土力学知识点讲解

6. 按如图所示的资料,计算并绘出地基土的自重应力沿深度分布的曲线。当地下水位从1.70m降到-1.80m时,自重应力分布有何变化?

7. 如图所示基础作用着均布荷载P?300kPa,试用角点法计算A、B、C、D四点下4m处的附加应力。

8. 如图某地基作用着均布荷载P1、P2,试用角点应力系数写出计算地基中A点下附加应力的表达式,以及计算A点下5m处的附加应力时查表所用的数据。

9. 已知某一矩形基础,宽为2m,长为4m ,基底附加压力为80 kN/m2 ,角点下6m处竖向附加应力为

12.95kN/m2 ,现另一基础,宽为4m,长为8m ,基底附加压力为90 kN/m2 ,试问该基础中心线下,6m处竖向附加应力为多少?

10. 有一基础埋置深度d=1.5m ,建筑物荷载及基础和台阶土重传至基底总压力为100 kN/m2 ,若基底

以上土的重度为18 kN/m2 ,基底以下土的重度为17 kN/m2 ,地下水位在地表处,则基底竖向附加应力为多少?

11. 在砂土地基上施加一无穷均布的填土,填土厚2m ,重度为16kN/m3 ,砂土的重度为18kN/m3, 地

下水位在地表处,则5m深度处作用在骨架上的竖向应力为多少?

第四章 土的压缩性及固结理论

本章节包括土的压缩性与压缩指标、土的单向固结理论、地基的最终沉降计算等知识点。

基础阶段,复习时间是从5月份至8月份,要求掌握土的压缩性指标、沉降计算方法及沉降与时间的关系。

在复习每一个知识点的过程中,首先要了解知识点,通过熟悉并分析理解教材内容,记忆相关的定义、分类并掌握其内涵,结合自己生活实践经验并通过相关试验操作,深刻理解把握本章内容,熟悉相应知识点重要公式及题型要熟记,最后再通过本讲义如下内容对应的例题,从分析、解题、注意易错点到完成老师布置的作业完成相应知识点的掌握过程。

【知识点1】土的压缩性与压缩性指标

1.土的压缩试验(看书)

要求掌握试验的基本原理,熟悉操作过程,了解数据处理方法。 2.压缩曲线与压缩性指标

( 1 )、曲线与压缩系数

压缩试验后,绘制 e — p曲线如图 4 — 3 所示。两点 M 1 和 M 2 之间的直线段非常重要,其斜率为:

式中:

为曲线的斜率,定义为压缩系数,无量纲。将 a 的表达式代人方程 (4 — 1) ,得:

上式是计算压缩量的一个重要公式。

压缩系数

通常用来评估土的压缩性:如果

≥ 0.5MPa — 1,属高压缩性土;如果

<0.1MPa -1,属低压缩性土;如果介于 0.1 — 0.5之间,属于中等压缩性土。

图7.15 e--p曲线

( 2 )、

曲线与压缩指数

曲线,它们之间的线性关系如图所示。这条曲线称为

将孔隙比 e 和垂直压力的对数绘制成 初始固结线,其斜率称为压缩指数,用

表示:

代入方程( 4 - 1 )式得, 为:

这是求地基压缩沉降量的另一形式。

图7.16

变化在 0.2 ~ 0.8 之间。如果

曲线

>0.4 ,属于高压缩性土。

<0.2 ,属于低压缩性土;如果

( 3 ) 、侧限压缩模量和体积压缩系数 根据

曲线,可以求得另一个压缩性指标——压缩模量

。它的定义是土在完全侧限条件下的

竖向附加应力与相应的应变增量之比值,可根据下式计算:

土的压缩模量 是以另一种形式表示土的压缩性指标。如果 < 4MPa ,属于高压缩性土; >

20MPa ,属于低压缩性土; 在 4 ~ 20MPa 之间,属于中等压缩性土。

,它

土的压缩模量越小,土的压缩性越高。还有一个很重要的压缩性指标为土的 体积压缩系数

的定义是土体在侧限条件下体积应变与竖向压应力增量之比,即在单向压力增量作用下土体单位体积的变化,有:

( 4 ) 、土的回弹曲线与再压缩曲线 在室内压缩试验过程中,如加压到某一值

,相反地,逐级进行卸压,则可观察到土样的回弹。若测

得其回弹稳定后的孔隙比,则可绘制相应的孔隙比与压力的关系曲线 ( 如图中 bc 曲线所示 ) ,称为 回弹曲线 ( 或膨胀曲线 ) 。由于土样已在压力

作用下压缩变形,卸压完毕后,土样并不能完全恢复到

相当于初始孔隙比 e 的 a 点处,这就显示出土的压缩变形是由 弹性变形 和 残余变形 两部分组成的,而且以后者为主。如重新逐级加压,则可测得土样在各级荷载下再压缩稳定后的孔隙比,从而绘制再压缩曲线,如图中 cdf 所示。其中 df 段象是 ab 段的延续,犹如其间没有经过卸压和再压过程一样。在半对数曲线中也同样可以看到这种现象。

某些类型的基础,其底面积和埋深往往都较大,开挖基坑后地基受到较大的减压 ( 应力解除 ) 作用,因而发生土的膨胀,造成坑底回弹。因此,在预估基础沉降时,应该适当考虑这种影响。 1 、土的变形模量

土的压缩性指标,除从室内压缩试验测定外,还可以通过现场原位测试取得。例如可以通过载荷试验或旁压试验所测得的地基沉降 ( 或土的变形 ) 与压力之间近似的比例关系,从而利用地基沉降的弹性力学公式来反算土的变形模量。

地基土载荷试验是工程地质勘察工作中的一项原位测试。试验前先在现场试坑中竖立载荷架,使施加的荷载通过承压板 ( 或称压板 ) 传到地层中去,以便测试岩、土的力学性质,包括测定地基变形模量、地基承载力以及研究土的湿陷性质等。 变形模量

可由下式计算:

2 、压缩模量与变形模量之间的关系

如上所述,土的变形模量是在无侧限条件下取得的,而压缩模量则是在完全侧限条件下测得的,二者在理论上是完全可以互换的。

地基中土体的受力状况属轴对称问题,于是有 ――土的侧压力系数

在地基中土体不允许侧向膨胀条件,即

,由虎克定律则有

由于

根据压缩试验的侧限压缩条件

则有:

必须指出,上式仅仅是 响,和

和 理论关系。实际上,由于试验过程中土样的扰动、加载速率等的影

并不完全具有上述关系。

【知识点2】土的单向固结理论

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