《土力学 第2版》 习题及解答汇总 李顺群 第1--9章.docx

【习题参考答案】1-1什么是土的颗粒级配？什么是土的颗粒级配曲线？答：土粒的大小及其组成情况，通常以土中各个粒组的相对含量（是指土样各粒组的质量占土粒总质量的百分数）来表示，称为土的粒度成分或颗粒级配。土的颗粒级配曲线是根据筛分试验成果绘制的曲线，采用对数坐标表示，横坐标为粒径，纵坐标为小于（或大于）某粒径的土重（累计百分）含量。1-2土中水按性质可以分为哪几类？答：结合水分强结合水和弱结合水（土粒表面结合水）（吸着水）（薄膜水）小巾力J（毛细水（实为半结合水）土中水液态水I重力水（自由水）非结合水V气态水（水蒸气）固态水（冰）13土是怎样生成的？有何工程特点？答：土是岩石在长期风化作用下产生的大小不同的颗粒组合，是经过各种地质作用形成的沉积物，是各种矿物的松散集合体。与一般建筑材料相比，土具有三个重要特点，即散体性：颗粒之间无黏结或一定的黏结，存在大量孔隙，可以透水透气；多相性：土往往是由固体颗粒（固相）、水（液相）和气体（气相）组成的三相体系，相系之间质和量的变化直接影响其工程性质；自然变异性：土是在漫长的地质历史时期演化形成的多矿物组合体，性质复杂，不均匀，且还在不断发生变化。1-4什么是土的结构？其基本类型是什么？简述每种结构土体的特点。微观结构常简称为土的结构，或称为土的组构，是指土粒的原位集合体特征，是由土粒单元的大小、矿物成分、形状、相互排列及其联结关系，土中水性质及孔隙特征等因素形成的综合特征。1、单粒结构：土粒的粒度和形状、土粒的相对位置决定其密实度。因颗粒较大，土粒间的分子吸引力相对很小，颗粒间儿乎没有联结。2、蜂窝结构：主要是由粉粒或细砂组成的结构形式。具有蜂窝结构的土有很大孔隙，但由于弓架作用和一定程度的粒间联结，可以承担一般水平的静力载荷。但当承受高应力荷载或动力荷载时，其结构将会破坏，并可导致严重的地基变形。3、絮凝状结构：这类结构实际是不稳定的，随着溶液性质的改变（添加分散剂）或受到振荡后可重新分散。具有絮状结构的黏性土,其土粒之间的联结强度往往由于长期的固结作用和胶结作用而得到加强。1-5什么是土的构造？其主要特征是什么？答：土的构造实际上是土层在空间的赋存状态。表征土层的层理、裂隙及大孔隙等宏观特征。1 .层理构造：土的构造最主要特征就是成层性，它是在土的形成过程中，由于不同阶段沉积的物质成分、颗粒大小或颜色不同，而沿竖向呈现的成层特征，常见的有水平层理构造和交错层理构造。2 .分散构造：土层中土粒分布均匀，性质相近，如砂与卵石层为分散构造。3 .结核状构造：在细粒土中混有粗颗粒或各种结核，如含磁石的粉质黏土、黏土等，均属于结核状构造。4 .裂隙状构造：这是在土的自然演化过程中，经受地质构造作用或自然淋滤、蒸发作用形成，如黄土的柱状裂隙，膨胀土的收缩裂隙等。裂隙的存在大大降低了土体的强度和稳定性，增大透水性，对工程不利，往往是结构或土体失稳的原因。1-6试述强、弱结合水对土性的影响。答：强结合水是指紧靠土粒表面的结合水。它厚度很小，一般只有几个水分子层。它的特征是，没有溶解能力，不能传递静水压力，只有吸热变成蒸汽后才能移动。这种水牢固地结合在土粒表面，其性质接近于固体，具有极大的黏滞度、弹性和抗剪强度。弱结合水不能传递静水压力，没有溶解能力，当土中含有较多的弱结合水时，土具有一定的可塑性。1-7土颗粒的矿物质按其成分分为哪两类？答：颗粒的矿物质按其成分分为两大类：一类是原生矿物；另一类是次生矿物。1-8简述土中粒度成分与矿物成分的关系。答：(1)粒径2mm的砾粒组包括砾石、卵石等岩石碎屑，是原有矿物的集合体。是多矿物的，有时也有可能是单矿物的。