土的压缩性.docx

土的压缩性.docx

《土的压缩性.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土的压缩性.docx（15页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。

土的压缩性

．土的压缩性：

土体在压力作用下体积减小的性质

答：

概念：

建筑物荷载作用或者其它原因引起土中应力增加，会使地基土体产生变形，变形的大小与土体的压缩性有直接的关系。

土在压力的作用下，体积缩小的特性为土体的压缩性。

     土的压缩变形原因：

土的压缩变形主要是由于外荷载增加，导致地基土中附加应力增加，导致地基土中产生附加的有效应力，有效应力导致土颗粒之间相互错动而发生压缩变形，孔隙水压力不引起压缩变形，但孔隙水压力转化为有效应力后会产生压缩变形。

 2．答：

 土的压缩量的组成土中固体颗粒的压缩和土中水的压缩    土中孔隙水和孔隙气体的排出     土体压缩的实质：

    土体在外荷载作用下被压缩，土粒产生相对移动并重新排列，与此同时土体孔隙中部分水和气体被排出，从而引起孔隙体积减小。

3．答：

压缩曲线反映土体受压后的压缩特性，压缩曲线愈陡，土体的压缩性愈高，压缩曲线愈平缓，土体的压缩性愈低。

压缩系数：

利用单位压力增量所引起的孔隙比的改变，即压缩曲线的割线斜率来表征土体压缩性高低，压缩曲线的斜率即为压缩系数。

压缩系数表示单位压力增量作用下土的孔隙比的减小量，因此压缩系数越大，土的压缩性就越大，但土的压缩系数不是常数，而是随割线位置的变化而不同。

4．答：

压缩模量Es：

指土在侧限条件下受压时压应力σz与相应的应变εz之间的比值。

变形模量E0：

指土在无侧限压缩条件下，压应力与相应的压缩应变的比值。

 两者之间存在如下的换算关系：

E0=βEs，其中0≤β≤1

1．答：

计算建筑物基础中心下的地基变形量，假设这时土层只在垂直方向发生压缩变形，而不发生侧向变形，属于一维压缩问题。

因而在求得地基中的垂直应力后，可利用室内压缩试验曲线成果，计算地基变形量。

分层总和法就是采用土层一维压缩变形量的基本计算公式，利用室内压缩曲线成果，分别计算基础中心点下地基中各分土层的压缩变形量，最后将各分土层的压缩变形量总和起来。

2．答

（1）地基中各薄层受荷载作用下只产生竖向压缩变形，无侧向膨胀，即在侧限条件下发生变形； 

（2）地基沉降量按基础中心点下土柱所受的附加应力进行计算； 

（3）地基沉降量等于基础底面下某一深度范围内（即压缩层内）各土层压缩量的总和。

 3．答：

⑴将基底下的土层分成若干薄层； 

⑵计算各分层面处土的自重应力及各分层的平均自重应力； ⑶计算基础底面处的附加应力； 

⑷计算基底形心下，各分层面处土中的附加应力及各分层的平均附加应力； ⑸确定地基压缩层厚度； 

⑹根据各层平均自重应力和各层总的应力分别确定压缩前的孔隙比和压缩后的孔隙比，计算各薄层的压缩量； 

⑺将地基压缩层厚度范围内的各薄层的压缩量相加求得基础的最终沉降量

、名词解释 

1．有效应力：

总应力中由土颗粒间的接触面承担和传递的那部分力。

 2．孔隙水压力：

总应力中由孔隙中的水承担的一部分的那部分力。

3．渗透固结：

饱和土在受到外荷载作用时，孔隙水从孔隙中排除，同时土体中的孔隙水压减小，有

效应力增大，土体发生压缩变形，这一时间过程称为渗透固结。

4．地基的固结度：

指地基在外荷载作用下，经历时间t产生的沉降量St与基础的最终沉降量S的比

值。

郎肯土压力理论和库伦土压力理论的异同点是什么？

相同点：

两种土压力理论都是极限平衡状态下作用在挡土墙上的土压力，都属于极限平衡理论；不同点：

1）假设条件不同：

郎肯假设墙背直立、光滑、填土面水平无限延伸；库仑假定：

a填土为均匀，各自同性，无粘土。

B滑动土体看做滑动土楔，其滑裂面为通过墙踵的平面c滑动土楔视为刚体。

2）求解方法不同：

郎肯是从一点的应力状态出发，先求出压力强度，再求出总压力属于极限应力法适用于填土表面为水平的无粘土或粘性土的土压力计算，而库仑考虑整个滑动楔体静力平衡，直接求出总图压力，需时在求解压力强度属于滑动楔体法，只是用于填土表面为水平的粘性土，对无粘性土只能用图解法计算。

