《土力學地基基礎(chǔ)》第四版習題集解答，陳希哲第一章工程地質(zhì)1.1如何鑒定礦物？準備一些常見的礦物，如石英、正長石、斜長石、角閃石、輝石、方解石、云母、滑石和高嶺土等，進行比較與鑒定。1.2巖漿巖有何特征？準備若干常見的巖漿巖標本，如花崗巖、正長巖、閃長巖、輝綠巖、玄武巖、安山巖、玢巖和輝巖進行鑒定。1.3沉積巖最顯著的特征是什么？準備多種常見的沉積巖標本，如礫巖、角礫巖、砂巖、凝灰?guī)r、泥巖、頁巖、石灰?guī)r和泥灰?guī)r等，進行對比鑒定。1.4變質(zhì)巖有什么特征？準備幾種常見的變質(zhì)巖，如大理巖、石英巖、板巖、云母片巖和片麻巖進行比較與鑒定。1.5解：水池長度、寬度、高度分別為50、20、4m壁厚0.3m。水池與地面齊平。1）底板浮力計算：底板~水面之間的水位深度h=4-2.5=1.5m底板靜水壓力強度：Pw=γwh=10×1.5=15KPa=15KN/m2底板面積S底板=50×20=1000m底板上的浮力P浮=Pw×S底板=15000KN2）不考慮鋼筋混凝土水池自重的側(cè)壁摩擦阻力F1和抗浮安全系數(shù)計算：鋼筋混凝土水池的側(cè)壁面積S側(cè)壁=2×[（50×4）+（20×4）]=560m已知側(cè)壁與土體之間的摩擦強度為μ=10KPa；側(cè)壁總摩擦力F1=μ×S側(cè)壁=10×560＝5600KN∵F1＜P浮，抗浮安全系數(shù)K=F1/P浮=5600/15000=0.37＜1，∴在不考慮鋼筋混凝土水池自重時，水池剛竣工，未充水，也不考慮池中水重量，此時不安全。3）考慮鋼筋混凝土水池自重的抗浮安全系數(shù)計算：鋼筋混凝土的重度一般為γ砼=24KN/m3；鋼筋混凝土水池四個側(cè)壁體積V1=2×[（50×4×0.3）+（20-2×0.3）×4×0.3]=166.56扣掉側(cè)壁厚度尺寸后鋼筋混凝土水池底板體積V2：V2=[（50-0.6）×（20-0.6）]×0.3=287.5所以，水池本身鋼筋混凝土的體積V=V1+V2=454鋼筋混凝土水池重量W=γ砼×V=24×454＝10896KN∵F1+W=16496＞P浮，抗浮安全系數(shù)K=16496/15000=1.1＞1，∴在考慮鋼筋混凝土水池自重時，此時安全。1.6解：1）承壓水水頭3.2m，故承壓水層頂部，即6m處的承壓力強度Pw=γwh=10×1.5=15KPa=15KN/m22）基坑底部~承壓水含水層頂部之間土層厚度2m，土體自重壓力P=γh1+γsath2=20×1+21×1=413）P＞Pw，安全。1.7解：注意單位1.8解：注意單位本題如果把時間從10秒換成10分鐘，其他條件不變，10分鐘=600秒，則：正好與教材答案一致，所以教材中答案錯誤。1.9解：動水壓力計算公式：GD=iγw，本題中要求用另外的方法。采用有效應(yīng)力法。圖1地下水向上滲流圖2地下水向下滲流地下水滲流時，土體中有效應(yīng)力與靜水條件下不同。1）地下水向上滲流：取圖1中A點的有效應(yīng)力進行計算。A點垂直方向：（公式1）與自重應(yīng)力作用下相比，孔隙水壓力μ多了一個γwΔh，有效應(yīng)力少了一個γwΔh。2）地下水向下滲流：取圖2中A點的有效應(yīng)力進行計算。A點垂直方向：（公式2）與自重應(yīng)力作用下相比，孔隙水壓力μ少了一個γwΔh，有效應(yīng)力多了一個γwΔh。3）從公式1中，可以得到：（公式1）公式3中，γwi就是滲流力及其表達式，滲流力是一種體積力。1.10解：1）實際水力坡度i=h/L=70/60=1.172）砂土臨界水力坡度icr=γ’/γw=10.2/10=1.023）i＞icr，不安全，發(fā)生流土。復習思考題1.1工程地質(zhì)包括哪些主要內(nèi)容？工程地質(zhì)作為一門獨立的學科與土木建筑工程有何關(guān)系？1）內(nèi)容參照孔思麗主編《工程地質(zhì)學》教材目錄和緒論P1第1、2段：工程巖土學、工程地質(zhì)分析和工程地質(zhì)勘察三個主要部分，自己看書細化內(nèi)容。2）與土木建筑關(guān)系：主要指工程地質(zhì)與巖土工程的關(guān)系。在土木工程中，巖土工程的地位非常重要，在總造價和總工期中均占三分之一左右。巖土、地基基礎(chǔ)問題往往是影響投資和制約工期的主要因素，如果處理不當，有時會帶來災(zāi)難

件的后果。與巖土有關(guān)的工程問題主要有強度破壞問題（包括地基、邊坡、擋土墻、基坑的穩(wěn)定性的后果；變形破壞問題（包括地基的沉降和不均勻沉降問題)；滲透破壞問題（包括流砂、管涌、凍脹、溶蝕的問題）；變形破壞問題（包括地基的沉降和不均勻沉降

巖土工程是一門綜合性很強的學科，在理論和方法上，需要工程地質(zhì)學、巖土力學、工程力學、建筑結(jié)構(gòu)、建筑施工等多學科的相互滲透；工程實踐中，需要勘察、設(shè)計、施工、監(jiān)測、監(jiān)理、科研等各方面的密切配合。

巖土工程是以解決巖體與土體工程問題，包括地基與基礎(chǔ)、邊坡和地下工程等問題，作為自己的研究對象。它涉及到巖土體的利用、整治和改造，包括巖土工程的勘察、設(shè)計、治理、監(jiān)測和監(jiān)理五個方面。

關(guān)于巖土工程與工程地質(zhì)之間關(guān)系的論述，國內(nèi)各家已有諸多見解，大致歸納起來有以

下四種。第一種見解認為：巖土工程是工程地質(zhì)學的分支；第二種見解認為：巖土工程是巖土力學在巖體工程和土體工程上的應(yīng)用；第三種見解認為：巖土工程是把巖土體既作為建筑材料，也作為地基、介質(zhì)或環(huán)境的結(jié)構(gòu)工程，更確切地說是基礎(chǔ)工程（下部結(jié)構(gòu)）和地下結(jié)構(gòu)工程。不難看出，這三種見解分別出自工程地質(zhì)專業(yè)人員、巖土力學專業(yè)人員和結(jié)構(gòu)工程專業(yè)

人員。這些見解雖然各有一定的道理，但都不能全面客觀地反映迄今為止國內(nèi)外眾多巖土工程實例的特點和本質(zhì)。第四種見解則是我國國家標準《巖土工程勘察規(guī)范》對巖土工程的定義：巖土工程是以土力學、巖石力學、工程地質(zhì)學和地基基礎(chǔ)工程學為理論基礎(chǔ)，以解決和處理在工程建設(shè)中出現(xiàn)的所有與巖土體有關(guān)的工程技術(shù)問題的一門地質(zhì)和工程緊密結(jié)合的新專業(yè)學科。與前三種見解明顯不同的是：①它強調(diào)了工程地質(zhì)、巖土力學、結(jié)構(gòu)工程之間的關(guān)系是既有區(qū)別又相互緊密結(jié)合的關(guān)系，而不是從屬的關(guān)系；②明確指出，巖土工程的學科范疇是包括多種學科、技術(shù)和方法的土木建筑工程。也就是說，巖土工程是多種技術(shù)和方法相結(jié)合的綜合技術(shù)方法，巖土工程學科是多學科相互滲透、結(jié)合的邊緣學科，它不從屬于某單一學科。

巖土工程相關(guān)學科的學科組合或?qū)W科群稱為巖土工程學，它主要由工程地質(zhì)學科、巖土

力學學科和結(jié)構(gòu)學科組成。由此可見，工程地質(zhì)是巖土工程分析的條件，與巖土力學和結(jié)構(gòu)

工程學（鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、砌體結(jié)構(gòu)及鋼結(jié)構(gòu)等）既相互區(qū)別又緊密結(jié)合，巖土工程學是上述三門學科的邊緣學科，不能籠統(tǒng)地稱其為工程地質(zhì)學的分支。巖土體是地質(zhì)體的一部分，其工程性質(zhì)的形成和演化以及對建筑的適應(yīng)性與它的物質(zhì)組

