(32)某土坝在施工中,上坝材料的相对密度 _(s)=2.70, 天然含水量为10%,上坝时-|||-的虚土干重度 _(A)=12kN/(m)^3, 要求碾压后饱和度达到95%,干重度 .8kN/(m)^3, 如每日-|||-填筑坝体5000m^3,问每日上坝虚土体积为多少立方米?共需要加水多少?

题目解答
答案

解析
考查要点:本题主要考查土力学中土的压实问题,涉及土的基本物理性质指标(干重度、含水量、饱和度)的计算,以及体积变化与加水量的确定。
解题核心思路:
- 土粒质量守恒:填筑前(虚土)与压实后的土粒质量保持不变,由此建立方程求解虚土体积。
- 孔隙比与饱和度关系:根据压实后的饱和度要求,计算压实后土体中水的体积,进而求出需水量。
- 加水量计算:通过比较虚土中初始含水量与压实后含水量的差异,确定需要额外添加的水量。
破题关键点:
- 土粒质量守恒是连接虚土与压实后土体的核心关系。
- 饱和度公式的应用,需明确孔隙体积与含水体积的关系。
- 单位换算需注意干重度与质量、体积之间的转换。
1. 计算虚土体积
根据土粒质量守恒,虚土与压实后的土粒质量相等:
$\gamma_{d虚} \cdot V_{虚} = \gamma_{d压} \cdot V_{压}$
代入已知条件:
$12 \, \text{kN/m}^3 \cdot V_{虚} = 16.8 \, \text{kN/m}^3 \cdot 5000 \, \text{m}^3$
解得:
$V_{虚} = \frac{16.8 \times 5000}{12} = 7000 \, \text{m}^3$
2. 计算土粒体积
土粒体积由土粒密度计算:
$V_s = \frac{\text{土粒质量}}{\text{土粒密度}} = \frac{16.8 \times 5000}{2.7 \times 1000} = 3111.11 \, \text{m}^3$
3. 计算压实后水的体积
孔隙体积为:
$V_v = V_{压} - V_s = 5000 - 3111.11 = 1888.89 \, \text{m}^3$
根据饱和度公式:
$V_w = S \cdot V_v = 0.95 \cdot 1888.89 = 1794.44 \, \text{m}^3$
4. 计算加水量
虚土中初始水量:
$W_{w虚} = \omega_{虚} \cdot \text{土粒质量} = 0.1 \cdot 8400 \, \text{t} = 840 \, \text{t}$
压实后水量:
$W_{w压} = V_w \cdot \rho_w = 1794.44 \, \text{m}^3 \cdot 1 \, \text{t/m}^3 = 1794.44 \, \text{t}$
需加水量:
$\Delta W = W_{w压} - W_{w虚} = 1794.44 - 840 = 954.44 \, \text{t} \approx 955 \, \text{t}$