3）适用范围不同：

库仑要广。

4）计算精度不同：

郎肯主动土压力偏大，被动土压力偏小，墙体粗糙；库仑主动土压力接近实际土压力，被动土压力差距较大，墙体滑动面为平面

地基附加应力是指建筑物荷重在土体中引起的附加于原有应力之上的应力  

        5．如何计算基底压力和基底附加压力？

两者概念有何不同？

  土体在自重、建筑物荷载及其它因素的作用下均可产生土中应力。

一般来说土中应力是指自重应力和附加应力。

   土中应力按其起因可分为自重应力和附加应力两种。

自重应力是指土体在自身重力作用下产生的尚未完成的压缩变形，因而仍将产生土体或地基的变形。

附加应力它是地基产生变形的的主要原因，也是导致地基土的强度破坏和失稳的重要原因。

   土中应力安土骨架和土中孔隙的分担作用可分为有效应力和孔隙应力两种。

土中有效应力是指土粒所传递的粒间应力。

它是控制土的体积（变形）和强度两者变化的土中应力。

土中孔隙应力是指土中水和土中气所传递的应力

第4章 土中应力 一、填空题 

1.由土筑成的梯形断面路堤，因自重引起的基底压力分布图形是           形，桥梁墩台等刚性基础在中心荷载作用下，基底的沉降是             的。