成、結(jié)構(gòu)和賦存環(huán)境息息相關(guān)。因此，巖土工程師在著手解決任何一項巖土工程問題時首先要查明巖土體的地質(zhì)特征和場地工程地質(zhì)條件，尤其是地質(zhì)條件比較復雜的重大工程，場地工程地質(zhì)條件的研究更顯得重要，甚至會成為影響工程效益、投資成敗的關(guān)鍵。可見，巖土工程師必須具備地質(zhì)和工程地質(zhì)的基本理論知識，要有較好的地質(zhì)素養(yǎng)。可以認為，工程地質(zhì)學是巖土工程的重要基礎(chǔ)和支柱。1.2常見的礦物有哪些？原生礦物與次生礦物有何不同？提示：教材P19~20。參照《工程地質(zhì)學》教材更全面。1.3礦物的主要物理性質(zhì)有哪些？鑒定礦物常用什么方法？怎樣區(qū)分石英與方解石？A提示：教材P20。B鑒定礦物方法：1）肉眼鑒定；2）巖礦鑒定（如顯微鏡鑒定、差熱分析、X射線衍射分析、電鏡掃描等等）；3）野外簡易試驗（如鹽酸、硝酸滴定等等）C石英和方解石區(qū)別：野外主要靠硬度、解理和斷口、鹽酸滴定確定。成分形狀顏色條痕光澤硬度解理和斷口相對密度其他石英SiO2粒狀、六方棱柱狀或晶簇狀乳白、無色其他顏色無玻璃或油脂7貝殼狀斷口2.6晶體柱面上有橫條紋方解石CaCO3粒狀、棱面體無色無玻璃3三組完全解理2.7滴鹽酸起泡1.4巖石按成因分哪幾類？各類巖石的礦物成分、結(jié)構(gòu)與構(gòu)造有何區(qū)別？試舉出各類巖石的三種常見巖石。花崗巖、閃長巖、砂巖、石灰?guī)r、石英巖和板巖屬于哪類巖石？提示：教材P20~21。參照《工程地質(zhì)學》教材更全面。花崗巖、閃長巖為巖漿巖；砂巖為沉積巖；石英巖和板巖為變質(zhì)巖。1.5何謂第四紀沉積層？它是如何生成的？根據(jù)搬運與沉積條件不同，第四紀沉積層分哪幾種類型？提示：教材P22~26。1.6何謂坡積層？坡積層有何特點？若建筑物造在坡積層上應(yīng)注意什么問題？提示：教材P23。1.7沖積層有哪些主要類型和特點？平原河谷沖積層中，哪一種沉積層土質(zhì)較好？哪一種沉積層土質(zhì)最差？何故？提示：教材P24~25。1.8洪積層是怎樣生成的？有何特性？以洪積層作為建筑物地基需注意什么問題？提示：教材P23~24。1.9沼澤沉積層有何演變過程？它由什么土組成？這種土的含水率、透水性和壓縮性如何？如必須在沼澤沉積層上造永久性建筑物怎么辦？

提示：教材P26。必須在沼澤上修建建筑物，必須通過首先巖土工程勘察詳細了解場地和地基的工程地質(zhì)、水文地質(zhì)、環(huán)境條件，對其進行分析評價，確定沼澤相沉積物的物理力學、滲透、成分、腐蝕性等全方位特征。其次根據(jù)具體情況和擬建建筑物特征和要求以及環(huán)境要求、業(yè)主工期、經(jīng)濟性要求等綜合考慮，選擇合適的地基處理方法或樁基礎(chǔ)類型。預(yù)防出現(xiàn)地基穩(wěn)定事故和變形過大事故。在施工過程中和建筑物使用期，除了保證施工質(zhì)量外，還必須通過監(jiān)測手段，確保建筑物安全。1.10何謂不良地質(zhì)條件？為什么不良地質(zhì)條件會導致建筑工程事故？工程地質(zhì)條件——即工程活動的地質(zhì)環(huán)境，它包括巖土類型及性質(zhì)、地質(zhì)構(gòu)造、地形地貌、水文地質(zhì)、不良地質(zhì)現(xiàn)象和天然建筑材料等方面，是一個綜合概念。

不良地質(zhì)條件——這是指對工程程建設(shè)有影響的地質(zhì)條件，根據(jù)工程地質(zhì)條件的定義，不良地質(zhì)條件包括：巖土體復雜，具有特殊性；結(jié)構(gòu)面發(fā)育；地形地貌復雜；水文地質(zhì)條件復雜；各種不良地質(zhì)作用及其形成的災(zāi)害；天然建材的缺乏或距離太遠或質(zhì)量太差、人類工程活動對場地地基影響大等等。陳希哲編著的土力學地基基礎(chǔ)教材中列出的斷層、節(jié)理、滑坡、河床沖淤、岸坡失穩(wěn)、河溝側(cè)向位移等等都是不良地質(zhì)條件的具體類型。不良地質(zhì)條件對建筑物、場地、地基及周邊環(huán)境等構(gòu)成威脅和危害，它影響到建筑物的整體布局、成本、工期、設(shè)計和施工方法。

