土力学习题课带解答.pptx
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1、 2010.12【例例1】已知某土样的孔隙比、比重和饱和度,用已知某土样的孔隙比、比重和饱和度,用三相草图计算:三相草图计算:d、sat、。(分别假设。(分别假设Vs=1、V=1、W=1)解:解:1.设设W=1,由,由 2.设设V=1,由,由3.设设Vs=1,则,则【例例2】某完全饱和土样,厚某完全饱和土样,厚2.0cm,环刀面积,环刀面积30cm2,在压缩仪上做压缩试验,试验结束后取出,在压缩仪上做压缩试验,试验结束后取出称重为称重为105g,烘干后干土重为,烘干后干土重为85g,设土粒比重为,设土粒比重为2.70,求:,求:压缩前土重?压缩前土重?压缩前后孔隙比变化压缩前后孔隙比变化?【例
2、例3】某一施工现场需要填土,基坑体积为某一施工现场需要填土,基坑体积为2000m3,填土土方是从附近的土丘开挖而来。,填土土方是从附近的土丘开挖而来。经勘察,填土的比重为经勘察,填土的比重为2.70,含水量为,含水量为15%,孔隙比为孔隙比为0.60,要求填筑结束时的含水量为,要求填筑结束时的含水量为17%,干密度为干密度为17.6kN/m3,问:,问:取土场土的重度、干重度、饱和度是多少?取土场土的重度、干重度、饱和度是多少?应从取土场取多少方土?应从取土场取多少方土?碾压时应洒多少水?填土的孔隙比是多少?碾压时应洒多少水?填土的孔隙比是多少?【例例4】取取A、B两试样,测定其指标如表,试计
3、算:两试样,测定其指标如表,试计算:哪一土样粘粒含量高?哪一土样粘粒含量高?哪一土样孔隙比大?哪一土样孔隙比大?哪一土样饱和重度大?哪一土样饱和重度大?确定确定A、B土样名称及状态?土样名称及状态?L(%)P(%)(%)ds Sr A 30 12 45 2.70 1 B 29 16 26 2.68 1A土样的孔隙土样的孔隙比比e比较大比较大解:解:IPA=30-12=18,IPB=29-16=13 由于由于IPAIPB,所以,所以A土样的粘粒含量高土样的粘粒含量高 由于由于Sr=1,所以,所以 eA=ds=0.452.70=1.215 eB=ds=0.26 2.68=0.7 【例例5】通过变水
4、头试验测定某粘土的渗透系数通过变水头试验测定某粘土的渗透系数k,土样横断面面积,土样横断面面积A=30cm2,长度,长度L=4cm,渗透仪,渗透仪水头管(细玻璃管)断面积水头管(细玻璃管)断面积a=0.1256cm2,水头差,水头差从从h1=130cm降低到降低到h2=110cm所需时间所需时间t=8min。试推导变水头试验法确定渗透系数的计算公式,。试推导变水头试验法确定渗透系数的计算公式,并计算该粘土在试验温度时的渗透系数并计算该粘土在试验温度时的渗透系数k。【例例6】某渗透试验装置如图所示。某渗透试验装置如图所示。土样土样的渗透系数的渗透系数k1=210-1cm/s,土粒比,土粒比重重d
5、s1=2.72,孔隙比,孔隙比e1=0.85。土样。土样 的渗的渗透系数透系数k2=110-1cm/s,土粒比重,土粒比重ds2=2.72,孔隙比,孔隙比e2=0.80。土样横断面积。土样横断面积A=200cm2。求:求:图示水位保持恒定时,渗透流量图示水位保持恒定时,渗透流量Q 多大?多大?若右侧水位恒定,左侧水位逐渐升若右侧水位恒定,左侧水位逐渐升高,升高高度达到多少时会出现流土现高,升高高度达到多少时会出现流土现象?象?30cm30cm30cm20cm【例例7】某地基地表至某地基地表至4.5m深度范围内为砂土层;深度范围内为砂土层;4.5m9.0m为粘土层,其下为不透水页岩,地下为粘土层
6、,其下为不透水页岩,地下水位距地表水位距地表2.0m。已知水位以上砂土的平均孔隙。已知水位以上砂土的平均孔隙比为比为0.52,平均饱和度为,平均饱和度为37%;粘土的含水量为;粘土的含水量为42%;砂土和粘土的比重均为;砂土和粘土的比重均为2.65。计算地表至粘土层范围内的竖计算地表至粘土层范围内的竖向总应力、有效应力和孔隙水向总应力、有效应力和孔隙水压力。压力。砂土砂土粘土粘土不透水页岩不透水页岩【例例8】试计算图中所示地基土中的自重应力分布试计算图中所示地基土中的自重应力分布2m8m4m粗砂粗砂粘土粘土bac解:解:水下的粗砂层受到水的浮力作用,其有效重度为:水下的粗砂层受到水的浮力作用,