2.地基中附加应力分布随深度增加呈         减小，同一深度处，在基底        点下，附加应力最大。

3.单向偏心荷载作用下的矩形基础，当偏心距e > l/6时，基底与地基局部            ，产生应力             。

  4.超量开采地下水会造成               下降，其直接后果是导致地面               。

   5.在地基中同一深度处，水平向自重应力数值      于竖向自重应力，随着深度增大，水平向自重应力数值           。

 6.在地基中，矩形荷载所引起的附加应力，其影响深度比相同宽度的条形基础      ，比相同宽度的方形基础      。

7.上层坚硬、下层软弱的双层地基，在荷载作用下，将发生应

力                现象，反之，将发生应力             现象。

二、名词解释 

1.基底附加应力   2.自重应力   3.基底压力   4.地基主要受力层    三、简答题 

1. 地基附加应力分布规律有哪些？

四、单项选择题 

1.成层土中竖向自重应力沿深度的增大而发生的变化为 ：

（A） 折线减小 

（B） 折线增大 （C） 斜线减小 

（D） 斜线增大     

您的选项（  ） 

2.宽度均为b，基底附加应力均为p0的基础，同一深度处，附加应力数值最大的是：

（A） 方形基础 

（B） 矩形基础 （C） 条形基础 

（D） 圆形基础（b为直径） 

您的选项（  ）                                 3.可按平面问题求解地基中附加应力的基础是：

（A） 柱下独立基础 

（B） 墙下条形基础 （C） 片筏基础 （D） 箱形基础 

您的选项（  ） 

4.基底附加应力p0作用下，地基中附加应力随深度Z增大而减小，Z的起算点为：

（A） 基础底面 

（B） 天然地面 

（C） 室内设计地面 

（D） 室外设计地面 

您的选项（  ） 

5.土中自重应力起算点位置为：

（A） 基础底面 

（B） 天然地面 

（C） 室内设计地面 （D） 室外设计地面 

您的选项（  ） 

6.地下水位下降，土中有效自重应力发生的变化是：

（A） 原水位以上不变，原水位以下增大 （B） 原水位以上不变，原水位以下减小 

（C） 变动后水位以上不变，变动后水位以下减小 （D） 变动后水位以上不变，变动后水位以下增大 

您的选项（  ） 

7.深度相同时，随着离基础中心点距离的增大，地基中竖向附加应力：

（A） 斜线增大 

（B） 斜线减小 （C） 曲线增大 

（D） 曲线减小 您的选项（  ） 8.单向偏心的矩形基础，当偏心距e < l/6（l为偏心一侧基底边长）时，基底压应力分布图简化为：

（A） 矩形 （B） 梯形 （C） 三角形 （D） 抛物线形 

您的选项（  ） 

9.宽度为3m的条形基础，作用在基础底面的竖向荷载N＝1000kN/m ，偏心距e＝0.7m，基底最大压应力为：

（A） 800 kPa （B） 417 kPa （C） 833 kPa （D） 400 kPa 

您的选项（  ） 

10.埋深为d的浅基础，基底压应力p与基底附加应力p0大小存在的关系为：

（A） p < p0 （B） p = p0 （C） p = 2p0 （D） p > p0 

您的选项（  ） 

11.矩形面积上作用三角形分布荷载时，地基中竖向附加应力系数Kt是l/b、z/b的函数，b指的是：

（A） 矩形的长边 （B） 矩形的短边（C） 矩形的短边与长边的平均值 （D） 三角形分布荷载方向基础底面的边长 

您的选项（  ） 

12.某砂土地基，天然重度g＝18 kN/m3

，饱和重度gsat＝20 kN/m3

，地下水位距地表2m，地表下深度为4m处的竖向自重应力为：

（A） 56kPa （B） 76kPa （C） 72kPa （D） 80kPa 

您的选项（  ） 

13. 均布矩形荷载角点下的竖向附加应力系数当l/b＝1、Z/b＝1时，KC＝0.1752；当l/b＝1、Z/b＝2时，KC＝0.084。

若基底附加应力p0＝100kPa，基底边长l＝b＝2m，基底中心点下Z＝2m处的竖向附加应力为：

       （A） 8.4kPa       （B） 17.52kPa       （C） 33.6kPa       （D） 70.08kPa 您的选项（  ） 

14. 某中心受压条形基础，宽2m，埋深1m，室内外高差0.6m，埋深范围内土的重度g=17 kN/m3

，若上部结构传来荷载F＝400kN/m，基底附加应力p0为：

       （A） 203.9kPa       （B） 205.1kPa        （C） 209kPa        （D） 215kPa 您的选项（  ） 第4章 土中应力 一、填空题 