舉例：參照教材P26~30。1.11什么是斷層？斷層與節(jié)理有何不同？兩者對建筑工程各有什么危害？提示：教材P26~27。不同：規(guī)模、影響程度和范圍、兩盤是否發(fā)生位移都不同。自己總結(jié)。1.12在山麓或山坡上造建筑物，應(yīng)注意什么問題？試舉實例加以說明。提示：教材P27滑坡內(nèi)容。注意邊坡變形過大、開裂和滑坡問題。實例見P27。1.13靠近河岸修建筑物，可能會發(fā)生什么工程事故？如何才能避免事故發(fā)生？提示：教材P28~30滑坡內(nèi)容。注意河床沖淤、岸坡失穩(wěn)、河溝側(cè)向位移等問題。實例見P28~30。1.14地下水對建筑工程的影響，包括哪些方面？怎樣消除地下水的不良影響？提示：影響：教材P30~31滑坡內(nèi)容。消除影響：進行詳細的巖土工程勘察，詳細了解地下水的水文地質(zhì)條件及其變化規(guī)律、地下水對巖土體性能、建筑材料和環(huán)境的影響，根據(jù)具體情況采取處理措施。如：舉例見教材P30~31、P32、P36等。例如基礎(chǔ)埋深置于地下水位以下或降排水或截水、防止地下水對巖土體，特別是特殊巖土體的不良影響、基坑降水、確定合理的抗浮設(shè)計水位、防止?jié)B透變形破壞（流沙、管涌等）、通過水質(zhì)分析卻滴定其腐蝕性及采取合理工程措施等。1.15地下水運動有何規(guī)律？達西定律的物理概念是什么？何謂土的滲透系數(shù)？如何確定滲透系數(shù)的大小？提示：教材P32~35滑坡內(nèi)容。確定滲透系數(shù)大小：1）取地區(qū)經(jīng)驗數(shù)據(jù)或者類似工程地質(zhì)水文地質(zhì)條件下的相鄰工程滲透系數(shù)數(shù)據(jù)；2）取樣室內(nèi)測試，測定滲透系數(shù)；3）抽水、壓水、注水試驗或其他原委測試試驗測定滲透系數(shù)。1.16試闡述動水力、流土和管涌的物理概念和對建筑工程的影響。提示：教材P25內(nèi)容。第二章土的物理性質(zhì)和工程分類2.1解：運用已知條件，按照土的三相關(guān)系，求出三相值，再按照各個參數(shù)的定義求得參數(shù)已知：M=95.15gMs=75.05gMw=95.15-75.05=20.1gV=50cm3，Gs=Ms/Vs=2.67有：ρ=M/V=1.9g/cm3；ρd=Ms/V=1.5g/cm3；ω=Mw/Ms=0.268=26.8%因為Mw=95.15-75.05=20.1g，ρw=1g/cm3；所以Vw=20.1cm3；由Gs=Ms/Vs=2.67，推出：Vs=Ms/2.67=75.05/2.67=28.1cm3；Vv=V-Vs=50-28.1=21.9cm3；Va=Vv-Vw=21.9-20.1=1.8cm3；天然密度ρ=M/V=1.9g/cm3；干密度ρd=Ms/V=1.5g/cm3；飽和密度ρsat=(Mw+Ms+Va×ρw)/V=(20.1+75.05+1.8×1)/50=1.94g/cm3；天然含水率ω=Mw/Ms=0.268=26.8%孔隙比e=Vv/Vs=21.9/28.1=0.78孔隙度n=Vv/V=21.9/500=0.438=43.8%飽和度Sr=Vw/Vv=20.1/21.9=0.9182.2解：運用已知條件，按照土的三相關(guān)系，求出三相值，再按照各個參數(shù)的定義求得參數(shù)已知：天然密度ρ=M/V=1.84g/cm3；土粒比重Gs=Ms/Vs=2.75；水位以下飽和度Sr=Vw/Vv=1假設(shè)V=1cm3；則：M=1.84g；Ms=2.75Vs；Ms+Mw=1.84；ρw=1g/cm3；數(shù)值上Mw=Vw有2.75Vs+Vw=1.84Vs+Vw=1解上述方程組得：Vs=0.48；Vw=0.52=Vv；故：Mw=0.52g；Ms=2.75Vs=1.32g；天然密度ρ=M/V=1.84g/cm3；干密度ρd=Ms/V=1.32g/cm3；飽和密度ρsat=(Mw+Ms+Va×ρw)/V=(0.52+1.32+0×1)/50=1.84g/cm3；天然含水率ω=Mw/Ms=0.52/1.32=0.394=39.4%孔隙比e=Vv/Vs=0.52/0.48=1.08孔隙度n=Vv/V=0.52/1=0.52=52%飽和度Sr=Vw/Vv=12.3解：運用已知條件，按照土的三相關(guān)系，求出三相值，再按照各個參數(shù)的定義求得參數(shù)已知：干密度ρd=Ms/V=1.54g/cm3；土粒比重Gs=Ms/Vs=2.71；天然含水率ω=Mw/Ms=0.193假設(shè)V=1cm3；則：ρd=Ms/V=1.54g/cm3；有：Ms=1.54g；土粒比重Gs=Ms/Vs=2.71有：Vs=0.568cm3；天然含水率ω=Mw/Ms=0.193有：Mw=0.287g，ρw=1g/cm3，Vw=0.287cm3；M=Ms+Mw=1.54+0.287=1.827gVv=V-Vs=1-0.568=0.432cm3；Va=Vv-Vw=0.432-0.287=0.145cm3；天然密度ρ=M/V=1.827/1=1.827g/cm3；干密度ρd=Ms/V=1.54g/cm3；飽和密度ρsat=(Mw+Ms+Va×ρw)/V=(0.287+1.54+0.145×1)/1=1.972g/cm3；天然含水率ω=19.3%孔隙比e=Vv/Vs=0.432/0.568=0.76孔隙度n=Vv/V=0.432/1=0.432=43.2%飽和度Sr=Vw/Vv=0.287/0.432=0.66又已知WL=28.3%；Wp=16.7%；ω=19.3%；所以：Ip=WL-Wp=28.3-16.7=11.6；大于10，小于17，所以為粉質(zhì)粘土。IL=（W-Wp）/（WL-Wp）=（19.3-16.7）/（）=0.22，位于0~0.25之間，硬塑2.4解：已知：V=100cm3；M=241-55=186g；Ms=162g；土粒比重Gs=Ms/Vs=2.70；Mw=M-Ms=186-162=24g，ρw=1g/cm3；所以Vw=24cm3；土粒比重Gs=Ms/Vs=2.70；所以Vs=Ms/2.70=60cm3；V=100cm3；Vs=60cm3；Vw=24cm3；所以Vv=V-Vs=100-60=40cm3；Va=Vv-Vw=40-24=16cm3；所以：天然密度ρ=M/V=186/100=1.86g/cm3；干密度ρd=Ms/V=162/100=1.62g/cm3；飽和密度ρsat=(Mw+Ms+Va×ρw)/V=(24+162+16×1)/100=2.02g/cm3；天然含水率ω=Mw/Ms=24/162=0.148=14.8%孔隙比e=Vv/Vs=40/60=0.67孔隙度n=Vv/V=40/100=0.4=40%飽和度Sr=Vw/Vv=24/40=0.6綜上所述：ρsat＞ρ＞ρd2.5解：已知該樣品為砂土，按照教材P61表2.5從上至下判別：從給出數(shù)值可知：粒徑大于0.5mm的顆粒質(zhì)量占總質(zhì)量的百分比為：9%+2%=11%，，小于50%，故不是粗砂；粒徑大于0.25mm的顆粒質(zhì)量占總質(zhì)量的百分比為：24%+9%+2%=35%，小于50%，故不是中砂；粒徑大于0.075mm的顆粒質(zhì)量占總質(zhì)量的百分比為：15%+42%+24%+9%+2%=92%，大于85%，故為細砂；注意：雖然粒徑大于0.075mm的顆粒質(zhì)量占總質(zhì)量的百分比為92%，大于50%，可定名為粉砂，但是根據(jù)砂土命名原則，從上至下判別，按照最先符合者定名，故該樣品為細砂。2.6解：已知條件見題目。甲樣已知：天然含水率ω=Mw/Ms=0.28；土粒比重Gs=Ms/Vs=2.75；飽和度Sr=Vw/Vv=1假設(shè)：Vs=1cm3；Gs=Ms/Vs=2.75；故Ms=2.75Vs=2.75g；ω=Mw/Ms=0.28；故Mw=0.28Ms=0.77；所以：M=Ms+Mw=2.75+.77=3.52g；Mw=0.28Ms=0.77；ρw=1g/cm3；所以Vw=0.77cm3；Sr=Vw/Vv=1，故Vv=Vw=0.77cm3；Va=0cm3；V=Vs+Vv=1+0.77=1.77cm3；對于甲樣有：天然密度ρ=M/V=3.52/1.77=1.99g/cm3；干密度ρd=Ms/V=2.75/1.77=1.55g/cm3；孔隙比e=Vv/Vs=0.77/1=0.77-------------------------------------------------------------乙樣已知：天然含水率ω=Mw/Ms=0.26；土粒比重Gs=Ms/Vs=2.70；飽和度Sr=Vw/Vv=1假設(shè)：Vs=1cm3；Gs=Ms/Vs=2.70；故Ms=2.70Vs=2.70g；ω=Mw/Ms=0.26；故Mw=0.26Ms=0.70；所以：M=Ms+Mw=2.70+.70=3.40g；Mw=0.28Ms=0.70；ρw=1g/cm3；所以Vw=0.70cm3；Sr=Vw/Vv=1，故Vv=Vw=0.70cm3；Va=0cm3；V=Vs+Vv=1+0.70=1.70cm3；對于乙樣有：天然密度ρ=M/V=3.40/1.7=2.0g/cm3；干密度ρd=Ms/V=2.7/1.7=1.59g/cm3；孔隙比e=Vv/Vs=0.70/1=0.70所以：題目中，②錯，③錯，④對。-------------------------------------------------------------對于甲土樣：又已知WL=30%；Wp=12.5%；ω=28%；所以：Ip=WL-Wp=30-12.5=17.5；大于17，所以為粘土。IL=（W-Wp）/（WL-Wp）=（28-12.5）/17.5=0.88，位于0.75~1之間，軟塑；--------------------------------------------------------對于乙土樣：又已知WL=14%；Wp=6.3%；ω=26%；所以：Ip=WL-Wp=30-12.5=7.7；小于10，所以為粉土。因為塑性指數(shù)Ip的大小反映了土體中粘粒含量的大小。因此，甲Ip＞乙Ip，故甲樣粘粒含量大于乙樣。對①。2.7解：已知：土粒比重Gs=Ms/Vs=2.72；孔隙比e=Vv/Vs=0.95；飽和度1：Sr=Vw/Vv=0.37V=1m3；飽和度2：Sr=Vw/Vv=0.90e=Vv/Vs=0.95；故有：Vv=0.95Vs；因為Vv+Vs=1.95Vs=1m3；所以Vs=0.513m3；Vv=0.95Vs=0.487m3；Sr=Vw/Vv=0.37，所以Vw=0.37Vv=0.18m3；Mw=0.18t；僅僅飽和度提高以后，土粒比重不變，土樣體積不變，干密度不變；土粒體積和土粒重量不變，Vv不變。飽和度2：Sr=Vw/Vv=0.90；Sr=Vw/Vv=0.90，所以Vw=0.90Vv=0.18m3；Mw=0.438t；所以每1立方米土樣應(yīng)該加水0.438-0.18=0.258t=258kg。2.8解：已知：土粒比重Gs=Ms/Vs=2.70；干密度ρd=Ms/V=1.66g/cm3；飽和度Sr=Vw/Vv，分別為0和0.60假設(shè)該土樣V=1cm3；有：干密度ρd=Ms/V=1.66g/cm3；Ms=1.66g；土粒比重Gs=Ms/Vs=2.70；Vs=Ms/2.7=0.615cm3；Vv=1-Vs=1-0.615=0.385cm3；飽和度Sr=Vw/Vv，提高到0.60：Vw/Vv=0.6，Vw=0.6Vv=0.6×0.385=0.231cm3；Mw=0.231g，M=Ms+Mw=1.891g，濕砂的含水率和密度分別為：天然密度ρ=M/V=1.891/1=1.891g/cm3；天然含水率ω=Mw/Ms=0.231/1.66=0.139=13.9%2.9解：提示：已知土粒比重，假設(shè)不同孔隙比和飽和度，求得不同天然密度，繪制相應(yīng)曲線。2.10解：已知：M=200g，天然含水率ω=Mw/Ms=15.0%，求ω=Mw/Ms=20.0%應(yīng)該加多少水。天然含水率ω=Mw/Ms=0.15，有：Mw=0.15Ms，因為M=Mw+Ms=200g,有：0.15Ms+Ms=1.15Ms=200g，則Ms=173.9g.加水后Ms不變。加水前，Mw=0.15Ms=26g，加水后，Mw=0.20Ms=34.8g，所以，應(yīng)該加水34.8-26=8.8g。第2章復習思考題2.1何謂土的結(jié)構(gòu)？土的結(jié)構(gòu)有哪幾種？蜂窩結(jié)構(gòu)如何形成、有何特點？試將各種土的結(jié)

構(gòu)的工程性質(zhì)作一比較。

2.2土的工程特性包括哪幾項？土為何具有這些特性？試比較土與混凝土壓縮性的區(qū)別。

2.3土由哪幾部分組成？土中次生礦物是怎樣生成的？礦物分哪幾種？蒙脫石有什么特性？

2.4土的粒組如何劃分？何謂粘粒？各粒組的工程性質(zhì)有什么不同？

2.5何謂土的粒徑級配？粒徑級配曲線的縱坐標表示什么？不均勻系數(shù)Cu>10反映土的什么性質(zhì)？

2.6土體中的土中水包括哪幾種？結(jié)合水有何特性？土中固態(tài)水（冰）對工程有何影響?2.7土的物理性質(zhì)指標有哪些？其中哪幾個可以直接測定？常用測定方法是什么？

