土的物理性质与工程分类习题解答全概要

它们各有什么用途？答：小于某粒径的土粒质量累计百分数为10%时，相应的粒径称为有效粒径d。小于某粒径的土粒质量累计百分数为30%时的粒径用d表示。10当小于某粒径的的土粒质量累计百分数为60%时，该粒径称为限定粒径d。d及d的比值c称为不均匀系数：606010u曲率系数C用下式表示：c不均匀系数C反映大小不同的粒组的分布情况。C越大表示uu土粒大小的分布范围越大，其级配越良好，作为填方工程的土料时，则比较容易获得较大的密实度。曲率系数C描写的是累计曲c线的分布范围，反映曲线的整体形状。地下水位以下一原状土样，其w=28%,d=2.70；=s第PAGE\*MERGEFORMAT#页1.88t/m3。当计算其孔隙比时，如果用公式来计算，可得到e二0.838；如果用公式来计算，则得到e=0.756。请问在这种情况下，应该采用哪个公式，为什么？答：应该用公式，e=0.838；不能用公式，原因是算得的e=0.756，是根据地下水位以下土样S取100%，实际上，地下水r位以下的土样，其饱和度常常达不到100%，即达不到饱和。为什么要进行土的工程分类？答：（1）根据土类，可以大致判断土的基本工程特性，并可结合其它因素对地基土做出初步评价。（2）根据土类，可以合理确定不同的研究内容和方法。（3）当土的工程性质不能满足工程要去时，也需要根据土类确定相应的改良和处理方法。按照规范方法如何对建筑地基土进行分类？答：作为建筑地基的岩土，可分为岩石、碎石土、粉土、黏性土和人工填土。为什么细粒土压实时存在最优含水量？答：当含水量很小时，颗粒表面的水膜很薄，要使颗粒相互移动需要克服很大的粒间阻力，因而需要消耗很大的能量。这种阻力可那来源于毛细压力或者结合水的剪切阻力。随着含水量的增加，水膜加厚，粒间阻力必然减小，水起润滑作用，使土粒易于移动而形成最优的密实排列，压实效果就变好；但当含水量继续增大，以致土中出现了自由水，压实时，孔隙水不易排出，形成较大的孔隙压力，势必阻止土粒的靠拢，所以压实效果反而下降。砂土、粉土、粘性土的工程分类时，采用的指标为什么不一样？答：影响土的工程性质的三个主要因素是土的三相组成、物理状态、结构性。对粗粒土，其工程性质主要取决于颗粒及其级配。对细粒土，其工程性质主要取决于土的吸附结合水的能力，因而多采用稠度指标来反映。四、计算题1.甲、乙两土样的颗粒分析结果列于下表，试绘制颗粒级配曲线，并确定不均匀系数以评价级配均匀情况。2~0.50.5~0.250.25~0.10.l~0.050.05~0.020.02~0.010.001~0.0050.005~0.0(24.314.220.214.810.56.04.12.915.05.017.132.918.612.41.解：对甲土：；对乙土：C二仏=0.016二7.57ud0.002110由于甲土的不均匀系数大于乙土的不均匀系数，所以说明甲粒径（mm）10-22-0.50.5-0.250.25-0.075<0.075相对含量（%）4.512.435.533.514.12.某无粘性土样的颗粒分析结果列于下表，试定出该土的名称。土的级配比乙土好。2.解：由表中可以得出：粒径大于2mm的颗粒含量为4.5%,不足50%；粒径大于0.075mm的颗粒为：（100T4.1）%=85.9%,大于50%,所以初定为砂土。进一步分析,由于粒径大于0.5mm的颗粒含量为（4.5+12.4）%=16.9%，不足50%；粒径大于0.25mm的颗粒含量为（4.5+12.4+35.5）%=52.4%,大于50%；所以,根据砂土的分类,该砂土为中砂。V第PAGE\*MERGEFORMAT#页土的干密度为：kN/m3。第PAGE\*MERGEFORMAT#页3.某原状土样，经试验测得天然密度p=1.67g/cm3，含水量为12.9%，土粒比重2.67，求孔隙比e、孔隙率n、饱和度s。r解：已知p=1.67g/cm3，w二12.9%，d=2.67；s在某原状土试验中，环刀体积为50cm3，湿土样质量0.098kg，烘干后质量为0.078kg，土粒相对密度为2.70。