土力学河海大学第二版所有章节完整答案精.docx
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土力学河海大学第二版所有章节完整答案精
土力学（河海大学第二版所有章节完整答案
第一章土的物理性质指标与工程分类
1-1解:
（1A试样
100.083dmm=300.317dmm=600.928dmm=
60100.92811.180.083udCd===22
301060（0.3171.610.0830.928
cdCdd===⨯
（1B试样
100.0015dmm=300.003dmm=600.0066dmm=
60100.00664.40.0015udCd===22
301060（0.0030.910.00150.0066
cdCdd===⨯
1-3解:
31.60
1.51/110.06dgcmρρω=
==++∴2.701.0
1110.791.51sswddGeρρρρ⨯=-=-=-=
∴0.79
29.3%2.70satseGω===
1.60100
150.91110.06
smVmgρωω⨯=
===+++∴（29.3%6%150.935.2wsmmgω∆=∆=-⨯=
1-5解:
（131.77
1.61/110.098dgcmwρρ=
==++∴02.71.0
1110.681.61sswddGeρρρρ⨯=-=-=-=
（200.68
25.2%2.7satseGω===
（3max0maxmin0.940.68
0.540.940.46
reeDee--==
=--
1/32/3rD<<
∴该砂土层处于中密状态。
1-8解:
（1对A土进行分类
①由粒径分布曲线图,查得粒径大于0.075㎜的粗粒含量大于50%,所以
A土属于粗粒土;
②粒径大于2㎜的砾粒含量小于50%,所以A土属于砂类,但小于0.075
㎜的细粒含量为27%,在15%~50%之间,因而A土属于细粒土质砂;
③由于A土的液限为16.0%,塑性指数16133pI=-=,在17㎜塑性图上落在ML区,故A土最后定名为粉土质砂（SM。
（2对B土进行分类①由粒径分布曲线图,查得粒径大于0.075㎜的粗粒含量大于50%,所以B
土属于粗粒土;
②粒径大于2㎜的砾粒含量小于50%,所以B土属于砂类,但小于0.075
㎜的细粒含量为28%,在15%~50%之间,因而B土属于细粒土质砂;
③由于B土的液限为24.0%,塑性指数241410pI=-=,在17㎜塑性图上落在ML区,故B土最后定名为粉土质砂（SC。
（3对C土进行分类①由粒径分布曲线图,查得粒径大于0.075㎜的粗粒含量大于50%,所以C
土属于粗粒土;
②粒径大于2㎜的砾粒含量大于50%,所以C土属于砾类土;③细粒含量为2%,少于5%,该土属砾;
④从图中曲线查得10d,30d和60d分别为0.2㎜,0.45㎜和5.6㎜
因此,土的不均匀系数60105.6
280.2
udCd===
土的曲率系数22
301060（0.450.180.25.6
cdCdd===⨯
⑤由于5,1~3ucCC>≠,所以C土属于级配不良砾（GP。
第2章土体压力计算
[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,求土的自重应力和静孔隙水应力。
3333
3
解:
各层面点自重应力计算如下:
O点:
kPacz0=σ
A点:
kPahcz0.3725.1811=⨯==γσ
B点:
kPahhcz0.5511825.182211=⨯+⨯=+=γγσ
C点:
kPahhhcz0.6511011825.1833
2211=⨯+⨯+⨯='++=γγγσD点:
kPahhhhcz0.923911011825.1844332211=⨯+⨯+⨯+⨯='+'++=γγγγσE点:
kPa
hhhhhcz0.11125.93911011825.185544332211=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯='+'+'++=γγγγγσ
各层面点的静孔隙水应力如下:
O、A、B点为0;
E点:
kPahww60231（10=++⨯==γσ
绘图如下:
[2-3]甲乙两个基础,它们的尺寸和相对位置及每个基底下的基底净压力如图所示,求甲基础O点下2m处的竖向附加应力。
解:
甲基础O点下2m处的竖向附加应力由基础甲、乙共同引起,计算中先分别计算甲、乙基础在该点引起的竖向附加应力,然后叠加。
（1甲基础在O点下2m处引起的竖向附加应力:
由于O点位于基础中心,荷载为梯形荷载,在O点的竖向附加应力和梯形荷载平均得的均布荷载相等,即可取pn=（100+200/2=150kPa由图可知:
l=1m,b=1m,z=2m故:
l/b=1.0,z/b=2.0
查表2-2的附加应力系数为:
Ks=0.0840
所以,基础甲在O点以下2m处引起的竖向附加应力为:
kPapKnscz4.501500840.0441=⨯⨯==σ
（2乙基础在O点下2m处引起的竖向附加应力:
（3O点下2m处引起的竖向附加应力:
kPazzz78.5138.14.5021=+=+=σσσ
[2-4]
解:
（1kPahn
iiiczM861104191=⨯+⨯==∑=γσ
kPahn
iiiczN5.11135.81104191
=⨯+⨯+⨯==∑=γσ
（2求偏心距:
5.383.3⨯-⨯=⋅hvvFFxF
mFFFFFxvhvhv605.25.31000
350
83.35.383.35.383.3=⨯-=⨯-=⨯-⨯=
所以,偏心距
mb
mxbe0.16
395.0605.2262=<=-=-=
求基底压力:
kPabebFppv⎩⎨⎧=⎪⎭⎫⎝⎛⨯±⨯=
⎪⎭⎫⎝⎛±=⎭⎬⎫8
.1005
.2326395.0616100061minmax求基底净压力:
kPadpp5.1942195.2320maxmax=⨯-=-='
γkPadpp8.622198.1000minmin=⨯-=-='
γ
求附加应力:
kPappn8.62min=
=;kPapppt7.1318.625.194minmax=-='
-=
第3章土的渗透性
[3-1]已知:
A=120cm2,ΔH=50cm,L=30cm,t=10S,Q=150cm3,求k。
解:
scmLH
AtQiv
k/075.030
5010120150=⨯=∆==
[3-5]已知:
3/6.17mkN=砂γ,3/6.19mkNsat=砂γ,3/6.20mkNsat=粘γ,地下水位以上砂土层厚h1=1.5m,地下水位以下砂土层厚h2=1.5m,粘土层厚h3=3.0m。
解:
由图可知,粘土层顶面测压管水位为mh5.435.11=+='
（以粘土层底面作
为高程计算零点;
粘土层底面测压管水位为mh0.935.15.132=+++='
（1粘土层应力计算:
粘土层顶面应力:
总应力:
kPahhsat8.555.16.195.16.17211=⨯+⨯=+=砂砂γγσ
孔隙水应力:
kPahhuw0.1535.4（10（311=-⨯=-'
=γ有效应力:
kPau8.400.158.55111=-=-='
σσ
粘土层底面应力:
总应力:
kPahhhsatsat6.11736.205.16.195.16.173212=⨯+⨯+⨯=++=粘砂砂γγγσ
孔隙水应力:
kPahuw0.900.91022=⨯='
=γ有效应力:
kPau6.270.906.117222=-=-='
σσ
（2要使粘土层发生流土,则粘土层底面的有效应力应为零,即
kPau0222=-='
σσ
kPau117.622=σ=
所以,粘土层底面的测压管水头高度应为,
mu
hw
76.1122=="γ
则,粘土层底面的承压水头应高出地面为11.76-6.0=5.76m。
第4章土的压缩与固结
[4-1]解:
（1由l/b=18/6=3.0<10可知,属于空间问题,且为中心荷载,所以基底压力为
kPablPp1006
1810800=⨯=⨯=
基底净压力为
kPadppn35.715.11.191000=⨯-=-=γ
（2因为是均质粘土,且地下水位在基底下1.5m处,取第1分层厚度为H1=1.5m,其他分层厚度Hi=3.0m（i>1。
（3求各分层点的自重应力（详见表1（4求各分层点的竖向附加应力（详见表1
由表1可知,在第4计算点处2.014.0/<=czzσσ,所以,取压缩层厚度为10.5m。
（6计算各分层的平均自重应力和平均附加应力（详见表2。
（7由图4-29根据cziipσ=1和zicziipσσ+=2分别查取初始孔隙比e1i和压缩稳定后的孔隙比e2i（结果见表2。
cm
HeeeSiiiii63.393000237.00292.00460.0（96.9300771.01729.0771.0814.01761
.0814.0871
.01785.0871.0150928.01800.0928.014
1
121=⨯+++=⨯⎪⎭⎫
+-+⎝⎛+-++-+⨯+-=+-=∑
=
[4-4]解:
（1cmpHeSv
37.166002
220
22897.0124000.011
=⨯+⨯+=
∆+=
α
（2已知cmSt12=,最终沉降量cmS37.16=,则固结度为
73.037
.1612
===
SSUt粘土层的附加应力系数为梯形分布,其参数
96.0228220
=='=z
zσ
σα
由U及α值,从图4-26查得时间因数Tv=0.48,粘土层的固结系数为（
（acmekCw
