第四章：土的压缩及沉降计算 名词解释 1、压缩系数：土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向压应力增量的比值。 2、压缩指数：在压力较大部分,e-lgp关系接近直线,其斜率称为土的压缩指数。 3、压缩模量：土在侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值，或称为侧限模量。 4、变形模量：土在无侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值。 5、体积压缩系数：在单位压应力作用下单位体积的变化量。 6、超固结比：先期固结压力pc与现时的土压力p0的比值。 7、前期固结压力：指土层在历史上曾经受过的最大有效固结压力。 8、最终沉降量：地基变形稳定后基础底面的沉降量。 9、固结：土体在压力作用下，压缩量随时间增长的过程。 10、固结度：在某一固结压力作用下，经过一定时间土体发生固结的程度。 简答 1、为什么可以用孔隙比的变化来表示土的压缩性？ 答：土体压缩的实质是孔隙体积减小的结果，土粒体积保持不变；而孔隙比反映了孔隙的体积和土粒的体积比，因此可以用孔隙比的变化来表示土的压缩性。 2、地基土变形的两个最显著的特征是什么？ 答：体积变形是由于正应力引起的，只能使土体产生压密，孔隙体积减小，但不会使土体产生破坏；形状变形是由剪应力引起的，在剪应力作用下土颗粒间产生移动，使土体产生剪切破坏。 3、工程中常用的压缩系数和模量是什么？如何判定土的压缩性？ 答：压缩系数和压缩模量都是变量，为比较土的压缩性高低，工程中常用的压
缩系数和压缩模量是压力在100-200kPa下的值。a v＜0.1MPa-1低压缩性土，0.1MPa-1≤a v＜0.5MPa-1中压缩性土，a v≥0.5MPa-1高压缩性土；Es＜4MPa高压缩性土，4MPa≤Es＜15MPa中压缩性土，Es≥15MPa低压缩性土； 4、自重应力在任何情况下都不会引起地基沉降吗？为什么？ 答：对于正常固结土和超固结土来说，自重应力不会引起地基沉降了，但对于欠固结土（新沉积的土或刚填筑的土）来说，由于现有的固结应力大于先期固结应力，自重应力也会引起地基沉降。 5、为什么说土的压缩只发生在有限深度范围内？ 答：对于建筑物基础中心点以下地基来说，自重应力随着深度线性增加，而附加应力随着深度曲线降低；对于一般地基而言，引起沉降应力是附加应力而不是自重应力，当某一深度的附加应力与自重应力比值较小时，该土层下的附加应力产生的压缩量就可以忽略不计，因此可以说土的压缩只发生在有限深度范围内。 6、分层总合法的基本假定是什么？ 答：地基是均质、各向同性的半无限线性变形体，可按弹性理论计算土中应力；在压力作用下，地基土不产生侧向变形，可采用侧限条件下的压缩性指标； 7、分层总合法和《规范法》计算最终沉降量的区别是什么？ 答：《规范法》计算最终沉降量是一种简化的分层总合法，它引入了平均附加应力分布系数和地基沉降计算经验系数，重新规定了地基计算深度，使计算的结果更加合理。
第四章：土的压缩性与地基变形计算 土的压缩性——土在压力作用下体积减少的特性称为土的压缩性。 其中e 1 、e 2分别为变形前后的孔隙比；S 为压缩量；H 1为压缩前试样高度。 压缩曲线及压缩性指标 压缩曲线——建立坐标系，描点得e ～p 曲线，称为压缩曲线。 压缩性指标：（1）压缩系数a a 值的大小表示了e ～p 曲线的陡、缓程度，反映了 土体压缩性的高低。但同一种土取不同的p 值，对应 着不同的a 值。用于工程计算时，应按照实际的压力间隔值选取p 1、p 2，一般 p 1取自重应力， p 2取自重应力和附加应力之和，当用a 值判别土体的压缩性高 低时，规范规定： p 1=100kPa ，p 2 =200 kPa ，相应的压缩系数记为a 1-2 。a 1-2 <0.1MPa -1, 低压缩性土；0.1MPa -1 <= a 1-2<0.5MPa -1中压缩性土；a 1-2 >=0.5MPa -1,高压缩性土。 （2）压缩模量E S ——完全侧限条件下，土中竖向附加应力与其相应应变的比值称为土的压缩模量，记为E S 。 