试计算土的天然密度p、干密度p、饱和密度p、有效密度p，、天然含水量w、孔隙比e、孔隙率n及饱和度S，并比较p、p、p、p,的数值大小。rdsat4.解：根据定义可得：土的天然密度为：p—m—°.°98—1.96x103kg/m3；V50x10-6土的干密度为：p—m-0.078—1.56x103kg/m3；dV50x10-6由于土的孔隙比为：e-吧-1—27空—073；p1.56d所以土的饱和密度为：pd+e2.70+0.73[=「p—x1—1.98xl03kg/m3；土的有效密度为：psat1+ew1+0.73d-12.70-1——p———X1—0.98X103kg/m3；1+ew1+0.73土的天然含水量为：m“a力0.098-0.078[心力__“；w—―wx100%=x100%=25.6%；m0.078s土的孑L隙率为：n—二x100%-丄x100%-0.73x100%—42%；V1+e1+0.73土的饱和度为：S-也-2'6%x2・70x100%-94.7%。re0.73sat各种不同密度之间关系为：p>p>p>p，。d在击实试验中，击实筒体积1000cm3，测得湿土质量为1.95kg,取一质量为17.48g的湿土，烘干后质量为15.03g，计算含水量w和干重度丫。d5.解：含水量：w-17.48—15.03x100%—16.3%；15.03天然重度：Y-L95x10x10-3—195kN/m3；1000x10-6天然完全饱和土样切满于环刀内，称得总质量为72.49克，经105°C烘至恒重为61.28克，已知环刀质量为32.54克，土粒相对密度（比重）为2.74，试求该土样的天然密度p、天然含水量w、干密度p及天然孔隙比e。d6-解：m二72.49-61.28二11.21g；m=72.49-32.54=39.95g；w某土样天然密度p为1.85g/cm3、天然含水量w为34%、土粒比重d（土粒相对密度）为2.71，试求该土样的饱和密度p、有效密度p—饱和重度丫和有效重度厂（先导得公式然后求解）。sat7.解md(1+w)pp==「sw，v1+ed(1+w)p1+e二一sw，pd(1+w)p；e=―sw—1；p8.如果某原位土样天然密度p=2.3g/cm3，含水量w二18%，粒比重d=2.70，试计算其孔隙比e。8.解：d(1+w)pe=—swp-19.某干砂土样密度为1.65g/cm3，比重d=2.68，置于雨中，若砂样体积不变，饱和度增加到50%，求此砂样在雨中的孔隙比e。9.解：由题意可知，干砂土样置于雨中后体积不变，因此雨中砂样的干重度及干砂土样的密度相同，由此易得：因为，所以可得孔隙比为：e二—1二26空1—1二062。p1.65d10.对某土样进行侧限压缩试验，试验前测得土样原始高度为2.5cm，截面积为50cm2，土样质量为180g，烘干后土样质量为160g，在1kg/cm2土样压缩稳定后高度为1.9cm，土质量为170g。求：（1）试验前和压缩稳定后土样的密度和含水量。（2）设土粒相对密度为2.65，求土样压缩稳定后的孔隙比和饱和度。10.解：1）试验前V=2.5x50=125cm3,m=180g,m=160g,m=180-160=20g；sw180125=1.44g/cm3第PAGE\*MERGEFORMAT#页917.8第PAGE\*MERGEFORMAT#页m20w二—wX100%二X100%二12.5%；m160s压缩稳定后V=1.9x50=95c—3,—=170g,—=160g,—=170一160=10gsw1709?=1.79g/c—3—10w=fX100%=X100%=6.25%；—160s(2)压缩稳定后：w=6.25%,d=2.65,P=1.79g/c—3；s11.若某饱和土的饱和重度丫=15.8kN/m3，天然含水量satw=65%。试求土粒的比重及孔隙比。解：由，得e=wd=0.65d；ss又因为：，可得e=1.74,d=2.68。s已知土样的孔隙率n=40%，土粒比重d=2.65，试问土的饱和重度是多少？当含水量w=20%时，土的重度为多少？