2.8土的密度ρ與土的重力度γ的物理意義和單位有何區(qū)別？說明天然重度γ、飽和重度

γsat、有效重度γ’和干重度γd之間的相互關(guān)系，并比較其數(shù)值的大小。2.9何謂孔隙比？何謂飽和度？用三相草圖計算時，為什么有時要設(shè)總體積V=1?什么情況下設(shè)Vs＝l計算更簡便?2.10土粒比重Gs的物理意義是什么？如何測定Gs值？常見值砂土Gs大約是多少？粘土Gs一般是多少？

2.11無粘性土最主要的物理狀態(tài)指標是什么？用孔隙比e、相對密度D，和標準貫人試驗

擊數(shù)N來劃分密實度有何優(yōu)缺點？2.12粘性土的物理狀態(tài)指標是什么？何謂液限？如何測定？何謂塑限？如何測定？

2.13塑性指數(shù)的定義和物理意義是什么？Ip大小與土顆粒粗細有何關(guān)系？Ip大的土具有

哪些特點？

2.14何謂液性指數(shù)？如何應(yīng)用液性指數(shù)IL來評價土的工程性質(zhì)？何謂硬塑、軟塑狀態(tài)？

IL>1．O的粘性土地基，為什么還有一定的承載力？

2.15甲土的含水率Wl大于乙土的含水率,試問甲土的飽和度Sr是否大于乙土的飽和度?2.16下列土的物理指標中，哪幾項對粘性土有意義，哪幾項對無粘性土有意義？

①粒徑級配；②相對密度；③塑性指數(shù)；④液性指數(shù)；⑤靈敏度2.17無粘性土和粘性土在礦物成分、土的結(jié)構(gòu)、構(gòu)造及物理狀態(tài)諸方面，有哪些重要區(qū)別？

