 40.676znb 0.0695tK 2220.069582.211.4258zAttKpkPa 1216.3511.425827.78z
6、AzAzAkPa 求 B 点下 4m 处竖向附 加应力由 313lmb 41.333znb 0.1412SK 1220.141278.922.28zBSnKpkPa 282.20.14125.8022tzBSpKkPa 由 313lmb 41.333znb 10.0585tK 20.0826tK 3182.20.05852.3922tzBtpKkPa 2282.20.08263.3922tzBtpKkPa 123433.86zBzBzBzBzBkPa 2-3 解 2-4 解 求自重应力 1112194209.8186.19zMhhkPa 3386.1918.59.83112.26zNzMhkP
7、a 第三章思考题 3 3-1 水在 土中的渗透速度与试样两端水平面间的水位差成正比而与 渗径长度成反比即kiLhkv 即为达西定律。达西定律只有当 渗流为层流的的时候才能适用其使用界限可以考虑为 0.1/vdweR 3-2 室内测定土的渗透系数的方法可分为常水头 试验和变水头试验两种。常水头法是在整个试验过程中水 头保持不变适用于透水性强的无粘性土变水头法在整个试 验过程中水头是随着时间而变化的适用于透水性弱的粘性 土。 3-3 流网具有下列特征1 流线 与等势线彼此正交2 每 个网格的长度比为常数为了方便常取1 这时的网格就为正方 形或曲边正方形3 相邻等势线间的水头损失相等4 各溜 槽的渗
8、流量相等。3-4 按照渗透水流所引起的局部破坏的特 征渗透变形可分为流土和管涌两种基本形式。流土是指在 渗流作用下局部土体表面隆起或土粒群同时起动而流失的 现象它主要发生在地基或土坝下游渗流出处。管涌是指在 渗流作用下土体中的细土粒在粗土粒形成的孔隙通道中发 生移动并被带出的现象主要发生在砂砾土中。3-5 土体抵抗 渗透破坏的能力称为抗渗强度通常已濒临渗透破坏时的水 力梯度表示一般称为临界水力梯度或抗渗梯度。流土的临 界水力梯度11nGiscr 该式是根据竖向渗流且不考虑周围土 体的约束作用情况下推得的求得的临界水力梯度偏小建议 按下式估算 1179.0112420CDnnniLcr 管涌土的
9、临界水力梯度 ddGinscr2052112.2 3-6 在静水条件下孔隙水应力等于研究 平面上单位面积的水柱重量与水深成正比呈三角形分布在 稳定渗流作用下当有向下渗流作用时孔隙水应力减少了hw 当有向上渗流作用时孔隙水应力增加了hw。 一旦流网绘出 以后渗流场中任一点的孔隙水应力即可由该点的测压管中 的水柱高度乘以水的重度得到。当计算点位于下游静水位以 下时孔隙水应力由静孔隙水应力和超静孔隙水应力组成。 3-7 不相同。由达西定律求出的渗透速度是一种假想平均流 速因为它假定水在土中的渗透是通过整个土体截面来进行 的。而实际上渗透水不仅仅通过土体中的孔隙流动因此水在 土体中的实际平均流速要比由
10、达西定律求得的数值大得多。 3-8 一、假定在渗流作用下单元体的体积保持不变水又是不 可压缩的则单位时间内流入单元体的总水量必等于流出的 总水量即 yyyxxxyxdyqqdxqqqq 二、假定土是各向同性的即 xk 等于 yk 则 02222yhxh 土的渗透系数不是各向同性的。第 四章 思考题 4 4-1 地基土内各点承受土自重引起的自重应 力一般情况下地基土在其自重应力下已经压缩稳定但是当 建筑物通过其基础将荷载传给地基之后将在地基中产生附 加应力这种附加应力会导致地基土体的变形。4-2 压缩系数 va 是指单位压力增量所引起的空隙比改变量即ep 压缩曲线 的割线的坡度peppeeav1
11、221 压缩指数 cC 是指 elgp 曲线直线 段的坡度即lglglg111221pppeppeeCc 回弹再压缩指数sC 是 指回弹再压缩曲线在elgp 平面内直线段的坡度体积压缩系 数 vm 定义为土体在单位应力作用下单位体积的体积变化其 大小等于 11eav 压缩模量 sE 定义为土体在无侧向变形条件 下竖向应力 与竖向应变之比其大小等于vm1 即 zzsE。4-3 在 无侧向变形条件下的土层压缩量计算公式要求土层均质且 在土层厚度范围内压力是均匀分布的因此厚土层一般要求 将地基土分层。没有必要。4-4 前式更准确些因为压缩系 数常取为 100kPa 至 200kPa 范围内的值。4-
12、5 因为地基土的 压缩是由外界压力在地基中一起的附加应力所产生的当基 础有埋置深度d 时应采用基底静压力dnpp 去计算地基中的 附加应力。4-6 有 4-7 事先对地基堆载预压能使地基在荷 载作用下完成瞬时沉降和住固结沉降将减少建筑物修盖之 后的最终沉降量。4-8 在荷载施加的瞬时由于孔隙水来不及 排出加之水被认为是不可压缩的因而附加应力全部由水来 承担。经过时间t 孔隙水应力不断消散有效应力逐渐增加。 当 t 趋于无穷大时超静孔隙水应力全部消散仅剩静孔隙水应 力附加应力全部转化为有效应力。饱和土的固结过程就是超 静孔隙水应力逐渐转化为附加有效应力的过程。在这种转 化过程中任一时刻任一深度上
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