(2)粒径为00752mm的砂粒组其颗粒与岩石中原生矿物的颗粒大小差不多。砂粒多是单矿物，以石英最为常见，有时为长石、云母及其他深色矿物。另外，还有白云石组成的砂粒，如白云石砂。(3)粒径为0.0020.075mm的粉粒组由一些细小的原生矿物和次生矿物组成，如粉粒状的石英和难溶的方解石、白云石。(4)粒径V0.002mm的黏粒组主要是一些不溶性次生矿物，由黏土矿物类、倍半氧化物、难溶盐、次生二氧化硅及有机质等构成。1-9甲乙两土样的颗粒分析结果列于下表，试绘制级配曲线，并确定不均匀系数以及评价级配均匀情况。粒径mm2O.50.50.250.250.10.10.050.050.020.020.010.010.0050.0050.002<0.002相对含量(%)甲士24.314.220.214.810.56.04.12.93.0乙土5.05.017.132.918.612.49.0答：甲士的Cu=232-1根据土粒粒径将土划分为哪几类粒组并简述各粒组的分类标准。土的粒组根据土粒粒径范围划分为巨粒、粗粒、细粒三大统称粒组。巨粒土和粗粒土按粒组含量、级配指标（不均匀系数C和曲率系数Q和所含细粒的塑性高低分类。细粒土按照塑性指数、液限分类。2-2塑性指数和液性指数如何确定？有何意义？土的塑性指数是指液限和塑限的差值即土处在可塑状态的含水量变化范围。用符号/p表示，即：p=31.-3p°塑性指数愈大，土处于可塑状态的含水量范围也愈大，塑性指数的大小反映了土中结合水的可能含量。在工程上常按塑性指数对黏性土进行分类。土的液性指数是指黏性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比，用符号/l表示，即：/l="里=三"。液性指数l,主要用于表征天然沉积黏性土的物理状态。当/l小于O时，天然土处于坚硬状态；/l大于1.天然土处于“流动状态”；儿在O1之间天然土处于可塑状态。可以利用液性指数/l作为黏性土状态的划分指标。黏性土根据液性指数值划分软硬状态。2-3无黏性土的密实度如何评判？无黏性土的密实度在一定程度上可根据天然孔隙比的大小来评定，但对于级配相差较大的不同类土，天然孔隙比难以有效判定密实度的相对高低。例如某级配不良的砂土所确定的天然孔隙比，根据该孔隙比可评定为密实状态；而对于级配良好的土，同样具有这一孔隙比，可能判为中密或者稍密状态。为了合理判定无粘性土的密实度状态，在工程上提出了相对密实度的概念。2-4是否能完全根据含水量来评价黏性土的软硬程度？单靠含水量这个指标来评价不同土体的软硬程度是不够的，每个土体有不同的液限和塑限，含水量与液限塑限之间的关系不是绝对的，所以为了评价黏性土的软硬程度就需要知道天然含水量与界限含水量之间的关系。2-5简述用孔隙比、相对密实度和标准贯入试验锤击数N来划分密实度各有何优缺点。用孔隙比来划分的优点是用一个指标?即可判别土的密实度,应用方便简捷，缺点是由于颗粒的形状和级配对孔隙比有很大的影响，只用孔隙比无法反应粒径级配的因素；相对密实度法的优点是把土的级配考虑在内，理论较为完整，缺点是孔隙比、最大孔隙比、最小孔隙比都难以准确测定，对同一种土的试验结果往往离散性很大，原状土取样困难；用标准贯入试验锤击数N划分的优点是操作简单，地层适应性广，对不易取样的砂土和砂质粉土尤为适用，缺点是对大颗粒含量较多的碎石土不适用，只能粗略的评定土的工程性质。2-6有一饱和的未扰动土样，切满于容积为21.7Cm3的环刀内，称得总质量为73.15g1经IO5C。烘干至恒重为61.86g,已知环刀质量为32.54g,土粒比重为2.7,试求该土样的湿密度、含水量、干密度及孔隙比（按三相比例指标的定义求解）。