计算公式： （3）压缩指数C c ——e ～logp 曲线直线段的斜率。Cc 是无量纲小数，其值的大小同样反映了土体压缩性的高低。 C c =(e 1 - e 2)/(logp 2 -logp 1) （4）变形模量E o ——无侧限条件下，土中竖向附加应力与其相应应变的比值称为土的变形模量，记为E o 。 其中 沉降影响系数。仅与荷载作用面形状和计算点位置有关。 μ—泊松比，b —载荷板宽度或半径。 变形模量与压缩模量间的理论关系：s E K E )21(00?-=μ令β=(1-2μKo)，则E 0=s E β μ=0, β=0, μ=0.5, β=1.0,β处于0～1之间，所以有：Eo
第5章土的压缩性 一简答题 1．通过固结试验可以得到哪些土的压缩性指标如何求得 2．通过现场（静）载荷试验可以得到哪些土的力学性质指标 3．室内固结试验和现场载荷试验都不能测定土的弹性模量，为什么 4．试从基本概念、计算公式及适用条件等方面比较压缩模量、变形模量与弹性模量，它们与材料力学中杨氏模量有什么区别 5．根据应力历史可将土（层）分为那三类土（层）试述它们的定义。 6．何谓先期固结压力实验室如何测定它 7．何谓超固结比如何按超固结比值确定正常固结土 8．何谓现场原始压缩曲线三类土的原始压缩曲线和压缩性指标由实验室的测定方法有河不同 9．应力历史对土的压缩性有何影响如何考虑 二填空题 1．压缩系数= ，表示压力范围= ，= 的压缩系数，工程上常用评价土的压缩性的高低。 2．可通过室内试验测定的土体压缩性的指标有、、和。 3．天然土层在历史上所经受过的包括自重应力和其他荷载作用形成的最大竖向有效固结压力称为。 4．据前期固结压力，沉积土层分为、、 三种。 5．在研究沉积土层的应力历史时，通常将 与之比值定义为超固结比。 三选择题 1．评价地基土压缩性高低的指标是（） (A)压缩系数；(B)固节系数；(C)沉降影响系数； (D)参透系数 2．若土的压缩曲线（e-p曲线）较陡，则表明（） (A)土的压缩性较大 (B)土的压缩性较小 (C)土的密实度较大 (D)土的孔隙比较小 3．固结实验的排水条件为（） (A)单面排水； (B)双面排水；(C)不排水； (D)先固结，后不排水4．在饱和土的排水固结过程中，若外载荷不变，则随着土中有效应力（）
(A)孔隙水压力u相应的增加；(B)孔隙水压力u相应的减少 (C)总应力δ相应增加；(D)总应力δ相应减少 5．无黏性土无论是否饱和，其实形达到稳定的所需时间都比透水性小的饱和黏性土（）(A)长得多； (B)短得多；(C)差不多； (D)有时更长，有时更短6．在饱和土的排水固节过程中，通常孔隙水压力u与有效力将发生如下的变化（）(A)u不断减少，不断增加；(B)u不断增加，不断减少 (C)u与均不断减少；(D)u与均不断增加 7．土体产生压缩的时（） (A) 土中孔隙体积减少,土粒体积不变；(B)孔隙体积和土粒体积均明显减少 (C)土粒和水的压缩量均较大；(D)孔隙体积不变 8．土的变形模量可通过（）实验来测定。 (A)压缩； (B)载荷；(C)渗透； (D)剪切； 9．土的e-p曲线愈平缓，说明（） (A)压缩模量愈小； (B)压缩系数愈大 (C)土的压缩性愈低；(D)土的变形愈大 10．若土的压缩系数a1-2=,则该土属于（） (A)低压缩性土； (B)中压缩性土；(C)高压缩性土； (D)低灵敏土 11．已知土中某点的总应力，孔隙水压力，则有应力等于（ ） (A)20kPa ；(B)80kPa；(C)100kPa；(D)120kPa 12．下列说法中，错误的是（） (A)土在压力作用下体积会减小 (B)土的压缩主要是土中孔隙体积的减少 (C)土的压缩所需时间与土的透水性有关 (D)土的固结压缩量与土的透水性有关 13．土的压缩性指标包括（） (A)a,Cc,Es,E0；(B)a,Cc,Es,e ；(C)a,Cc,E0,e ；（Ｄ）a,Es,Eo, 14．土的压缩模量越大，表示（） (A)土的压缩性越高；(B)土的压缩性越低 (C)e-p曲线越陡；(D)e-lgp曲线越陡 15．下列说法中，错误的是（） (A)压缩试验的排水条件为双面排水 (B)压缩试验不允许土样产生侧向变形 (C)载荷试验允许土体排水