2.18地基土分哪幾大類？各類土劃分的依據(jù)是什么？

2.19何謂粉土？為何將粉土單列一大類？粉土的工程性質(zhì)如何評價？

2.20淤泥和淤泥質(zhì)土的生成條件、物理性質(zhì)和工程特性是什么？

第三章土的壓縮性和地基沉降計算3.1解：不透水層頂部，則計算上覆全部水土壓力。透水層頂部則計算有效自重應(yīng)力。填土h1=填土h1=1.5m，γ1=18粉土h2=3.6m，γ2=19.4中砂h3=1.8m，γ3=19.8堅硬整體巖石水位3.2解：P=20.1×1.1+×10.1×(4.8-1.1)=59.48KPa3.3解：條形基礎(chǔ)，求基底下深度分別為0、0.25b、0.5b、1b、2b、3b處附加應(yīng)力。AABCDOEF50150條基寬度bAB=50KPa；CD=150KPa；DF=BE=100KPa；AE=CF=50KPa；梯形ABCD=□BDFE+△COF-△AOF□BDFE中點0：P98面表3-5，P=100KPa，x=0,Z/b分別為：0：α=1，p=1×100=100KPa0.25b：α=0.96，p=0.96×100=96KPa0.5b：α=0.82，p=0.82×100=82KPa1b：α=0.552，p=0.552×100=55.2KPa2b：α=0.306，p=0.306×100=30.6KPa3b：α=0.208，p=0.208×100=20.8KPa△COF角點0：地基規(guī)范P116面表，P=50KPa,查情況1：三角形荷載寬度只有條形基礎(chǔ)寬度一半，條形基礎(chǔ)基底下深度分別為0、0.25b、0.5b、1b、2b、3b處分別相當于三角形的0、0.5b、1b、2b、4b、6b0：α=0，p=0×50=0KPa 0.5b：α=（0.0269+0.0259）/2=0.0264，p=0.0264×50=1.32KPa 1b：α=0.0201，p=0.0201×50=1KPa 2b：α=0.0090，p=0.0090×50=0.45KPa 4b：α=（0.0046+0.0018）/2=0.0032，p=0.0264×50=0.16KPa 6b：α=（0.0018+0.0009）/2=0.0014，p=0.0014×50=0.07KPa △AOF角點0：三角形荷載寬度只有條形基礎(chǔ)寬度一半，條形基礎(chǔ)基底下深度分別為0、0.25b、0.5b、1b、2b、3b處分別相當于三角形的0、0.5b、1b、2b、4b、6b0：α=0，p=0×50=0KPa 0.5b：α=（0.0269+0.0259）/2=0.0264，p=0.0264×50=1.32KPa 1b：α=0.0201，p=0.0201×50=1KPa 2b：α=0.0090，p=0.0090×50=0.45KPa 4b：α=（0.0046+0.0018）/2=0.0032，p=0.0264×50=0.16KPa 6b：α=（0.0018+0.0009）/2=0.0014，p=0.0014×50=0.07KPa 實際上，兩個三角形正好抵消，所以：條形基礎(chǔ)基底下不同深度處的附加應(yīng)力分別為：0：α=1，p=1×100=100KPa0.25b：α=0.96，p=0.96×100=96KPa0.5b：α=0.82，p=0.82×100=82KPa1b：α=0.552，p=0.552×100=55.2KPa2b：α=0.306，p=0.306×100=30.6KPa3b：α=0.208，p=0.208×100=20.8KPa3.4解：AA計算A點以下0、0.25b、0.5b、1b、2b、3b處附加應(yīng)力，等于兩個小條基之和。L/b大于10，按照小條基角點查表求附加應(yīng)力系數(shù)。基底附加應(yīng)力=100KPa。查教材P92表3.3中L/b=10一欄,對于每個小條基有：小條基荷載寬度只有條形基礎(chǔ)寬度一半，條形基礎(chǔ)基底下深度分別為0、0.25b、0.5b、1b、2b、3b處分別相當于三角形的0、0.5b、1b、2b、4b、6b0：α=0.25，p=0.25×100=25KPa 0.5b：α=（0.2443+0.2342）/2=0.2393，p=0.2393×100=23.93KPa 1b：α=0.2046，p=0.2046×100=20.46KPa 2b：α=0.1374，p=0.1374×100=13.74KPa 4b：α=0.0758，p=0.0758×100=7.58KPa 6b：α=0.0506，p=0.0014×100=5.06KPa 計算A點以下0、0.25b、0.5b、1b、2b、3b處附加應(yīng)力，等于兩個小條基之和。故上述數(shù)值應(yīng)該分別乘2，條基端點的中點下0、0.25b、0.5b、1b、2b、3b處附加應(yīng)力分別為50、48、41、27.5、15.2、10.1KPa.3.5解：壓力單位化為MPa，取100、200KPa及對應(yīng)的孔隙比e計算。3.6解：矩形基礎(chǔ)，長度和寬度分別為14和10m，計算深度10m，AAABCDEFGHI上圖的左圖，計算矩形基礎(chǔ)中點A下10m處附加應(yīng)力，假設(shè)基底附加應(yīng)力為P，為四個小矩形之和，對于每個小矩形，查表P92面表3.3，L/b=7/5=1.4,Z/b=10/5=2α=0.1034，p=4×0.1034P=0.4136PKPa上圖的右圖，計算A點下10m處附加應(yīng)力，假設(shè)基底附加應(yīng)力為P，為矩形ABCD、ABEF之和，減去矩形ADIH、AFGH之和。對于每個小矩形，查表P92面表3.3。矩形ABCD、ABEF：L/b=20/5=4,Z/b=10/5=2，α=0.135，p=2×0.135P=0.27PKPa矩形ADIH、AFGH：L/b=6/5=1.2,Z/b=10/5=2，α=0.0947，p=2×0.0947P=0.1894PKPa所以右圖A點下附加應(yīng)力為：0.27P-0.1894P=0.0806P0.0806P/0.4136P=19.5%3.7解：3m3m6mA9mB條形基礎(chǔ)平均基底附加應(yīng)力為：2400/6=400KPa。偏心距=0.25m，小于b/6=1m，第一部分：考慮均布荷載300KPa，A點可以看成條基寬度9m與6m條基之差，求角點附加應(yīng)力。寬度9m，Z/b=9/9=1,按照條基角點查表3.3L/b=10欄，P=300KPaα=0.2046，p=2×0.2046P=122.76KPa虛線范圍內(nèi)條基，Z/b=9/3=3,按照條基角點查表3.3L/b=10欄，α=0.0987，p=2×0.0987P=59.22KPa考慮均布荷載300KPa下，p=122.76-59.22=63.54KPa第二部分：考慮三角形荷載P=200KPa，6m條基，X/b=-6/6=-1,Z/b=9/6=1.5,。α=0.09，p=0.09P=18KPa所以，B點附加應(yīng)力為：18+63.54=81.54KPa3.8解：bb1N12N12b1d1=d2b13b2=6b1地表第一問：兩個條基的基底附加應(yīng)力相同。求條基中點下土層分界處的附加應(yīng)力習俗應(yīng)力1號基礎(chǔ)：基底處：α=1，第一層底面：Z/b=1,查表3-5，x/b=0,α=0.552，第二層底面：Z/b=7,查表3-5，x/b=0,α查不到，小于0.126，2號基礎(chǔ)：基底處：α=1，第一層底面：Z/b=0.5,查表3-5，x/b=0,α=0.82，第二層底面：Z/b=3.5,查表3-5，x/b=0,α=（0.208+0.16）/2=0.184，從上述分析可知，兩個基礎(chǔ)附加應(yīng)力系數(shù)不同，因此，沉降不同。其余省略。3.9解：基底壓力=（8000+3600）/（10×10）=116KPa,基底附加應(yīng)力=116-20×2-10×4=36KPa書中答案為0，錯誤，可按照規(guī)范法計算沉降量。過程略。如果改為基礎(chǔ)荷載和基礎(chǔ)自重一共8000KN，則基底壓力=8000/（10×10）=80KPa,基底附加應(yīng)力=80-20×2-10×4=0KPa所以，為應(yīng)力完全補償基礎(chǔ)，沒有沉降。3.10解：2m2m4m寬4m5.6m6m①填土1.6m5.6m②粘土③卵石4m第一步：求基底附加壓力P0。上部結(jié)構(gòu)重量F=6600KN，基底以上無地下水，故基礎(chǔ)自重G=20×5.6×4×2=896KN基底壓力P=(F+G)/A=（6600+896）/（5.6×4）=335KPa基底附加壓力P0=P-γ1d=335-17.5×2=300KPa第二步：求基礎(chǔ)中點以下粘土層頂、底面的附加應(yīng)力。把矩形基礎(chǔ)分為四個面積相等的小矩形。粘土層②頂面在基底下Z=4m，土層底面在基底下Z=5.6m。粘土層②頂面：L/b=2.8/2=1.4，Z/b=4/2=2，查表3.3，α=0.1034，σ1=4αP0=124KPa粘土層②底面：L/b=2.8/2=1.4，Z/b=5.6/2=2.8，查表3.3，α=0.0649，σ2=4αP0=78KPa所以粘土層受到的附加應(yīng)力平均值為（124+78）/2=101KPa，根據(jù)題目給定的條件，粘土層孔隙比為1，壓縮系數(shù)為0.6，按照教材P102面公式3.16計算粘土層沉降。注意：將附加應(yīng)力單位KPa換算成MPa，土層厚度1.6m換算成1600mm。3.11解：分層綜合法求粉質(zhì)粘土層沉降量。2m2m4m寬4m4m6m①細砂3m4.5m②粉質(zhì)粘土③卵石4m5.6m7m首先根據(jù)分層總和法基本原理，將要計算沉降的粉質(zhì)粘土層分層，每小層厚度應(yīng)小于0.4b=1.6m（本例b=4m），考慮到土層厚度3m和查表方便，將該層分為兩層，第一層厚度1.6m，第二層厚度1.4m，第一小層頂面，Z=4m，第一小層底面，即第二小層頂面，Z=5.6m，第二小層底面，Z=7m，第二步：求基底附加壓力P0。上部結(jié)構(gòu)重量F=4720KN，基底壓力P=F/A+γGd=4720/（4×4）+20×2=335KPa基底附加壓力P0=P-γ1d=335-17.5×2=300KPa第三步：求基礎(chǔ)中點以下粉質(zhì)粘土各小層頂、底面的附加應(yīng)力。把矩形基礎(chǔ)分為四個面積相等的小矩形。第一小層頂面：L/b=2/2=1，Z/b=4/2=2，查表3.3，α=0.0840，σ1=4αP0=100.8KPa第一小層底面：L/b=2/2=1，Z/b=5.6/2=2.8，查表3.3，α=0.0502，σ1=4αP0=60.2KPa第二小層底面：L/b=2/2=1，Z/b=7/2=3.5，查表3.3，α=0.03435，σ2=4αP0=41.2KPa所以各個小層粘土層受到的附加應(yīng)力平均值為（100.8+60.2）/2=80.5KPa、（41.2+60.2）/2=50.7KPa、根據(jù)題目給定的條件，粉質(zhì)粘土層壓縮模量為3.33MPa，按照教材P102面公式3.15計算粘土層沉降。3.12解：首先根據(jù)地基規(guī)范法規(guī)定，求變形計算深度：P110公式3.43，本例b=2m。Zn=b(2.5-0.4lnb)=4.45m第二步：求基底附加壓力P0。上部結(jié)構(gòu)重量F=900KN，基底壓力P=F/A+γGd=900/（3.6×2）+20×1=145KPa基底附加壓力P0=P-γd=145-16×1=129KPa第三步：求地基土壓縮模量。P76公式3.12，Es=(1+e1)/α=(1+1)/0.4=5MPa第四步按照表格，分步驟計算沉降，查P107表3.12的平均附加壓力系數(shù)平均值L/bZ/b3.6/2=1.80/2=0101.84.45/2≈2.20.4994.45×0.499=2.2257.3mm本例為均質(zhì)土第五步：求壓縮模量當量值，本例為均質(zhì)土，可取土層壓縮模量5MPa。第六步：求沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，按照壓縮模量當量值5MPa查P106，表3.11，內(nèi)插得ψs=1.2第七步：最終沉降量S=ψs×S’=68.8mm3.13解：首先根據(jù)地基規(guī)范法規(guī)定，求變形計算深度：P110公式3.43，本例b=2m。Zn=b(2.5-0.4lnb)=4.45m由此可見，計算深度近似等于第二層土的厚度（4.4m），因此，本例可取第二層土為主要壓縮層。第二步：求基底附加壓力P0。上部結(jié)構(gòu)重量F=576KN，基底壓力P=F/A+γGd=576/（2×2）+20×1.5=174KPa基底附加壓力P0=P-γ1d=145-17×1.5=148.5KPa第三步按照表格，分步驟計算沉降，查P107表3.12的平均附加壓力系數(shù)平均值L/bZ/b2/2=10/2=01014.4/2=2.20.4144.4×0.414=1.821690.2mm本例為均質(zhì)土第五步：求壓縮模量當量值，本例為均質(zhì)土，可取土層壓縮模量3MPa。第六步：求沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，按照壓縮模量當量值3MPa查P106，表3.11，內(nèi)插得ψs=1.37第七步：最終沉降量S=ψs×S’=123.5mm3.14解：首先根據(jù)地基規(guī)范法規(guī)定，求變形計算深度：P110公式3.43，本例b=2m。Zn=b(2.5-0.4lnb)=4.45m第二步：求基底附加壓力P0。上部結(jié)構(gòu)重量F=706KN，基底壓力P=F/A+γGd=900/（3.6×2）+20×1=177KPa基底附加壓力P0=P-γ1d=177-18×1.5=150KPa第三步：求計算深度范圍內(nèi)的土層及厚度。包括第二層土，厚度2.5m，第三層土厚度6.6m，但是只考慮基底下4.45m的土層，所以第三層土只有≈2m范圍內(nèi)的土層沉降。第四步按照表格，分步驟計算沉降，查P107表3.12的平均附加壓力系數(shù)平均值L/bZ/b2.4/2=1.20/2=0101.22.5/2=1.250.6480.648×2.5-1×0=1.6281mm1.24.45/2≈2.20.4434.45×0.443-1.62=0.351410.5mm本例為非均質(zhì)土第五步：求壓縮模量當量值，本例計算深度內(nèi)為非均質(zhì)土。Es1=3MPa，Es2=5MPa第六步：求沉降計算經(jīng)驗系數(shù)，假設(shè)Po=fak，按照壓縮模量當量值3.2MPa查P106，表3.11，內(nèi)插得ψs=1.35第七步：最終沉降量S=ψs×S’=1.35×（81+10.5）=123.5mm3.15解：B=13.3m，L=42.5m，d=4m，Po=214KPa，壓縮底部P=160KPa；1、壓縮層平均附加應(yīng)力=（214+160）/2=187KPa2、計算壓縮沉降量時，厚度還是應(yīng)該取實際厚度8m，而計算固結(jié)時，由于本例題是雙面排水，應(yīng)該取實際厚度的一半，即4m。3、地基沉降量計算（P102面公式3.15）：S=（187/7.5）×8=199.5mm=19.9cm4、雖然附加應(yīng)力比值α=214/160=1.34，但是本例是雙面排水，所以按照下式計算固結(jié)度。或者：查教材P125面圖3.53時，雙面排水均按照α=1，查取時間因數(shù)或者固結(jié)度。5、假定地基平均固結(jié)度Ui=25%，50%，75%，90%，對應(yīng)的沉降量分別為Ui×S,分別為:4.98m、9.95cm、14.93cm、17.91cm；6、查教材P125面圖3.53，與上述假定的不同固結(jié)度對應(yīng)的時間因數(shù)分別為：Tvi=0.045，0.185，0.58，0.85；7、滲透系數(shù)k=0.6×10-8cm/s=0.6×10-8×3.15×107cm/a=0.6×10-8×3.15×105m/a而Tvi=0.045，0.185，0.58，0.85；所以ti=0.51a；2.09a；6.55a；9.59a；8、根據(jù)ti=0.51a；2.09a；6.55a；9.59a；以及Ui×S=4.98m、9.95cm、14.93cm、17.91cm；作出ti~(Ui×S)曲線，即為所求曲線。復習思考題3.1地基土的變形有何特性？土的變形與其他建筑材料如鋼材的變形有何差別？

3.2何謂土層的自重應(yīng)力？土的自重應(yīng)力沿深度有何變化？土的自重應(yīng)力計算，在地下水位上、下是否相同？為什么？土的自重應(yīng)力是否在任何情況下都不會引起地基的沉降？