【解】由题意可知，Sr=100%,±样体积为U=21.70cm3,环刀质量为：32.54g,土粒比重为:4=2.72。土样质量为：m=73.15-32.54=40.610g,土颗粒质量为：ms=61.86-32.54=29.320g,土中水的质量为：mw=m-ms=40.61-29.32=11.290g,由Sr=100%可知，%=兀=%=若=11.290cm3l土颗粒体积为:匕=V-Vv=21.70-11.29=10.410g,湿密度：P=£=瑞=1.871gcm3,含水量：3=%X100%=×100%=38.5%ms29.32干密度：Pd=卓=翳=1.351gcm3,孔隙比：e=%=器=1.0852-7现有一湿土样1956g,测知其含水量为15%,若在该土样中再加入84g水后，试问此时该土样的含水量为多少？【解】由题意可知，mvv+ms=1956g,警=0.15,解得：711Smw=255.1gms=1700.9gm'w=mw+mvv=255.1÷84=339.1gm,s=ms=1700.9gmw339.1=×100%=20%m,s1700.9故，此时该土样的含水量为20%.2-8某土样密度为：1.65gcm3,含水量为：6.2%,土粒相对密度为：2.69,若该土样中孔隙体积与土粒体积之比始终不变，为使土样完全饱和，问100万cm3该土样中应加多少水？【解】由题意可知，土样密度为:Pi=l65gcz113,容重为：/1=16.50KNZm31含水量为:1=6.2%,土粒比重为:=2.69o土样孔隙比为：q=空手应12.69×(l+62%)×1.0dn1=1=0.731根据题意可知，sz2=oo%,则由土样中孔隙体积与土粒体积之比始终不变，可知=为加水饱和后，含水量为：/=竽=°°第731=27.2%则ds(l+1)p(1+2)p1=1PlP2有，P2=P=l65x=l976gcr113,y2=19.76KNm3,1根3该土样中应加水小畋为：A畋=19.76-16.50=3.260KN2-9证明：=1;Yd【证】令土样中土粒体积匕=1,则根据土的孔隙比定义，可得孔隙体积为：=e,土样总体积为：P=匕+%=1+8由土粒相对密度的定义公式ds=胃可知，ms=dspwvsPw由含水量的定义公式3=1X100%可知，mw=ms=dspw土样总质量为：m=711s+mw=dsPw(1+3)根据密度的定义公式：P=£=叱)，从而=ds.(l+3)r+e''同理，Vd=筌(2)联立(1)、(2)式可得：y=市(1+3)得证，=-IoYd2-10某砂土土样的密度为1.76g/cm3,含水率为9.8%,土粒比重为2.68,烘干后测定最小孔隙比为0.4621最大孔隙比为0.945o试求孔隙比和相对密实度，并评定该砂土的密实度。【解】由题意可知，土样密度为:P=l76gcm3,含水量为：3=9.8%,土粒比重为:=2.68,emax=0.945,emin=0.462.(1+)pw2.68×(1+0.098)X1.0e=1=1=0.672p1.76maxe0.9450.672Dr=0.565emax-emin0.945-0.462因为1/3<Dr=0.565<2/3,所以砂土的密实度为中密。2-11从地下水位以下取得一黏性土试样，该试样的土颗粒质量是土中所含水的质量的3.6倍，土粒相对密度为2.73,重塑前测得液限为25%,塑限为20%,重塑后测得液限为33%,塑限为17%o试求孔隙比、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】由题意可知，Sr=100%,ds=2.73,ms=3.6niw,即该