五 土的压缩性和固结理论 一、填空题 1.土体的压缩性被认为是由于土体中______________减小的结果。 2.土的固结系数表达式为_________，其单位是____________；时间因数的表达式为___________。 3.根据饱和土的一维固结理论，对于一定厚度的饱和软粘土层，当t=0和0≤z ≤H 时，孔隙水压力u=______________；当t=∞和0≤z ≤H 时，孔隙水压力u=__________________。 4.在土的压缩性指标中，s E 和a 的关系为____________________;S E 和0E 的关系为_______。对后者来说，其关系只在理论上成立，对_________土相差很多倍，对__________土则比较接近。 5.土的压缩性是指___________。 6.压缩曲线的坡度越陡，说明随着压力的增加，土孔隙比的减小愈___________，因而土的压缩性愈_________________。反之，压缩曲线的坡度越缓，说明随着压力的增加，土的孔隙比的减小愈___________，因而土的压缩性愈___________。《规范》采用21-a 来评价土的压缩性高低，当21-a _____________时，属低压缩性土；当21-a _____________时，属中压缩性土；21-a _____________时，属高压缩性土。 7.土的压缩指数的定义表达式为___________。 8. 超固结比OCR 指的是______和______之比；根据OCR 的大小可把粘性土分为______、______、______三类；1OCR <的粘性土属______土。 9.压缩系数______，压缩模量______，则土的压缩性越高。这两个指标通过______试验，绘制______曲线得到。 答案：1.孔隙体积 2.w a e k γ) 1(C 1V += 年2m 2T h t c v v = 3.z σ 0 4.a e E s 11+= s E E β=0 硬土 软土 5土在压力作用下体积减小的特征 6.显著 高 小 低 21-a ＜0.11 M -pa 0.11 M -pa ≤21-a ＜0.51 M -pa 21-a ≥0.51 M -pa 7.1 2 211 221C lg lg lg p p e e p p e e C -=--= 8.先期固结压力、现在土的自重应力、正常固结土、超 固结土、欠固结土、欠固结土 9.越大、减小、压缩、e p - 二、选择题 1.下列说法中，错误的是（ ）。 （A ）土在压力作用下体积会缩小 （B ）土的压缩主要是土中孔隙体积的减小
第4章土的压缩性及固结理论 基本内容 这是本课程的重点。在学习土的压缩性指标确定方法的基础上，掌握地基最终沉降量计算原理和地基固结问题的分析计算方法。 学习要求： 1. 掌握土的压缩性与压缩性指标确定方法； 2．掌握有效应力原理； 3．掌握太沙基一维固结理论； 4.1 概述(outline) 土在自重应力或附加应力作用下，地基土要产生附加变形，包括体积变形和形状变形。对于土来说，体积变形通常表现为体积缩小。我们把这种在外力作用下土体积缩小得特性称为土的压缩性(compressibility)。 It is well recognized that the deformations will be induced in ground soil under self-weight or net contact pressure. The load-induced soil deformations can be divided into volumetric deformation and deviatoric deformation (namely, angular distortion or deformation in shape). The volumetric deformation is mainly caused by the normal