3.3基礎(chǔ)底面壓應(yīng)力的計算有何實用意義？柔性基礎(chǔ)與剛性基礎(chǔ)的基底壓應(yīng)力分布是否相同？何故？

3.4哪些因素影響剛性基礎(chǔ)基底應(yīng)力分布？一般工程中采用的基底應(yīng)力簡化計算有何依據(jù)？怎樣計算中心荷載與偏心荷載作用下基底壓應(yīng)力？

3.5何謂附加應(yīng)力？基礎(chǔ)底面的接觸應(yīng)力與基底的附加應(yīng)力是否指的同一應(yīng)力？

3.6目前附加應(yīng)力計算的依據(jù)是什么？附加應(yīng)力計算有哪些假設(shè)條件？與工程實際是否存在差別？

3.7獨立基礎(chǔ)與條形基礎(chǔ)在中心荷載與偏心荷載作用下，地基中各點的附加應(yīng)力如何計算？應(yīng)用角點法應(yīng)注意什么問題？

3.8工程中采用的土的壓縮性指標有哪幾個？這些指標各用什么方法確定？各指標之間有什么關(guān)系？

3.9何謂土的壓縮系數(shù)？一種土的壓縮系數(shù)是否為定值，為什么？如何判別土的壓縮性的高低？壓縮系數(shù)的量綱是什么？

3.10載荷試驗有何優(yōu)點？什么情況應(yīng)做載荷試驗？載荷試驗試坑的尺寸有何要求，為什么？載荷試驗如何加載？如何量測沉降？停止加荷的標準是什么？在p-s曲線上怎樣確定地基承載力？

3.11旁壓試驗有何特點？適用于什么條件？旁壓試驗中的應(yīng)力與變形如何量測？為什么在壓力表上讀測的數(shù)據(jù)并非作用在土體中的壓力？如何由旁壓曲線計算地基承載力？

3.12何謂有效應(yīng)力原理？有效應(yīng)力與孔隙水壓力的物理概念是什么？、在固結(jié)過程中，兩者是怎樣變化的？壓縮曲線橫坐標表示何種應(yīng)力？為什么？

3.13分層總和法計算地基最終沉降量的原理是什么？為何計算土層的厚度要規(guī)定hi≤0.4B？評價分層總和法沉降計算的優(yōu)缺點。

3.14《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007-2002)法沉降計算的要點是什么？分層總和法和《建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范》(GB50007-2002)法的主要區(qū)別是什么？

3.15研究地基沉降與時間的關(guān)系有何實用價值？何謂固結(jié)度Ut？Ut與時間因子Tv有何關(guān)系？應(yīng)用圖3.53計算時，α值代表什么？計算中的時間t與滲透系數(shù)是的量綱是什么？

3.16何謂超固結(jié)土與欠固結(jié)土？這兩種土與正常固結(jié)土有何區(qū)別？

3.17哪些工程需進行沉降觀測？水準基點設(shè)在何處？需要幾個？觀測點應(yīng)設(shè)在何處？至少多少個？宜用何種儀器與精度？觀測時間有何要求？

3.18何謂沉降差、傾斜與局部傾斜有何區(qū)別？建筑物的沉降量為什么要有限度？

3.19何謂地基允許變形值？何種建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計中以沉降差作為控制標準？高爐與煙囪以何種變形值作為控制標準？

3.20當建筑工程沉降計算值超過規(guī)范允許值時應(yīng)采取什么措施？某5層磚混結(jié)構(gòu)為條形基礎(chǔ)，磚墻發(fā)生八字形裂縫是什么原因？

第四章土的抗剪強度和地基承載力4.1解：4.2解：τmax=250KPa，即應(yīng)力圓的半徑值。2α=90度，故α=45度，題目給定條件應(yīng)該是與小主應(yīng)力作用面，即大主應(yīng)力分布方向的夾角為30度。100100200300400600σKPa100200300τKPaσ1σ3τmax2ατmax4.3解：砂土C=0τ=σtgφ200=300×tgφtgφ=2/3φ=33.70；αf=45+φ/2=61.850,此夾角是與最小主應(yīng)力軸的夾角，故最大主應(yīng)力軸與剪切面夾角為90-61.86=28.150；4.4解：題目要求用圖解法求。兩個互相垂直的面上的正應(yīng)力分別為1800和300KPa，剪應(yīng)力均為300KPa。參照教材P142面圖4.5,或者下圖。根據(jù)下圖，AC=BC=（1800-300）/2=750,DB=300,OB=1800,OF=σ1,OG=σ3,0C=(σ1+σ3)/2OC=300+（1800-300）/2=1050tg2α=DB/BC=300/750,則2α=21.8度sin2α=DB/DC，有DC=CF=808=半徑,故OF=σ1=OC+CF=808+1050=1858KPa；OG=σ3=OC-半徑=1050-808=242KPa；對于正應(yīng)力為σ=1800的面，2α=21.8度，則α=10.9度對于正應(yīng)力為σ=300的面，因為兩個面相互垂直，故α=90+10.8=100.8度σ1σ3τ=300KPa18003002αABCODEFG4.5解：τ=C+σtgφ=100+σtg30=100+0.5774σ因為σ=170，τf=C+σtgφ=100+σtg30=100+0.5774σ=198KPaθ=37度，法線法線剪切面θ=370σo=170kPaστ把σo=170kPa分解成垂直于剪切面的正應(yīng)力σ和平行于剪切面的剪應(yīng)力τ。正應(yīng)力σ=σo×cos37=136KPa；剪應(yīng)力τ=σo×sin37=102KPa。因為：τf=C+σtgφ=100+σtg30=100+0.5774σ因為σ=136，極限狀態(tài)下τf=C+σtgφ=100+σtg30=100+0.5774σ=178.5KPa實際上該剪切面上的剪應(yīng)力τ為102KPa，小于臨界極限剪應(yīng)力τf，故不會剪切破壞。4.6解：剪切試驗τ~ΔL關(guān)系曲線略。根據(jù)教材p150第二段：剪切試驗τ~ΔL關(guān)系曲線上，取峰值點作為抗剪強度。根據(jù)題目給定數(shù)據(jù)，明顯看到剪應(yīng)力最大值為233N=0.233KN，除以試樣截面積25×10-4m2，則τf=93.2KPa。砂土粘聚力為0；試驗中σ=375,則σ=0.375KN/（25×10-4m2）=150KPa。因為：τf=C+σtgφ=σtgφ，有tgφ=93.2/150=0.6213,φ=31.8度。4.7解：2m2m7.5m6m地表人工填土粉質(zhì)粘土地下水位AA點有效自重應(yīng)力σc=γ1h1+γ2’×6=16×2+8×6=80KPa。有效自重應(yīng)力σc的0.25、0.5、0.75、1.0倍分別為20、40、60、80KPa。土樣面積后土樣面積30cm2=30×10-4m2，20、40、60、80KPa分別乘以土樣面積30×10-4m2，得：0.06、0.12、0.18、0.24KN，即60、120、180、240N。4.8解：本題采用作圖法，過程同教材P157例題4.3。此處略。總應(yīng)力法采用四組σ1和σ3，以（σ1+σ3）/2為圓心（圓心在橫軸σ軸上），以（σ1-σ3）/2為半徑，作應(yīng)力圓，四個應(yīng)力圓包線即為所求極限抗剪強度線。據(jù)此線確定總應(yīng)力法的粘聚力和內(nèi)摩擦角。有效應(yīng)力法采用四組σ1-u和σ3-u，以[（σ1-u）+（σ3-u）]/2為圓心（圓心在橫軸σ軸上），以[（σ1-u）-（σ3-u）]/2為半徑，作應(yīng)力圓，四個應(yīng)力圓包線即為所求極限抗剪強度線。據(jù)此線確定有效應(yīng)力法的粘聚力和內(nèi)摩擦角。4.9解：4.10解：內(nèi)摩擦角為15度，查教材表4.4得：Nd=2.3，NC=4.85Pcr=Ndγdd+NCC=2.3×18×1.2+4.85×25=170.93KPa。4.11解：1、內(nèi)摩擦角為30度，查教材表4.4得：N1/4=1.2，Nd=5.6，NC=8P1/4==N1/4γb+Ndγdd+NCC=1.2×11.1×3+5.6×11.1×2+8×0=164KPa。注意：1）本例地下水位在基礎(chǔ)底部以上，接近地表，基礎(chǔ)埋深范圍內(nèi)的土體全部在地下水位一下，基礎(chǔ)埋深范圍內(nèi)的土體重度取浮重度。2）基底下略b×tg(45+φ/2)深度范圍內(nèi)的土也全部在地下水位一下，基底下的土體重度也取浮重度。2、深度不變，基礎(chǔ)寬度b加大一倍。P1/4==N1/4γb+Ndγdd+NCC=1.2×11.1×6+5.6×11.1×2+8×0=204KPa。3、寬度不變，基礎(chǔ)埋深加大一倍。P1/4==N1/4γb+Ndγdd+NCC=1.2×11.1×3+5.6×11.1×4+8×0=289KPa。說明基礎(chǔ)深度和寬度加大時，地基土持力層的臨界荷載加大，基礎(chǔ)埋深增加，臨界荷載加大幅度更大。4.12解：條形基礎(chǔ)。基底下略b×tg(45+φ/2)深度范圍=2×tg(45+25/2)=3.14m，而地下水位位于基底以下8.5-1.2=7.3m，故基底下的持力層和基礎(chǔ)埋深范圍內(nèi)的土體重度均取天然重度。內(nèi)摩擦角為25度，查教材圖4.30得：Nr=10，Nq=12，NC=24Pu==0.5Nrγb+Nqγdd+NCC=728KPa。基底壓力為500/（2×1）=250KPa,安全系數(shù)=728/250=2.9說明：查圖或查表或計算系數(shù)時，結(jié)果略有差異。4.13解：獨立基礎(chǔ)-假設(shè)為方形基礎(chǔ)地下水位位于基底，基礎(chǔ)埋深范圍內(nèi)的土體重度取天然重度，基底以下的土體重度取浮重度。令基礎(chǔ)寬度和長度均為b，則基底壓力為1200/b2，內(nèi)摩擦角為30度，查教材圖4.30得：Nr=20，Nq=19，NC=35Pu==0.4Nrγb+Nqγdd+1.2NCC=0.4×20×11×b+19×19×1+1.2×35×0KPa。基底壓力為1200/b2，乘以安全系數(shù)2后，等于方形獨立基礎(chǔ)以下持力層的極限承載力。2400/b2=88b+3612400=88b3+361b2試算法解方程組得：b=2.10m。4.14解：條形基礎(chǔ)。1、基底下略b×tg(45+φ/2)深度范圍=3×tg(45+10/2)=3.6m，而地下水位位于基底以下8.5-1=7.5m，故基底下的持力層和基礎(chǔ)埋深范圍內(nèi)的土體重度均取天然重度。內(nèi)摩擦角為10度，查教材圖4.30得：Nr=0，Nq=2.5，NC=9Pu==0.5Nrγb+Nqγdd+NCC=0+2.5×19×1+9×10=137.5KPa。2、當?shù)叵滤簧仙粱A(chǔ)底面時，根據(jù)太沙基公式，基礎(chǔ)埋深范圍內(nèi)的土體重度γd還是取天然重度，而基底以下的土體重度γ應(yīng)該取浮重度。但是，當基底下土體內(nèi)摩擦角小于15度時，系數(shù)Nr均取0，而題目給定條件中，沒有說明地下水位上升后，持力層土體粘聚力發(fā)生了變化，即持力層粘聚力不變。所以沒有變化。4.15解:飽和軟粘土，內(nèi)摩擦角為0，可采用司凱普頓公司計算。d=d=1.2mb=2.4m地下水位1.4mPu=5×16×(1+0.2×2.4/3)(1+0.2×1.2/2.4)+19×1.2=125kPa安全系數(shù)K取1.5，地基承載力為Pu/K=125/1.5=83Kpa。4.16解:傾斜荷載，使用漢森公式。應(yīng)為Nq應(yīng)為Nq本例為均質(zhì)土，無地下水，無需求滑動面深度及其該范圍內(nèi)的加權(quán)重度、粘聚力和內(nèi)摩擦角。1、地基持力層土體內(nèi)摩擦角為16度，查教材表4.5得：Nr=1.72，Nq=4.33，Nc=11.622、基礎(chǔ)形狀系數(shù)：Sr=1-0.4b/L=0.7Sq=Sc=1+0.2b/L=1.153、基礎(chǔ)深度系數(shù)：dq=dc=1+0.35d/b=1.2334、荷載傾斜角11.3度(注意把分換成小數(shù))，tg11.3=0.2查教材表4.6得傾斜系數(shù)：ir=0.462，iq=0.68，ic=0.5835、Pu=0.5×18.6×3×1.72×0.7×0.462+8×11.62×1.15×1.233×0.583+(18.6×2)×4.33×1.15×1.233×0.68=15.52+76.85+155.3=247.7KPa第4章復習思考題4.1土的抗剪強度與其他建筑材料如鋼材、混凝土的強度比較，有何特點？同一種土，當其礦物成分，顆粒級配及密度、含水率完全相同時，這種土的抗剪強度是否為一個定值？為什么？