12-解：y=dy(1-n)+n=26.5x(1-0.4)+0.4x10=19.9kN/m3；已知某土样的干重度；=17kN/m3，孔隙比e=0.55。求饱和度S=50%和S=100%时土的湿重度各是多少？rr13.解，由，可得d=(1+e)yd=(1+°.55)X17=2.64；TOC\o"1-5"\h\zsy10w当S=50%时r当S=100%时rSe50%X0.55；w=十==10%；d2.64sSe100%X0.55；d2.64s对于处于水下的某砂土，由于砂土蓄水能力差，取样时已有部分水分流失。取样后，由试验测得土样重度y=178kN/m3，含水量w=20.6%，:2.69，试求此时该砂样的孔隙14.解，比、饱和度以及原状砂土的天然含水量和浮重度？e=竺叫-1=询X（1+力6%）x10-1=0.82yw失水后饱和度：S=wd^=20.6%X269=676%；re0.82原砂土可以认为处于饱和状态，即s二100%，rSe丁100%X0.82269二30.5%某原状土样试验结果为：土粒比重d二2.70，土样湿的和烘干后的质量分别为210g和125g，若湿土样的饱和度为75%，试确定其孔隙比。15.解土样的天然含水量w=—wx100%=x100%=68%；m125s则土的孔隙比为：wde—sSr0.68x2.70075—2.45已知某土样中，孔隙体积和颗粒体积各占一半，试求该土样的孔隙比和孔隙率。若比重为2.70，孔隙均为水充满，求此时的含水量及重度。16.解：由题意得：；n=-^-丄x100%—50%；1+e1+1若孔隙均为水充满，则此时的S—100%，由此可得r丫—《(1+w)—2.7°X期7x10—18.5kN/m31+ew1+1实验室中需要制备土样，现有得土样含水量为20%，若取300g现有试样，并将其制备成含水量为35%的试样，则需要加多少水？17.解：m+m—m—300g由］WmS可以解得m-250g；w-X100%-20%s§ms所以当含水量增为25%时，需加水Am—250x(35%-20%)—37.5g。18.已知某粘土的干重度为11.8kN/m3,含水量为45.6%，土粒相对密度为2.69。求1m3土中土粒、水和气体所占的体积。18.解：dYe二一s~wYd2.69x1011.8-1二1.28；由可得：V=0.56m3,V=0.44m3；vs由于水重量W二w汎xV二45.6%X11.8二5.4kN，wd所以水的体积V54二0.54m310所以空气体积V二V—V二0.56—0.54二0.02m3。avw已知某试样A的含水量为34%，质量为600g，若加相同质量的试样B于试样A后，混合土样含水量变为42%，假如在搅拌中失去3g的水，试求试样B的含水量。19.解：A土样中土颗粒质量为:m600m=a—==447.8gsa1+w1+0.34A混合土样中土粒质量为：则B土样中m－m1200－3；混水二二843.0g；1+w1+0.42混粒质量m二msBs混干土质量为：mm二1s1+w11000x1.951.181652.5g；-m二843.0—447.8二395.2g；sA而，贝Uw二m-1二-60^-1二51.8%。Bm395.2sB20.已知某土样体积1000cm3，天然密度p=1.95g/cm3，含水量w=18%，若要将其拌制成w=20%的土样，则需加多少水？12解：干土质量m不变，令m、m分别为拌制前后土的总s12质量，贝：扌半制后土样的总质量为:m二m(1+w)二1652.5x1.2二1983.05；2s2则需要增加的水量为：Am二m-m二330.6g。w21已知一土样天然密度1・9g/m3,干重度1.2g/m3,饱和重度2.1g/m3,试计算1000kg天然状态土中，水和土颗粒的质量分别为多少？若使该土样达到饱和状态，则需加多少水？21-解：m=p/pxm=1.2/1.9x1000=631.6kg；sd因为v-V=(p-p)/pxV，因此需加水:已知一土样的土粒比重d=2.72，含水量为36%,饱和度S为85%，试求该土样的天然重度、干重度各为多少？100m3的天然土中的干土重量为多少？