1.梯、相同   2.曲线、中心   3.脱开、重分布   4.地下水位、沉陷   5.小、增大   6.浅、深   7.扩散、集中 二、名词解释 

1.基底附加应力：

基底压应力与基底标高处原土层自重应力之

差。

 2.自重应力：

由土层自身重力引起的土中应力。

3.基底压力：

建筑物荷载通过基础传给地基，在基础底面与地

基之间的接触应力。

    4.地基主要受力层：

基础底面至σz＝0.2p0深度处的这部分土

层。

三、简答题 

1. 地基附加应力分布规律有哪些？

（1）附加应力不仅发生在荷载面积之下，而且分布在荷载面积以外相当大的范围之下，这就是地基附加应力的扩散分布； 

（2）在离基底不同深度z处各个水平面上，以基底中心点下轴线处的σz值最大，随离中轴线距离增大曲线减小； 

（3）在荷载分布范围之下任意点沿铅垂线的σz值，随深度最大曲线减小； 

（4）条形荷载比相同宽度的方形荷载σz的影响深度大，在相同深度处，条形荷载在地基中的σz比相同宽度的方形荷载大得多。

四、单项选择题 1. 正确答案：

（B） 

提示：

均质土中的竖向自重应力沿深度的增大而线性增大，成层土中的竖向自重应力沿深度的增大而增大，但在土层分界面由于重度不同而发生转折。

2. 正确答案：

（C）               

提示：

宽度、基底附加应力相同的基础，长度越大，影响深度越大；在深度相同时，长度越大的基础，附加应力数值越大。

 3. 正确答案：

（B） 提示：

当基底的长边尺寸与短边尺寸之比≥10时，地基中附加应力可以按平面问题求解，当基底的长边尺寸与短边尺寸之比< 10时，应按空间问题求解。

 4. 正确答案：

（A） 

提示：

地基中附加应力σZ＝KCp0，KC为竖向附加应力系数，它是L/b、Z/b的函数，其中，Z为计算点至基础底面之间的垂直距离。

5. 正确答案：

（B）               

提示：

自重应力是指由原土层自身重力而产生的土中应力，起算点位置为天然地面。

 6. 正确答案：

（A） 

提示：

因地下水位以下透水层中，自重应力计算应采用有效重度，所以地下水位下降后，使原水位以下有效自重应力增大，地下水位上升后，使变动后水位以下有效自重应力减小。

 7. 正确答案：

（D） 

提示：

 地基中附加应力具有如下分布规律：

（1）附加应力不仅发生在荷载面积之下，而且分布在荷载面积以外相当大的范围之下；

（2）在离基础底面不同深度处的各个水平面上，附加应力随着距离中轴线越远越小；（3）在荷载分布范围内任意点

沿垂线的附加应力，随深度Z增大而减小。

                 8. 正确答案：

（B） 

提示：

根据基底压应力的简化计算方法，当偏心距e< l /6时，

基底最大、最小压应力均大于0，分布图简化为梯形；当偏心距e＝l /6时，基底最小压应力等于0，分布图简化为三角形；当偏心距e> l /6时，最小压应力小于0，基底压应力将重新分布。

9. 正确答案：

（C） 

提示：

当条形基础的偏心距e>b/6（b为条形基础宽度）时，基底压应力将重分布，为简化计算，条形基础底边的长度取1m，pmax=2N/3（0.5b-e）。

 10. 正确答案：

（D） 

提示：

基底附加应力p 0与基底压应力p之间存在的关系为p0 = p－g0d，式中：

g0为埋深范围内土的加权平均重度，d为基础埋深，从天然地面起算。

 11. 正确答案：

（D） 

提示：

矩形面积上作用三角形分布荷载时，地基中竖向附加应力系数Kt是l /b、z/b的函数，其中，b为三角形分布荷载方向基础底面的边长，l为垂直于b方向基础底面边长。

12. 正确答案：

（A） 

提示：

土中自重应力应按下式计算：

σCZ＝∑γihi，式中：

γi、hi分别代表第i层土的重度、厚度，地下水位以下透水层中，应采用有效重度计算，有效重度g/＝gsat－gw，gw为水的重度，为简化计算，取gw＝10 kN/m3。

 13. 正确答案：

（C） 

提示：

已知均布矩形荷载角点下的竖向附加应力系数，可以通过作辅助线把荷载面分成若干个矩形面积，使计算点位于所有矩形的公共角点，利用叠加原理求解。

当计算点位于荷载面中心时，σZ＝4KCp0，KC是l /b、Z/b为的函数，但应注意，l、b分别为每个小矩形的长边、短边尺寸。

14. 正确答案：

（C） 

提示：

基底附加应力p 0 = p－g0d，式中：

p为基底压应力， p＝（F＋G）/b（对条形基础，通常取l＝1m），F为上部结构传来荷载；G为基础及上覆土自重，G＝gmbdm；gm为基础及上覆土

平均重度，一般取20 kN/m3，但在地下水位以下部分取10kN/m3；dm为基础平均埋深；b为基础宽度；g0为埋深范围内土的加权平均重度，d为基础埋深，从天然地面起算。