4.2試說明土的抗剪強度的來源。無粘性土與粘性土有何區(qū)別？何謂咬合摩擦？咬合摩擦與滑動摩擦有什么不同？

4.3何謂莫爾一庫侖強度理論？庫侖公式的物理概念是什么？

4.4土的抗剪強度指標是如何確定的？說明直接剪切試驗的原理，直剪試驗簡單方便，是否可應(yīng)用于各類工程？

4.5闡述三軸壓縮試驗的原理。三軸壓縮試驗有哪些優(yōu)點，適用于什么范圍？4.6土的抗剪強度試驗設(shè)備已有簡單方便的直剪儀和較精密的三軸壓縮儀，為何還推出側(cè)限壓力儀？這種無側(cè)限壓力儀有何特點？有什么用途？

4.7何謂十字板剪力儀？這種設(shè)備有何優(yōu)點？適用于什么條件？試驗結(jié)果如何計算？其結(jié)果與無側(cè)限抗壓強度試驗結(jié)果有什么關(guān)系？

4.8為什么土的顆粒越粗，通常其內(nèi)摩擦角乒越大？相反，土的顆粒越細，其粘聚力c越大？土的密度大小和含水率高低，對φ與c有什么影響？

4.9土的抗剪強度為什么與試驗排水條件密切相關(guān)？應(yīng)用第3章中土的滲流固結(jié)概念，說明不排水剪、排水剪與固結(jié)不排水剪試驗的性質(zhì)不同。這三種不同的試驗方法，其結(jié)果有何差別？飽和軟粘土不排水剪，為什么得出φ=0的結(jié)果？

4.10試闡述土體在荷載作用下，處于極限平衡狀態(tài)的概念。什么是土的極限平衡條件？此

極限平衡條件在工程上有何應(yīng)用？

4.11何謂莫爾應(yīng)力圓？如何繪制莫爾應(yīng)力圓？莫爾應(yīng)力圓是如何表示土中一點各方向的應(yīng)力狀態(tài)的？在外荷作用下，土體中發(fā)生剪切破壞的平面在何處？是否剪應(yīng)力最大的平面首先發(fā)生剪切破壞？在什么情況下，剪切破壞面與最大剪應(yīng)力面是一致的？在通常情況下，剪切破壞面與大主應(yīng)面之間的夾角是多大？

4.13何謂地基的臨塑荷載？臨塑荷載如何計算？有何用途？根據(jù)臨塑荷載設(shè)計是否需除以

安全系數(shù)？

4.14地基臨界荷載的物理概念是什么？中心荷載與偏心荷載作用下，臨界荷載有何區(qū)別？建筑工程設(shè)計中，是否可直接采用臨界荷載為地基承載力而不加安全系數(shù)？這樣設(shè)計的工程是否安全？為什么？

4.15什么是地基的極限荷載？常用的計算極限荷載的公式有哪些？斯凱普頓公式與漢森公式的適用條件有何區(qū)別？地基的極限荷載是否可作為地基承載力？

4.16為什么地基的極限荷載有時相差懸殊？什么情況下地基的極限荷載大？什么情況下地基的極限荷載小？極限荷載的大小取決于哪些因素？通常什么因素對極限荷載的影響最大？

4.17建筑物的地基為何會發(fā)生破壞？地基發(fā)生破壞的形式有哪幾種？各類地基發(fā)生破壞的條件是什么？如何防止地基發(fā)生強度破壞，保證建筑物的安全與正常使用？