解：e=w£=36%x272=115；S0.85r试验需要配制2m3的土样，要求土样重度Y=18kN/m3,含水量为35%，若土粒比重d=2.65，则所需干土体积是多少?需加多少重量的水？s23・解：y=丫/(1+w)=18/1.35=13.3kN/m3；试验室要用干土和水制备一个直径50mm，长100mm的圆柱形压实土样，并要求土样的含水量为18%，空气占总体积含量20%。已知干土的土粒比重d=2.71，试求制备土样所需干土和水的体积、土样的重度、干重度、孔隙比和饱和度。解：先求土样中固、液、气各自的体积：土样总体积为：V=兀/4d2・h=兀/4x52x10=196.35cm3，由题意可得空气体积为：WVyW==wwWVdywssw=0.18，a可得V=wx(Vd)=0.488V，wsss又因为V+V+V=V，所以可得aws39.27+0.488V+V=196.35cmsss解得干土和水的体积为：V=105.56cm3，V=51.52cm3sw土样中干土和水的重量分别为：W=Vdy=2.86N，ssswW=Wxw=0.51Nws所以土样的重度为：(2.86+ORx10-3=17.16kN/m3；196.35x10-6土样的干重度为：2.86xlO-3“196.35x10-6=14.57kN/m3；土样的孔隙比为：e=dwQ+W-1=27.1X1.18-1=0.86；17.16土样的饱和度为Srwd0.18x2.71086=56.7%为提高某土样的饱和度，对其进行真空抽气。抽气前测得其d=2.69，p=1.85g/cm3，w=25%；经真空抽气后，测得其p=1.95g/cm3，请问1土样饱和度达1到了多少？2解：由题意得，真空抽气前后土样的含水量不变，因此抽气后土样的孔隙比为dp(1+w)―sw—1p“9x1xd+0.25)—1_0724则抽气后土样的饱和度为：re2x100%二92・9%。1.95•—体积为50cm3的土样，湿土质量90g,烘干后质量为68g,土粒相对密度d=2.72，问其此时的孔隙比为多少？若将土样压密，使其干密度达至lj1.65g/cm3，土样的孔隙比将减少多少？26.解：土样的天然密度p=m=90=1.8g/cm3V5090—6868x100%二32.3%，土样的含水量w二mms所以，1.8e=dPw(1+w)—1=2・72x1x(1+°.323)—1=0.999；1因为，所以e=竺—1=匹乂—1=0.648，2p1.65d因此，孔隙比减少量厶e=e—e=0.999-0.648=0.351。12取一完全饱和土样，在压缩仪上做侧限压缩试验。试验结束后土样质量为250g，烘干后土质量为195g。已知土样高度为3.0cm，截面积为50cm2，土粒相对密度为2.70，求：（1）土样压缩前的质量；（2）压缩前后土样孔隙比变化了多少？3）试验中土样的压缩量共有多少？27.解：1）m195V—一———72.2cm3；sPd1x2.70w■s——由于试验前土样是完全饱和的，所以：所以压缩前土质量为：195+77.8—272.8g。2）压缩前孔隙比：VV77.8[；e——vi——wi——1.0/8，1VV72.2ss压缩后孔隙体积：““m250-195__；V—V———55cm3，v2w2Pw压缩后孔隙比：55——v2——0.762；72.2s故压缩后孔隙比减少：Ae-1.078-0.762-0.316。3）压缩后水排出的体积为：77.8-55—22.8cm3；则土样压缩量为：。28.砂土土样的密度为1.77g/cm3，含水量为9.8%,土粒的比重为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d,并评定该砂土的密实度。r28.解：d(1+w)pe——swP2.67x1.098177-1—0.6563；由于D-0.595，介于0.33及0.67之间，该砂土属中等密实。r某砂层在天然状态时的孔隙比为0.68，室内试验测得e—0.49，e—0.78。若砂层的厚度为3m，经振动压实后，砂面平n均下沉18岳（假设压缩前后砂层横截面面积保持不变）。