stress, which compact the soil, resulting in soil contraction instead of soil failure. The deviatoric deformation is caused by the shear stress. When the shear stress is large enough, shear failure of the soil will be induced and soil deformation will develop continuously. Usually shear failure over a large area is not allowed to happen in the ground. 土的压缩性主要有两个特点： （1）土的压缩性主要是由于孔隙体积减少而引起的； （2）由于孔隙水的排出而引起的压缩对于饱和粘土来说需要时间，将土的压缩随时间增长的过程称为土的固结。 在建筑物荷载作用下，地基土主要由于压缩而引起的竖直方向的位移称为沉降。 研究建筑物沉降包含两方面的内容： 一是绝对沉降量的大小，亦即最终沉降； 二是沉降与时间的关系，主要介绍太沙基的一维固结理论 土体产生体积缩小的原因： (1)固体颗粒的压缩； (2)孔隙水和孔隙气体的压缩，孔隙气体的溶解；孔隙水和孔隙气体的排出。由于纯水的弹模约为2×106kPa，固体颗粒的弹模为9×l 07kPa，土粒本身和孔隙中水的压缩量，在工程压力(100～600kPa)范围内，不到土体总压缩量的1/400，因此常可略不计。所以，土体压缩主要来自孔隙水和土中孔隙气体的排出。孔隙中水和气体向外排出要有一个时间过程。因此土的压缩亦要一段时间才能完成。把这一与时间有关的压缩过程称为固结。 土体的变形计算，需要取得土的压缩性指标，可以通过室内侧限压缩试验和现场原位试验得到。 室内压缩试验亦称固结试验，是研究土压缩性最基本的方法。 现场载荷试验是在工程现场通过千斤顶逐级对置于地基土上的载荷板施加荷载，观测记录沉降随时间的发展以及稳定时的沉降量s，并绘制成p-s曲线，即获得地基土载荷试验的结果。 反映土的压缩性的指标主要有压缩系数、压缩模量、压缩指数和变形模量。土的压缩性的高低，常用压缩性指标定量表示，压缩性指标，通常由工程地质勘察取天然结构的原状土样进行. Characteristic of soil compression (1)Compression of soil is mainly due to the decrease of void volume. (2)The compression for a clay increases with the times (consolidation) Ground soil will deform vertically due to structure load. The contents on studying structure settlement include 1 The absolute settlement (final settlement) 2 Relationship between settlement and time. Introducing terzaghi’s 1D consolidation theory Reasons of volumetric reduction of soil mass 1 The compressive deformation of the soil particles. 2 The compressive deformation of the pore water and air. The partial discharge of the pore water and air.
．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。