7、其有效重度为:粘土层因为粘土层因为P,所以所以IL 0,故认为土层不受水的故认为土层不受水的浮力作用,下层粘土层还要承受土层顶面以上静水压力的作浮力作用,下层粘土层还要承受土层顶面以上静水压力的作用。故土中各点的自重应力如下:用。故土中各点的自重应力如下:a点:点:z=0,ca=z=0 b点:点:z=8m,“b点上点上”位于粗砂层中位于粗砂层中,cb上上=z=9.58=76 kPa “b点下点下”位于粘土层中位于粘土层中,cb下下=76+wh=76+10(8+2)=176 kPa c点:点:z=12m,cc=176+19.3 4=253.2 kPa【例例9】试以分层总和法求下图中基础甲的最终沉
8、降试以分层总和法求下图中基础甲的最终沉降量(考虑乙基础的影响)量(考虑乙基础的影响)粉质粘土粉质粘土粘土粘土填土填土F=1940kNF=1940kNF=1940kN1.5m2m2m甲甲乙乙乙乙4m4m4m5m5m5m6m土样土样土样土样e e p p 曲线曲线曲线曲线0.40.20.30.100.7000.8000.9001.000粉质粘土粉质粘土粘土粘土压力压力pe【例例10】图示天然地基,该地基由粉质粘土和中砂图示天然地基,该地基由粉质粘土和中砂组成,粉质粘土透水,其在水面以上的重度组成,粉质粘土透水,其在水面以上的重度=18kN/m3,在水面以下的重度,在水面以下的重度sat=20kN/
9、m3。试求:。试求:原地下水原地下水位时,位时,A-A面上有效自重应力分布图;面上有效自重应力分布图;地下水位下地下水位下降后,降后,A-A面上有效自重应力分布图;面上有效自重应力分布图;计算由于地计算由于地下水位下降,引起的粉质粘土层的沉降。下水位下降,引起的粉质粘土层的沉降。粉质粘土粉质粘土中砂中砂2m6m10m原地下水位原地下水位下降后地下水位下降后地下水位AAp(kPa)e 500.67 1000.65 1500.63 2000.618粉质粘土层粉质粘土层e-p解:解:原地下水位时,原地下水位时,2m、6m、10m深处的土自重有效应深处的土自重有效应力分别为:力分别为:地下水位下降后,
10、地下水位下降后,2m、6m、10m深处自重有效应力变为:深处自重有效应力变为:2m6m处,土的有效自重应力在地下水位升降前后平均处,土的有效自重应力在地下水位升降前后平均值分别为:值分别为:初始应力初始应力P1:终了应力终了应力P2:利用已知条件,查得利用已知条件,查得e1=0.668;e2=0.662则则2m6m深处的沉降量为:深处的沉降量为:同理,可得同理,可得6m 10m深处的地下水位升降前后有效自重应深处的地下水位升降前后有效自重应力平均值分别为:力平均值分别为:故,总沉降量为:故,总沉降量为:S=S1+S2=1.6787+3.1477=4.8264 cm并查得并查得e1=0.652;
11、e2=0.639【例例11】某场地地表以下为某场地地表以下为4m厚的均质粘性厚的均质粘性土,该土层下卧坚硬岩层。已知粘性土的重度土,该土层下卧坚硬岩层。已知粘性土的重度=18kN/m3,天然孔隙比,天然孔隙比e0=0.85,回弹再压缩系,回弹再压缩系数数Ce=0.05,压缩指数,压缩指数Cc=0.3,前期固结压力,前期固结压力Pc 比比自重应力大自重应力大50kPa。在该场地大面积均匀堆载,荷。在该场地大面积均匀堆载,荷载大小为载大小为p=100kPa。求因堆载引起的地面最终沉。求因堆载引起的地面最终沉降量?降量?【例例12】已知原状土样高已知原状土样高h=2cm,截面积,截面积A=30cm2
12、,重度,重度=19.1kN/m3,颗粒比重,颗粒比重ds=2.72,含水量,含水量=23%,进行压缩试,进行压缩试验,试验结果见下表,试绘制压缩曲线,并求土的压缩系数验,试验结果见下表,试绘制压缩曲线,并求土的压缩系数a1-2值。值。压力压力p(kPa)050100200400稳定时的压缩量稳定时的压缩量h(mm)00.4800.8081.2321.735【例例13】某地基软土层厚某地基软土层厚10m,其下为不透水硬层,软土,其下为不透水硬层,软土的固结系数为的固结系数为0.015cm2/s,渗透系数为,渗透系数为510-7cm/s,拟用堆载,拟用堆载预压法处理。如果荷载瞬时施加,并可视为大面
13、积均布荷载,预压法处理。如果荷载瞬时施加,并可视为大面积均布荷载,大小为大小为70kPa。求:。求:地基平均超静孔隙水压力消散地基平均超静孔隙水压力消散50%时需时需要多少天?要多少天?一年后地基的固结沉降是多少?一年后地基的固结沉降是多少?一年后一年后10m深深度处的有效应力是多少?度处的有效应力是多少?解:解:已知已知 U=50%30%所以所以 70设一年后设一年后10m深处土的有效应力为深处土的有效应力为x,则平均有,则平均有效应力为:效应力为:x【例【例14】某地基软土层厚某地基软土层厚20m,其渗透系数为,其渗透系数为110-6cm/s,固结系数为,固结系数为0.03cm2/s,其表
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