vv/1064.110
.0104.297.010.21254
1⨯=⨯⨯+⨯=
+=
-γα则沉降达12cm所需要的时间为
aCHTtvv05.11064.160048.05
22=⨯⨯==
[4-5]解:
（1求粘土层的固结系数
已知试样厚度2cm,固结度达60%所需时间8min,附加应力分布参数α=1,从图4-26查得时间因数Tv=0.31,则固结系数为
acmtHTCvv/1004.2365
246080.131.0242
2⨯=÷÷÷⨯==（2求粘土层的固结度达80%时所需的时间
附加应力分布参数α=1,从图4-26查得固结度达80%时的时间因数Tv=0.59,则所需时间为
aCHTtvv81.11004.225059.042
2=⨯⨯==
第5章土的抗剪强度
[5-3]已知kPac0=',03='ϕ,kPa4501=σ,kPa0153=σ,kPau50=
解:
计算点的有效应力状态为
kPau4005045011=-=-='σσ
kPau1005015033=-=-='σσ
kPa
kPacf4003000
20345tan100245tan2245tan2231<=+⎪⎭⎫⎝
⎛
+⨯=⎪⎭⎫⎝⎛'+⋅'+⎪⎭⎫⎝⎛'+
⋅'='ϕϕσσ所以,计算点已破坏。
[5-5]解:
已知32='=ϕϕd,kPa2003=σ,kPaq38018020031=+=+=σσ,固结不排水剪破坏时的孔隙水应力为fu,则对应的有效主应力为
⎪⎩⎪⎨⎧-='
-='f
fuu
3311
σσσσ又
fu22/2/sin31313131-+-=⎪⎭
⎫⎝⎛'+'⎪⎫⎛'-'='σσσσσσσσϕ
所以
kPauf12032sin2200
3802200380sin22
313
1=⨯--+=--
+=
ϕσσσσ
摩尔圆及强度线如习题图5-5所示。
习题图5-5应力摩尔圆及强度线
第6章挡土结构物上的土压力
[6-2]解:
主动土压力系数:
333.0245tan121=⎪⎭⎫⎝⎛
-=ϕaK
271.0245tan222=⎪⎭⎫⎝
⎛
-=ϕaK
（1各层面点的主动土压力
A点:
kPaqKeaaA66.6333.0201=⨯==
B点上:
（（kPaKqHeaaB14.25333.02035.18111=⨯+⨯=+=γ上B点下:
（（kPaKqHeaaB46.20271.02035.18211=⨯+⨯=+=γ下
C点上:
（（kPaKqHHeaaC50.35271.02035.1835.1822211=⨯+⨯+⨯=++=γγ上C点下:
kPaeeaCaC50.35==上下
D点:
（kPa
KqHHHeaaD72.44271.02045.835.1835.182322211=⨯+⨯+⨯+⨯=⎪⎭⎫⎝⎛+'
++=γγγ土压力分布如习题图6-2-1。
习题图6-2-1主动土压力分布图
（2水压力分布
A、B、C点的水压力均为零;
D的水压力:
kPaHpwwD404103=⨯==γ土压力分布如习题图6-2-2。
习题图6-2-2水压力分布图
（3总压力的大小总主动土压力:
（（（（（（mkNHeeHeeHeeEaDaCaCaBaBaAa/08.2920.472.445.3521
0.35.3546.20210.341.2566.621212121
321=⨯+⨯+⨯+⨯+⨯+⨯=+++++=下上下上
总水压力:
mkNHpPwDw/804402
1
213=⨯⨯==
所以,总压力的大小为:
mkNPEPwa/08.3728008.292=+=+=（4总压力的作用点
总压力P的作用点离墙底的距离y0为
（（（（（（mHHpHHeeHHeHHHeeHHHeHHHHeeHHHHePywDaCaDaCaBaCaBaAaBaA3.4134440213445.3572.442124435.5423346.205.3521423320.464333366.641.25214323366.608.37213
2132123212
32121333333322322321132110=⨯
⨯⨯+⎥⎦⎤⎢⎣
⎡
⨯⨯-⨯+⨯⨯+
⎥⎦⎤⎢⎣
⎡⎪⎭⎫⎝⎛+⨯⨯-⨯+⎪⎭⎫⎝⎛+⨯⨯⎩⎨⎧+⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡⎪⎭⎫⎝⎛++⨯⨯-⨯+⎪⎭⎫⎝⎛++⨯⨯⨯=
+⎥⎦⎤⎢⎣⎡
-+⎥⎦⎤
⎢⎣
⎡⎪⎭⎫⎝⎛+-+⎪⎭⎫⎝⎛+⎩⎨⎧⎥⎦⎤
⎢⎣
⎡⎪⎭⎫⎝⎛++-+⎪⎭⎫⎝⎛++=
下下下上下上
++
[6-3]解:
（1主动土压力主动土压力系数:
589.021545tan245tan22
=⎪⎪⎭⎫⎝
⎛-=⎪⎭⎫⎝⎛-=
ϕaKA点的主动土压力
kPa
kPaKcqKea
aaA046.9102589.0012<-=⨯⨯-⨯=-=