第5章土中应力 一简答题 1．通过固结试验可以得到哪些土的压缩性指标？如何求得？ 2．通过现场（静）载荷试验可以得到哪些土的力学性质指标？ 3．室内固结试验和现场载荷试验都不能测定土的弹性模量，为什么？ 4．试从基本概念、计算公式及适用条件等方面比较压缩模量、变形模量与弹性模量，它们与材料力学中杨氏模量有什么区别？ 5．根据应力历史可将土（层）分为那三类土（层）？试述它们的定义。 6．何谓先期固结压力？实验室如何测定它？ 7．何谓超固结比？如何按超固结比值确定正常固结土？ 8．何谓现场原始压缩曲线？三类土的原始压缩曲线和压缩性指标由实验室的测定方法有河不同？ 9．应力历史对土的压缩性有何影响？如何考虑？ 二填空题 1．压缩系数= ，表示压力范围= ，= 的压缩系数，工程上常用评价土的压缩性的高低。 2．可通过室内试验测定的土体压缩性的指标有、、和。 3．天然土层在历史上所经受过的包括自重应力和其他荷载作用形成的最大竖向有效固结压力称为。 4．据前期固结压力，沉积土层分为、、三种。 5．在研究沉积土层的应力历史时，通常将与之比值定义为超固结比。 三选择题 1．评价地基土压缩性高低的指标是（） (A)压缩系数；(B)固节系数；(C)沉降影响系数；(D)参透系数 2．若土的压缩曲线（e-p曲线）较陡，则表明（） (A)土的压缩性较大(B)土的压缩性较小 (C)土的密实度较大(D)土的孔隙比较小 3．固结实验的排水条件为（） (A)单面排水；(B)双面排水；(C)不排水；(D)先固结，后不排水 4．在饱和土的排水固结过程中，若外载荷不变，则随着土中有效应力（） (A)孔隙水压力u相应的增加；(B)孔隙水压力u相应的减少 (C)总应力δ相应增加；(D)总应力δ相应减少 5．无黏性土无论是否饱和，其实形达到稳定的所需时间都比透水性小的饱和黏性土（）(A)长得多；(B)短得多；(C)差不多；(D)有时更长，有时更短 6．在饱和土的排水固节过程中，通常孔隙水压力u与有效力将发生如下的变化（）(A)u不断减少，不断增加；(B)u不断增加，不断减少 (C)u与均不断减少；(D)u与均不断增加 7．土体产生压缩的时（） (A) 土中孔隙体积减少,土粒体积不变；(B)孔隙体积和土粒体积均明显减少 (C)土粒和水的压缩量均较大；(D)孔隙体积不变 8．土的变形模量可通过（）实验来测定。 (A)压缩；(B)载荷；(C)渗透；(D)剪切；
参考书 《土工原理》 殷宗泽编著 《高等土力学》李广信主编 1. 土的压缩性和影响因素 土的压缩性是指土体在压力作用下体积缩小的特性 ? 土体产生体积缩小的原因： (1) 孔隙水和孔隙气体的排出 (2)孔隙水和孔隙气的压缩(3)固体颗粒的压缩 (4)孔隙气体的溶解 试验研究表明，在一般压力（100～600kPa ）作用下，土粒和水的压缩量与土体的压缩总量之比（小于1/400）可以忽略不计，封闭的气泡很少量压缩也可忽略不计。 土的压缩实际上是由于孔隙水和孔隙气体的排出，孔隙体积缩小，土粒调整位置，重新排列，互相挤紧（土骨架变形） 影响土压缩性的主要因素 土的组成和结构状态 ? 土粒粒径大小、成分 ? 土体结构 ? 有机质 ? 孔隙水 环境影响 ? 应力历史 ? 温度 密实型 松散型 粗粒土基本上是单粒结构。在压力作用下，土粒发生滑 动与滚动，位移到比较密实、更稳定的位置。土的级配越好，密度愈高，压缩量愈小。如果压力较大，其压缩 有可能是部分土粒被压碎。 土体结构影响 本章提要 1. 土的压缩性和主要影响因素 2. 土的固结和固结试验 3. 一维固结理论 4. 三维固结理论 5. 次固结和流变 6. 沉降的计算方法 7. 工程应用问题和实例 高等土力学 土的固结理论
什么是土的固结？ 在荷载作用下，饱和土体孔隙中的水逐渐排出，土的骨架颗粒相互挤紧，土体发生压缩变形，这一现象称为土的固结。 饱和土（土骨架+孔隙水) 关注两个问题： 压缩大小（压缩性）、快慢（固结特性） 2. 固结试验 Oedometer Test 常规固结试验/侧限压缩试验/Ko 压缩试验/单向压缩试验 Rowe Cell 固结仪 恒应变速率试验（Constant Rate of Strain ，CRS) 固结仪 11 12 有机质影响 土中有机质主要为纤维素和腐殖质，其存在使土体的压缩性与收缩性增大，对强度也有影响。 ? 举例：天然泥炭与泥炭质土（含水率很高，孔隙比大，比重低， 液、塑限大），压缩性极高，但固结较快。 在加荷后很短时间内，即完成大部分压缩； 随着荷载加大，压缩量急剧增加 细粒土土粒大多呈扁平鳞片状，其典型结构有两种：絮凝结构与分散结构。 絮凝结构的沉积粘土的变形，往往是颗粒相互滑移到新稳定位置和土粒发生弹性挠曲的结果。 分散结构的粘土颗粒接近于平行排列。这类土的压缩变形，主要由于颗粒间的水被挤出所引起。人工压密土的结构，多属此型。