问此时的相对密度是多少？解：设砂层横截面面积为A,在压实前体积为V,由于土颗粒体积v保持不变，贝I」：s压缩后孔隙体积为：则压缩后孔隙比为：；所以相对密度为：e一e—maxre一emaxmin0.78-0.580.78-0.49某粘性土，其土粒比重为27，密度为16g/cm3，饱和度为82%，液限为50%，塑限为35%。试求其液性指数、塑性指数，并判断其物理状态。解：由，解之可得：w二42.8%；因为1017，所以该土样应为粘土PLP由于0<所以该粘土属于硬塑状态。L（2）压密前干密度为：p=竺=150=15g/cm3，dV100所以压密前孔隙比为e二ds£w-1二26艺1-1二079，ip1.5d1压密后孔隙比为e二4-1二2.69X1-1二0.42，2p1.9d2所以孔隙比减少Ae二e-e二0.79-0.42二0.37。1234.已知一土样的天然重度为17.5kN/m3，干重度为12.8kN/m3，塑限w二33%，液性指数I=0.5，试问该土的液限为多少?PL解：因为，，所以，，代入数据得：17.5-12.8128=36.7%因为，所以，可得w二40.4%。L已知某饱和土样的天然密度p含水量w二38%，其液限w二40%，塑限w=25%，求I、e、d的大小。LPLs解：由题意可知，饱和土样的s=100%，r从a、b两地土层中各取一土样进行试验，恰好其天然含水量相同，均为30%，但A地土样的液限为w二45%，塑限为w二35%；样的液限为试求A、B两地的地基土的液性指数，并通过判断土的状态，确定哪个地基土比较好。36.w-w0.30-0.35；=p^==-0.5<0，LAw-w0.45-0.35LAPA通过液性指数可以看出，A地的地基土处于坚硬状态；B地的地基土处于流塑状态，所以a地的地基土较好。通过现场试验，测得地下水位以下某砂层的饱和密度2.0g/cm3，.68，问该土层的天然孔隙比e为多少？经过试验测定，得到该砂的最大和最小孔隙比分别为0.81和0.58，求该土层天然状态的相对密度D，并判定其所处的物理状态。当地下水位降低（假定孔隙比不变），土的饱和度减至35%时，它的密度为多少？解：由公式可以得到：D=emax-e二°81一°68二0.57，所以该砂的密实状态为中密;re一e0.81-0.58maxmin当土的饱和度下降到35%时：此时砂层的密度为p=ds（1±w）P=2.68x（1+0.。89）+1化如。1+ew1+0.68经试验测得某粘土土样指标为：土粒的相对密度为2.70，天然重度为18kN/m3,饱和度为88%，液限为45%，塑限为28%。对该粘性土料进行分层压实，压密后该土层刚好达到完全饱和但又没有排出水，试求此时的液性指数。解：依据题意压实前后土的含水量不变，解之可得：W二31.9%；0.88=WX2.70e18=2・70(1±w)x101+e某工地回填土工程，土料的天然含水量为15%，夯实需要土的最优含水量为19%，试问应该在每吨土中加多少公斤水方可满足夯实要求？解：一吨天然土中所含土颗粒质量和水质量分别为土固体颗粒保持不变，含水量达到最优含水量时：'即'解之可得Am=34.8kg。w所以每吨土中需要加34.8公斤的水。由于工程的需要，某处原状土开挖后被运到另处作路基填料用。已知原状土的比重为2.72，天然孔隙比为0.8，路基填筑干密度要求达到17g/cm3，试求填筑im3的路基土需要挖方原状土多少体积？40解：设原状土的体积为V二V(1+e)，填筑土的体积为sV二V(1+e)，1s1则：，；由于e二-1二^72^1-1二0.6，所以：ip1.7d某土料场土样为粘性土，天然含水量w二21%，土粒比重d=2.70，室内标准功能击实试样得到的最大干密度p=1.85g/cm3。

设计

领导形象设计圆作业设计ao工艺污水处理厂设计附属工程施工组织设计清扫机器人结构设计

要求压实度并要求压实后的饱和度mai0.9。试问碾压时土料应控制多大的含水量。r41.解：..，所以p二D.p二0.95X1.85二1.76g/cm3；dcdmax所以控制含水量为：0.9x0.5427二17.8%