第6章 地基变形 一、填空题 

1.饱和土的渗透固结过程是土中孔隙水压力逐渐         ，而有效应力相应         的过程。

 2.在计算土体变形时，通常假设             体积是不变的，因此土体变形量为        体积的减小值。

3.通过土粒承受和传递的粒间应力，又称为         应力，它是         土的体积变形和强度变化的土中应力。

4.饱和粘性土竖向固结时，某一时刻有效应力图面积与最终有效应力图面积之比称为           ，用此指标可计算地基          时刻的沉降量。

 5.利用          因数与          度的关系曲线，可以计算地基任意时刻的沉降量。

二、名词解释 

1.固结度   2.瞬时沉降  3.孔隙压力 三、单项选择题 

1.引起土体变形的力主要是：

       （A） 总应力 

（B） 有效应力 （C） 自重应力 （D） 孔隙水压力 

您的选项（  ） 

2.某厚度为10m的饱和粘土层，初始孔隙比e0＝1，压缩系数a＝0.2MPa-1

，在大面积荷载p0＝100kPa作用下，该土层的最终沉降量为：

       （A） 10mm 

（B） 20mm （C） 100mm  （D） 200mm 

您的选项（  ） 

3.分层总和法计算地基最终沉降量的分层厚度一般为：

（A） 0.4m （B） 0.4l（l为基础底面长度） （C） 0.4b（b为基础底面宽度） （D） 天然土层厚度 

您的选项（  ） 

4.下列关系式中，σCZ为自重应力，σZ为附加应力，当采用分层总和法计算高压缩性地基最终沉降量时，压缩层下限确定的根据是：

（A） σCZ/σZ≤0.1 （B） σCZ/σZ≤0.2 （C） σZ/σCZ≤0.1 （D） σZ/σCZ≤0.2 

您的选项（  ） 5.用规范法计算地基最终沉降量时，考虑相邻荷载影响时，压缩层厚度Zn确定的根据是：

（A） σZ /σCZ≤0.1 （B） σZ /σCZ≤0.2 （C） ΔSn≤0.025∑ΔSi （D） Zn＝b（2.5-0.4lnb） 

您的选项（  ） 

6.在相同荷载作用下，相同厚度的单面排水土层，渗透固结速度最慢的是：

（A） 砂土地基 （B） 粉土地基 （C） 粘土地基 （D） 碎石土地基 

您的选项（  ） 

7.饱和粘土的总应力σ、有效应力σ′、孔隙水压力u之间存在的关系为：

（A） σ=u-σ′（B） σ′ =u-σ （C） σ′ =σ-u （D） σ′ =σ+u 您的选项（  ） 

8.某饱和粘性土，在某一时刻，有效应力图面积与孔隙水压力图面积大小相等，则此时该粘性土的固结度为：

（A） 33% （B） 50% （C） 67% （D） 100% 

您的选项（  ） 

9.某双面排水、厚度5m的饱和粘土地基，当竖向固结系数CV=15m2

/年，固结度UZ为90%时，时间因数TV=0.85，达到此固结度所需时间t为：

（A） 0.35年 （B） 0.7年 （C） 1.4年 （D） 2.8年 

您的选项（  ） 

第6章 地基变形 一、填空题 

1.减小、增大   2.土颗粒、孔隙   3.有效、控制   4.固结度、任意   5.时间、固结 

二、名词解释 

1.固结度：

地基土层在某一压力作用下，经历时间t产生的固结变形量与最终固结变形量之比。

2.瞬时沉降：

加荷后地基瞬时发生的沉降。

3.孔隙压力：

土中孔隙传递的应力，包括孔隙水压力和孔隙气压力。

 三、单项选择题 1. 正确答案：

（B） 

提示：

土体在荷载作用下产生的压缩变形，主要由粒间接触应力即有效应力产生。

 2. 正确答案：

（C）  

提示：

大面积均布荷载作用下，地基中附加应力σZ沿深度为均匀分布，故σZ＝p0，当附加应力沿深度为线性分布且土层为均质时，最终沉降量s计算不需要分层，可按下式计算：

s＝aσZH/（1＋e0），式中：

a为压缩系数；e0为孔隙比，H为土层厚度。

3. 正确答案：

（C） 提示：

分层总和法计算地基最终沉降量的分层厚度一般为0.4b（b为基础底面宽度）或1～2m，按规范方法计算地基最终沉降量的分层厚度一般为天然土层厚度。

 4. 正确答案：

（C）  

提示：

采用分层总和法计算地基最终沉降量时，其压缩层下限是根据附加应力σZ与自重应力σ

CZ

的比值确定的，一般土层要

求σZ/σCZ≤0.2，高压缩性土层要求σZ/σCZ≤0.1。

 5. 正确答案：

（C） 

提示：

规范法计算地基最终沉降量时，压缩层下限可根据ΔSn≤0.025∑ΔSi确定，∑ΔSi表示Zn范围内的总变形量，ΔSn表示计算厚度△Z范围内的变形量；若无相邻荷载影响，基础宽度在1～50m范围内时，压缩层下限可根据Zn＝b（2.5-0.4lnb）确定，b为基础底面宽度。

