土力学四校合编课后习题答案

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1、第18页共18页2-8单元1-1、砂类土和粘性土各有那些典型的形成作用？ 【答】土在其形成过程中有各种风化作用共同参与，它们同时进行。砂类土主要是由于温度变化、波浪冲击、地震引起的物理力使岩体崩解、破碎形成。粘性土主要是岩体与空气、水和各种水溶液相互作用形成。2-2、有一饱和的原状土样切满于容积为21.7cm3的环刀内，称得总质量为72.49g，经105℃烘干至恒重为61.28g，已知环刀质量为32.54g，土粒比重为2.74，试求该土样的湿密度、含水量、干密度及孔隙比（要求汇出土的三相比例示意图，按三相比例指标的定义求解）。解：

2、2-3、某原状土样的密度为1.85g/cm3，含水量为34%，土粒相对密度为2.71，试求该土样的饱和密度、有效密度和有效重度（先推导公式然后求解）。解：（1）设18第18页共18页（2）（3）或2-4、某砂土土样的密度为1.77g/cm3，含水量9.8%，土粒相对密度为2.67，烘干后测定最小孔隙比为0.461，最大孔隙比为0.943，试求孔隙比e和相对密实度Dr，并评定该砂土的密实度。解：（1）设整理上式得（2）（中密）2-5、某一完全饱和黏性土试样的含水量为30%，土粒相对密度为2.73，液限为33%，塑限为17%，试求孔隙

3、比、干密度和饱和密度，并按塑性指数和液性指数分别定出该黏性土的分类名称和软硬状态。解：查表，定名为粉质粘土查表，确定为软塑状态3-1.试解释起始水力梯度产生的原因。【答】起始水力梯度产生的原因是为了克服薄膜水的抗剪强度τ0(或者说为了克服吸着水的粘滞阻力)使之发生流动所必须具有的临界水力梯度度。也就是说只要有水力坡度薄膜水就会发生运动只是当实际的水力坡度小于起始水力梯度时薄膜水的渗透速度V非常小只有凭借精密仪器才能观测到。因此严格的讲起始水力梯度I0是指薄膜水发生明显渗流时用以克服其抗剪强度τ18第18页共18页0

4、的水力梯度。3-2.简述影响土的渗透性的因素主要有哪些。【答】1土的粒度成分及矿物成分。土的颗粒大小、形状及级配影响土中孔隙大小及其形状因而影响土的渗透性。土颗粒越粗越浑圆、越均匀时渗透性就大。砂土中含有较多粉土及粘土颗粒时其渗透系数就大大降低。2结合水膜厚度。粘性土中若土粒的结合水膜厚度较厚时会阻塞土的孔隙降低土的渗透性。3土的结构构造。天然土层通常不是各向同性的在渗透性方面往往也是如此。如黄土具有竖直方向的大孔隙所以竖直方向的渗透系数要比水平方向大得多。层状粘土常夹有薄的粉砂层它在水平方向的渗透

5、系数要比竖直方向大得多。4水的粘滞度。水在土中的渗流速度与水的容重及粘滞度有关从而也影响到土的渗透性。3-4.拉普拉斯方程适应于什么条件的渗流场【答】当渗流场中水头及流速等渗流要素不随时间改变时这种渗流称为稳定渗流而拉普拉斯方程是指适用于平面稳定渗流的基本方程。3-5.为什么流线与等势线总是正交的【答】在稳定渗流场中取一微单元体并假定水体不可压缩则根据水流连续原理单位时间内流入和流出微元体的水量应相等即dqe=dq0。从而得到即为二维渗流连续方程从中由数学知识可知流线和等势线正交。3-6.流砂与管涌现

6、象有什么区别和联系【答】在向上的渗流力作用下粒间有效应力为零时颗粒群发生悬浮、移动的现象称为流砂(土)现象。这种现象多发生在颗粒级配均匀的饱和细、粉砂和粉土层中一般具有突发性、对工程危害大。在水流渗透作用下土中的细颗粒在粗颗粒形成的孔隙中移动以至流失随着土的孔隙不断扩大渗流速度不断增加较粗的颗粒也相继被水逐渐带走最终导致土体内形成贯通的渗流管道造成土体塌陷这种现象称为管涌。它多发生在砂性土中且颗粒大小差别大3-7.渗透力都会引起哪些破坏【答】渗流引起的渗透破坏问题主要有两大类一是由于渗流力的作用使

7、土体颗粒流失或局部土体产生移动导致土体变形甚至失稳二是由于渗流作用使水压力或浮力发生变化导致土体和结构物失稳。前者主要表现为流砂和管涌后者主要则表现为岸坡滑动或挡土墙等构造物整体失稳。3-8、某渗透试验装置如图3-23所示。砂Ⅰ的渗透系数；砂Ⅱ的渗透系数，砂样断面积A=200cm2，试问：（1）若在砂Ⅰ与砂Ⅱ分界面出安装一测压管，则测压管中水面将升至右端水面以上多高？（2）砂Ⅰ与砂Ⅱ界面处的单位渗水量q多大？解：（1）整理得18第18页共18页所以，测压管中水面将升至右端水面以上：60-40=20cm（2）3-9、定水头

8、渗透试验中，已知渗透仪直径D=75mm，在L=200mm渗流途径上的水头损失h=83mm，在60s时间内的渗水量Q=71.6cm3，求土的渗透系数。解：3-10、设做变水头渗透试验的黏土试样的截面积为30cm2，厚度为4cm，渗透仪细玻璃管的内径为