土力学习题及部分解答

第一章习题及部分解答

1-2 根据图 1 － 5 上四根粒径分布曲线，列表写出各土的各级粒组含量，估算 ② 、 ③ 、 ④ 土的 Cu 及 Cc 并评价其级配情况。

计算Cu 及 Cc 并评价其级配情况

1-3 （题略）

解答提示：含蒙脱石粘性土的工程性质不如含高岭石粘性土好，原因分析： 从黏土矿物内部晶体结构分析。 1-4（题略）

解答提示：黏土颗粒表面带电的主要原因有：同晶置换、破键、吸附作用、离解作用

1-8有一块体积为 60 cm 3 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）

=2.67 。求土的天然重度 g 、天然含水量

、干重

度 g d 、饱和重度 g sat 、浮重度 g ' 、 孔隙比 e 及饱和度 S r 解：已知 67.2,85.0,05.1,603====Gs N W N W cm V s 。求 Sr e sat d ,`,,,,,γγγωγ

%174.743

/8609.8`3/6609.1818470

.01)1(3

/1667.14/%

53.23/3/5.17/===-==++=

=-+=======e

Gs Sr m kN m kN e

e

Gs G e m kN V Ws Ws Ww m kN V W w sat w sat s w d ω

γγγγγγωγγωγ

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 ？ 1-11用某种土筑堤，土的含水量

＝ 15 ％，土粒比重 G s ＝ 2.67 。分层

夯实，每层先填 0.5m ，其重度等 g ＝ 16kN/ m 3 ，夯实达到饱和度

＝ 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。

1-12某饱和土样重 0.40N ，体积为 21.5 cm 3 ，将其烘过一段时间后重为 0.33 N ，体积缩至 15.7 cm 3 ，饱和度

＝ 75% ，试求土样在烘烤前和烘烤的含

水量及孔隙比和干重度。

解：已知

烘烤前Sr=1 , W=0.4N, V=21.5cm3, 烘过一段时间后W`=0.33N, V`=15.7cm3, Sr`=75%, 求w w` e e` d γ `d γ

烘过一段时间后，失去水分重量0.07N ，体积为0.07*1000/9.8=7.1429cm3

烘前 Sr=1, Vv=Vw=21.5-Vs （1）

烘后 Sr=0.75=(Vw-7.1429)/(15.7-Vs) （2） 由（1）、（2）求解出：Vs=10.3284cm3 Vw=11.1716cm3 因此：烘前Ww=11.1716*9.8/1000=0.1095N Ws=0.4-0.1095=0.2905N =ω Ww/Ws=37.6936% e=Vv/Vs=1.0816

=d γWs/V=13.5116kN/m3 烘后Ww`=0.1095-0.07=0.0395N =ω Ww`/Ws=13.5972% e=Vv`/Vs=0.5201

γWs/V`=18.5032kN/m3

=

d

1-14 某砂土的重度＝17 kN/ m 3 ，含水量w ＝8.6% ，土粒重度＝26.5 kN/ m 3 。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。

1-16 （题略）

解：已知WL=44%, Wp=28%, W=0.401N, Ws=0.264N。

确定土的名称，讨论土的物理状态和结构特点

Ip=44-28=16

为亚黏土（铁路桥规）或粉质黏土（岩土工程勘察规范）w=(0.401-0.264)/0.264=51.8939%

I L=(51.8939-28)/(44-28)=1.49

为流塑状态。结构特点：土孔隙中含有一定数量自由水，土颗粒

间联结很弱，在自重作用下会发生相对移动。

1-17 （题略）

解答提示：粘性土特殊的物理性质有：结构性（触变性）、可塑性、胀缩性、冻胀性

1-18 已知1）土W L=39%,Wp=21%。确定图1-5中四个土样的土名？

解：根据粒径组成2）、4）为中砂，3）为粗砂

1）土：根据Ip=39-21=18，为黏土。根据塑性图1-33（铁路路基设计规范），为5区粉黏土（CM）

第二章习题及部分解答

2-1（题略）

解答：两种粘性土孔隙比相同，具有分散结构的粘性土渗透性比絮凝结构的小，因为絮凝结构的粘性土中有相当数量的大孔隙。

2-2 （题略）

解答：两种中砂，d10有显著差别，具有不同的渗透性，因为d10越小，不均匀系数越大，级配越好，级配越好的土，粗颗粒间的孔隙被细颗粒充填，孔隙通道变小，则渗透性越弱。

2-3如图所示，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。

解：

1）c-c:

cm

h z h cm h w w 9090090303030=+=+==++=

2) b-b:

90-h=30*30% - h=81cm cm z h h w 493081=-=-=

3) q=kiA=0.05*(30*30% / 30)*1*1=0.015 cm3/cm2/s 4) k=q / (iA)=0.015/[(81-60)/30]=0.02143cm/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）。为测定该沙土的渗透系数，打一钻孔到基岩顶面并以 10 -2 m 3 /s 的速率从孔中抽水。在距抽水孔 15m 和 30m 处各打一观测孔穿过黏土层进入砂土层，测得孔内稳定水位分别在地面以下 3.0m 和 2.5m ，试求该砂土的渗透系数。