  6. 正确答案：

（C） 

提示：

渗透系数大的土层渗透固结速度快，粒径越大的土，渗透系数数值越大，渗流速度越快，渗透固结越快，反之，粒径越小的土，渗透系数数值越小，渗流速度越慢，渗透固结越慢。

 7. 正确答案：

（C） 提示：

饱和土的有效应力原理为：

土的总应力σ等于有效应力σ/与孔隙水压力u之和。

 8. 正确答案：

（B） 

提示：

固结度UZ为某一时刻沉降量与最终沉降量之比，也可以表示为某一时刻有效应力图形面积与总应力图形面积之比，而总应力图形面积等于有效应力图面积与孔隙水压力图面积之和。

9. 正确答案：

（A） 

提示：

根据时间因数TV= CV t/ H2，可得t＝TVH2/CV，式中：

H为最大排水距离，当为单面排水时，H为土层厚度，当为双面排水时，H为土层厚度的一半。

CV为竖向固结系数，CV=k（1＋e0）/aγW；k 为渗透系数；a为土的压缩系数，e0为土层的初始孔隙比，γW为水的重度。

第9章 地基承载力 一、填空题 

1.地基土开始出现剪切破坏时的基底压力被称为           荷载，当基底压力达到           荷载时，地基就发生整体剪切破坏。

2.整体剪切破坏发生时，有            滑动面形成，基础            

急剧增加。

3.地基表面有较大隆起的地基破坏类型为                 

剪切破坏，地基表面无隆起的地基破坏类型为             剪切破坏。

4.地下水位上升到基底时，地基的临塑荷载数

值            ，临界荷载数值            。

5.地基极限承载力随土的内摩擦角增大而             ，随埋深增大而             。

 二、名词解释 

1.临塑荷载   2. 临界荷载p1/3   3.地基极限承载力 三、单项选择题 

1.地基的临塑荷载随 

（A） φ、C、q的增大而增大。

 （B） φ、C、q的增大而减小。

（C） φ、C、q、γ、b的增大而增大。

 （D） φ、C、q、γ、b的增大而减小。

您的选项（  ） 

2.地基破坏时滑动面延续到地表的破坏形式为：

（A）  刺入式破坏 

（B）  冲剪式破坏 （C）  整体剪切破坏 （D）  局部剪切破坏 

您的选项（  ） 

3.有明显三个破坏阶段的地基破坏型式为：

（A） 刺入式破坏 （B） 冲剪式破坏 （C） 整体剪切破坏 （D） 局部剪切破坏 

您的选项（  ） 

4.整体剪切破坏通常在下列哪种地基中发生？

（A） 埋深浅、压缩性低的土层 （B） 埋深浅、压缩性高的土层 （C） 埋深大、压缩性低的土层 （D） 埋深大、压缩性高的土层 

您的选项（  ） 

5.所谓临塑荷载，就是指：

（A） 地基土中出现连续滑动面时的荷载 

（B） 基础边缘处土体将发生剪切破坏时的荷载 （C） 地基土中即将发生整体剪切破坏时的荷载 （D） 地基土中塑性区深度达到某一数值时的荷载 

您的选项（  ） 

6.临塑荷载Pcr是指塑性区最大深度Zmax为下列中的哪一个对应的荷载：

（A） Zmax=0 （B） Zmax=1/4 （C） Zmax=b/4 （D） Zmax=l/4 

您的选项（  ） 

7.在j=15°（Nr=1.8，Nq=4.45，NC=12.9），c=10kPa ，g=20kN/m3的地基中有一个宽度为3m、埋深为1m的条形基础。

按太沙基承载力公式根据整体剪切破坏情况，计算的极限承载力为：

（A） 236 kPa  （B） 

254 kPa  （C） 

272 kPa  

（D） 326 kPa                                   

您的选项（  ）