第五章土壓力與土坡穩(wěn)定5.1解：H=H=4m干砂γ=18KN/m3φ=36029.5Ko=1-sinφ=1-sin36=0.41墻頂墻底靜止土壓力強度eo=Koγh=0Kpa/m墻底靜止土壓力強度eo=Koγh=0.41×18×4=29.5Kpa/m墻背總的靜止土壓力，即虛線三角形面積為：Po=0.5×29.5×4=59KN/m墻后填土為砂土，達到主動極限狀態(tài)需要的位移為墻高的略0.5%，略2cm。5.2解：根據(jù)條件，墻背豎直、光滑、墻后地表水平，可以按照朗金公式計算土壓力。H=H=4m砂土γsat=21KN/m3φ=3602m地下水位γ=18KN/m31、主動土壓力：主動土壓力系數(shù)Ka=tg2(45-φ/2)=tg2(45-36/2)=0.26地表主動土壓力強度ea=Kaγh=0.26×18×0=0Kpa/m地下水位處：ea=Kaγh=0.26×18×2=9.4Kpa/m墻底：ea=Kaγh=0.26×（18×2+11×2）=15.1Kpa/m地下水位以上的主動土壓力為三角形分布，面積為0.5×9.4×2=9.4KN/m地下水位以X下的主動土壓力為梯形分布，面積為（9.4+15.1）×2/2=24.5KN/m所以，墻后總主動土壓力為9.4+24.5=33.9KN/m2、靜止土壓力：靜止土壓力系數(shù)Ko=1-sinφ=1-sin36=0.41地表靜止土壓力強度eo=Koγh=0.41×18×0=0Kpa/m地下水位處：eo=Koγh=0.41×18×2=14.8Kpa/m墻底：eo=Koγh=0.41×（18×2+11×2）=23.8Kpa/m地下水位以上的靜止土壓力為三角形分布，面積為0.5×14.8×2=14.8KN/m地下水位以X下的靜止土壓力為梯形分布，面積為（14.8+23.8）×2/2=38.6KN/m所以，墻后總靜止土壓力為14.8+38.6=33.9KN/m3、水壓力：地下水位處水壓力強度：Pw=γwhw=10×0=0Kpa/m墻底處水壓力強度：Pw=γwhw=10×2=20Kpa/m墻后水壓力為三角形分布，面積為0.5×20×2=20KN/m4、水、土壓力分布如下圖所示：H=H=4m2m地下水位9.415.1主動土壓力分布靜止土壓力分布水壓力分布23.814.8205.3解：Pa=0.5KaγH2=0.5×0.235×18×42=33.8KN/m5.4解：此題應(yīng)該做錯了，書中答案很可能錯誤。b=b=1.5mB=2.5mH=5mPaAβ=120墻背豎直，ε=0，Pa=0.5KaγH2=76.43KN/mPax=Pa×cos(δ+ε)=Pa×cos20=71.82KN/mPay=Pa×sin(δ+ε)=Pa×sin20=26.10KN/m本題如果改為墻面垂直，墻背傾斜，其他參數(shù)不變。計算過程如下：b=b=1.5mB=2.5mH=5mPaε=11.30APa=0.5KaγH2=99.6KN/mPax=Pa×cos(δ+ε)=Pa×cos31.3=85.1KN/mPay=Pa×sin(δ+ε)=Pa×sin31.3=51.7KN/m5.5解：以上題墻背垂直為例計算其抗滑和抗傾覆穩(wěn)定性安全系數(shù)。1、抗滑墻體面積：（1.5+2.5）×5/2=10m2，墻體重度22KN/m3，故單位寬度墻體總量W=220KN/m抗滑安全系數(shù)Kh=（W+Pay）×μ/Pax=(220+26.1)×0.4/71.82=1.372、抗傾覆抗傾覆安全系數(shù)Kq:Pax離墻底高度5/3=1.67m；Pay離A點距離：2.5m；墻分為三角形和矩形兩個部分，三角形部分面積=0.5×1×5=2.5m2,矩形部分面積=1.5×5=7.5m2,重度22，三角形和矩形兩個部分的重量W1、W2分別為55KN/m和165KN/m。距離A點的距離分別為L1=0.67m和L2=1.75m。Kq=（W1×L1+W2×L2+Pay×2.5）/（Pax×1.67）=3.265.6解：根據(jù)條件，墻背豎直、光滑、墻后地表水平，可以按照朗金公式計算土壓力。H=10mH=10m中砂h1=3mγ1=18.5KN/m3φ2=300粗砂γ2=19KN/m3φ2=35h2=7m粗砂γ2sat=20KN/m3φ2=350地下水位6mq=20KPa1、主動土壓力：1）主動土壓力系數(shù)：中砂：Ka1=tg2(45-φ1/2)=tg2(45-30/2)=0.33粗砂：Ka2=tg2(45-φ2/2)=tg2(45-35/2)=0.27地表主動土壓力強度ea1上=Ka1(q+γh)=0.33×(20+0)=6.6Kpa/m中砂底部：ea1下=Ka1(q+γh)=0.33×(20+18.5×3)=24.9Kpa/m粗砂頂部：ea2上=Ka2(q+γh)=0.27×(20+18.5×3)=20.4Kpa/m地下水位處：ea2水=Kaγh=Ka2(q+γh)=0.27×(20+18.5×3+18.5×3)=35.8Kpa/m墻底：ea2下=Ka2(q+γh)=0.27×(20+18.5×3+18.5×3+10×4)=46.6Kpa/m中砂的主動土壓力為梯形分布，面積為（6.6+24.9）×3/2=44KN/m地下水位以上的粗砂主動土壓力為梯形分布，面積為（20.4+35.8）×3/2=84.3KN/m地下水位以下的粗砂主動土壓力為梯形分布，面積為（35.8+46.6）×4/2=164.8KN/m所以，墻后總主動土壓力為44+84.3+164.8=293.1KN/m2、水壓力：地下水位處水壓力強度：Pw=γwhw=10×0=0Kpa/m墻底處水壓力強度：Pw=γwhw=10×4=40Kpa/m墻后水壓力為三角形分布，面積為0.5×40×4=80KN/m5.7解：εε=2001m1.45mH=7m1mβ=602.55m1m填土γ=17KN/m3φ=300地基土γ=18KN/m3φ=200μ=0.4本題基本與教材例題5.8相似，可參照該例題進行計算。5.8解：穩(wěn)定數(shù)N=C/(γh)H=C/(γN)內(nèi)摩擦角20度，邊坡坡角為30度。查圖5.48，穩(wěn)定數(shù)N=0.026H=C/(γN)=5/(16×0.26)=12m5.9解：穩(wěn)定數(shù)N=C/(γh)=7/(18×10)=0.039內(nèi)摩擦角20度，查圖5.48，邊坡坡角為35度。5.10解：略第5章復習思考題5.1土壓力有哪幾種？影響土壓力大小的因素是什么？其中最主要的影響因素是什么？

5.2何謂靜止土壓力？說明產(chǎn)生靜止土壓力的條件、計算公式和應(yīng)用范圍。

5.3何謂主動土壓力？產(chǎn)生主動土壓力的條件是什么？適用于什么范圍？

5.4何謂被動土壓力？什么情況產(chǎn)生被動土壓力？工程上如何應(yīng)用？

5.5朗肯土壓力理論有何假設(shè)條件？適用于什么范圍？主動土壓力系數(shù)Ka與被動土壓力系數(shù)Kp如何計算？

5.6庫侖土壓力理論研究的課題是什么？有何基本假定？適用于什么范圍?Ka與Kp如何求得？

5.7對朗肯土壓力理論和庫侖土壓力理論進行比較和評論。

5.8擋土墻有哪幾種類型，各有什么特點？各適用于什么條件？擋土墻的尺寸如何初定？如何最終確定？

5.10擋土墻設(shè)計中需要進行哪些驗算？要求穩(wěn)定安全系數(shù)多大？采取什么措施可以提高穩(wěn)定安全系數(shù)？

5.11錨桿式擋土墻有什么優(yōu)點？這種結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)的擋土墻結(jié)構(gòu)有何區(qū)別？

5.12擋土墻后回填土是否有技術(shù)要求？何故？理想的回填土是什么土？不能用的回填土是什么土？

5.13擋土墻不設(shè)排水措施會產(chǎn)生什么問題？截水溝與泄水孔設(shè)在何處？

5.14土坡穩(wěn)定有何實際意義？影響土坡穩(wěn)定的因素有哪些？如何預(yù)防土坡發(fā)生滑動？

5.15土坡穩(wěn)定分析圓弧法的原理是什么？為何要分條計算？計算技巧有何優(yōu)點？最危險的滑弧如何確定？怎樣避免計算中發(fā)生概念性的錯誤？

第6章復習思考題6.1為何要進行巖土工程勘察？中小工程荷載不大，為何不可省略勘察？

6.2勘察為什么要分階段進行？詳細勘察階段應(yīng)當完成哪些工作？

6.3建筑場地等級如何劃分？符合什么條件為一級場地？

6.4建筑地基等級如何劃分？符合何種條件為二級地基？

6.5巖土工程勘察等級如何劃分？勘察等級為二級應(yīng)符合什么條件？

6.6鉆孔間距如何確定？詳細勘察巖土工程二級的間距是多少？一級的間距是多少？何故？

6.7鉆孔深度的依據(jù)是什么？地基為一般粘性土6層住宅詳細勘察控制性鉆孔深度為多少？

6.8技術(shù)鉆孔與探查孔有何區(qū)別？技術(shù)鉆孔應(yīng)占總鉆孑L的多大比例？

6.9工業(yè)與民用建筑巖土工程勘察中，最常用的勘察方法有哪幾種？比較各種勘察方法的

優(yōu)缺點和適用條件。

6.10動力觸探與靜力觸探有何不同？說明兩類方法的優(yōu)缺點與適用條件。標準貫入試驗與

重型圓錐動力觸探有何不同？6.11野外鑒別粘性土用什么方法？

6.12為何要描述土的顏色？土中含有物具體指什么？各種不同含有物對土的工程性質(zhì)有何響？

6.13巖土工程勘察成果報告分哪幾部分？對建筑地基的評價包括哪些內(nèi)容？為什么規(guī)范要求提出地基和基礎(chǔ)設(shè)計方案建議？

6.14評定巖土工程勘察成果報告優(yōu)劣的標準是什么？閱讀使用勘察成果報告重點在何處？

6.15完成巖土工程勘察成果報告后，為何還要驗槽？驗槽包括哪些內(nèi)容？應(yīng)注意些什么問題？

第七章天然地基上的淺基礎(chǔ)設(shè)計7.1解：基礎(chǔ)寬度大于6m，按照6m取值。查表7.10得，ηb=3，ηd=4.4fa=fak+ηbγb(b-3)+ηdγd(d-0.5)fa=240+3×21×(6-3)+4.4×18.5×(5-0.5)=795KPa7.2解：基礎(chǔ)持力層為粉土，說明：本題在本教材第二版中已經(jīng)給出，當時按照粉土的孔隙比查ηb和ηd。