所以,主动土压力零点深度为
mKcza45.1589
.01810
220=⨯⨯==
γB点的主动土压力
kPa
KcqKHKea
aaaB73.640.589102589.001589.07182=⨯⨯-⨯+⨯⨯=-+=γ
主动土压力分布如习题图6-3-1。
习题图6-3-1主动土压力分布图
主动土压力的合力大小为
（（mkNzHeEaBa/63.17945.1773.642
1
210=-⨯⨯=-=主动土压力的合力作用点距离墙底距离y0a为
（（mzHya85.145.173
1
3100=-⨯=-=
（2被动土压力被动土压力系数:
70.121545tan245tan22
=⎪⎪⎭
⎫⎝⎛+=⎪⎭⎫⎝⎛+=
ϕpKA点的被动土压力
kPa
KcqKep
ppA0.431021.70012=⨯⨯+⨯=+=
B点的被动土压力
kPa
KcqKHKep
pppB0.25710270.10170.17182=⨯⨯+⨯+⨯⨯=++=γ
被动土压力分布如习题图6-3-2。
习题图6-3-2被动土压力分布图
被动土压力的合力大小为
（（mkNHeeEpBpAp/10507257432
1
21=⨯+⨯=+=被动土压力的合力作用点距离墙底距离y0b为
（（mHHeeHHeEypApBpApp67.237743257212774310501321210=⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡⨯⨯-⨯+⨯⨯=
⎥⎦
⎤⎢⎣⎡
-+=
[6-4]解:
（1主动土压力计算
主动土压力系数
333.023045tan245tan22=⎪⎪⎭⎫⎝
⎛-=⎪⎭⎫
⎝⎛-=
ϕaKA点的主动土压力
kPakPaKceaaA055.110.3331022<-=⨯⨯-=-=
B点的主动土压力
kPa
kPaKcKHea
aaB045.00.333102333.021821>=⨯⨯-⨯⨯=-=γ
所以,主动土压力零点深度为
mKcza92.1333
.1810
220=⨯⨯==
γC
点的主动土压力
（kPa
KcKHHea
aaC05.26102333.086.9218（221=⨯⨯-⨯⨯+⨯=-'+=γγ
主动土压力的合力大小为
（（（（m
kNHeezHeEaCaBaBa/20.106805.2645.02
1
92.1245.0212
1
212
01=⨯+⨯+-⨯⨯=++-=
主动土压力的合力作用点距离墙底距离y0a为
（（（（（（2.70m38845.005.262128845.0892.123192.1245.021106.2013212312
112222
201010=⎭⎬⎫⎩⎨⎧⨯⨯-⨯+⨯⨯+⎥⎦
⎤
⎢⎣⎡+-⨯⨯-⨯⨯=
⎭⎬⎫⎩⎨⎧-++⎥⎦⎤
⎢⎣⎡+--=HHeeHHeHzHzHeEyaBaCaBaBa
a
（2被动土压力被动土压力系数:
0.323045tan245tan22
=⎪⎪⎭⎫⎝
⎛+=⎪⎭⎫⎝⎛+=
ϕpKA点的被动土压力
kPaKceppA64.341022=⨯⨯==
B点的被动土压力
kPa
KcKHep
ppB64.142102321821=⨯⨯+⨯⨯=+=γ
C点的被动土压力
（kPa
KcKHHep
ppC04.37331020.386.9218（221=⨯⨯+⨯⨯+⨯=+'+=γγ
被动土压力的合力大小为
（（（（m
kNHeeHeeEpCpBpBpAp/2240804.37364.14221
264.14234.64212
121
21=⨯+⨯+⨯+⨯=+++=
被动土压力的合力作用点距离墙底距离y0b为
y0p==1EpéH21H2ùæH1ö1æH1öêepAH1ç2+H2÷+2（epB-epA）H1ç3+H1÷+epBH22+2（epC-epB）H23úèøèøëû1é8æ2ö1æ2ö34.64´2´ç+8÷+´（142.64-34.64）´2´ç+8÷+142.64´8´+ê2240ë2è2ø2è3ø18ù´（373.04-142.64）´8´ú23û=3.83m（3水压力A、B点水压力均为零；C点水压力为：
pwC=gwH2=10´8=80kPa水压力的合力大小为11PW=pwCH2=´80´8=320kN/m22水压力的合力作用点距离墙底的距离y0w为H8y0w=2==2.67m33以上计算得的各压力分布如习题图6-4所示。
压力/kPa00activeearthpressurepassiveearthpressurehydraustaticpressure1002003004005006002深度/m4681012习题图6-4主动、被动土压力和水压力分布图
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