研究土压缩性的意义 从工程意义上来说，地基沉降有均匀沉降和不均匀沉降之分。当建筑物基础均匀下沉时，从结构安全的角度来看，不致有什么影响，但过大的沉降将会严重影响建筑物的使用与美观，如造成设备管道排水倒流，甚至断裂等；当建筑物基础发生不均匀沉降时，建筑物可能发生裂缝、扭曲和倾斜，影响使用和安全，严重时甚至使建筑物倒塌。因此，在不均匀或软弱地基上修建建筑物时，必须考虑土的压缩性和地基变形等方面的问题。 对于道路和桥梁工程，一般来说，均匀沉降对路桥工程的上部结构危害也较小，但过量的均匀沉降也会导致路面标高降低、桥下净空的减少而影响正常使用；不均匀沉降则会造成路堤开裂、路面不平，对超静定结构桥梁产生较大附加应力等工程问题，甚至影响其正常和安全使用。因此，为了确保路桥工程的安全和正常使用，既需要确定地基土的最终沉降量，也需要了解和估计沉降量随时间的发展及其趋于稳定的可能性。 在工程设计和施工中，如能事先预估并妥善考虑地基的变形而加以控制或利用，是可以防止地基变形所带来的不利影响的。如某高炉，地基上层是可压缩土层，下层为倾斜岩层，在基础底面积范围内，土层厚薄不均，在修建时有意使高炉向土层薄的一侧倾斜，建成后由于土层较厚的一侧产生较大的变形，结果使高炉恰好恢复其竖向位置，保证了安全生产，节约了投资。 回弹曲线和再压缩曲线 上面在室内侧限压缩试验中连续递增加压，得到了常规的压缩曲线。现在如果加压到某一值（相应于下图曲线上的P点）后不再加压，而是逐级进行卸载直至为零，并且测得各卸载等级下土样回弹稳定后土样高度，进而换算得到相应的孔隙比，即可绘制出卸载阶段的关系曲线，如图中bc曲线所示，称为回弹曲线（或膨胀曲线）。可以看到不同于一般的弹性材料的是，回弹曲线不和初始加载的曲线ab重合，卸载至零时，土样的孔隙比没有恢复到初始压力为零时的孔隙比e0。这就表明土在荷载作用下残留了一部分压缩变形，称之为残余变形（或塑性变形），但也恢复了一部分压缩变形，称之为弹性变形
地基土压缩性的判定，土的变形模量与压缩模量的关系1.压缩系数a 值与土所受的荷载大小有关。工程中一般采用100 ～200 kPa 压力区 间内对应的压缩系数 a 1-2 来评价土的压缩性。即 a 1-2 <0.1/ MPa 属低压缩性土； 0.1 /MPa ≤ a 1-2 <0.5/ MPa 属中压缩性土； a 1-2 ≥ 0.5/ MPa 属高压缩性土。 压缩模量是另一种表示土的压缩模量的指标，Es越小，土的压缩性越高。 Es<4MPa 高压缩性土 4MPa 当μ＝0～0.5时，β＝1～0，即Eo/Es的比值在0～1之间变化，即一般Eo 小于Es。但很多情况下Eo/Es 都大于1。其原因为：一方面是土不是真正的弹 性体，并具有结构 性；另一方面就是土的结构影响；三是两种试验的要求不同； μ、β的理论换算值 土的种类μβ 碎石土0.15～0.20 0.95～0.90 砂土0.20～0.25 0.90～0.83 粉土0.23～0.31 0.86～0.72 粉质粘土0.25～0.35 0.83～0.62 粘土0.25～0.40 0.83～0.47 注：E0与Es之间的关系是理论关系，实际上，由于各种因素的影响，E0值可能是βEs值的几倍，一般来说，土愈坚硬则倍数愈大，而软土的E0值与βEs 值比较 地基土压缩性的判定，土的变形模量与压缩模量的关系默认分类2009-12-06 20:55:31 阅读484 评论1 字号：大中小订阅 1.压缩系数a 值与土所受的荷载大小有关。工程中一般采用100 ～200 kPa 压力区 间内对应的压缩系数 a 1-2 来评价土的压缩性。即 a 1-2 <0.1/ MPa 属低压缩性土； 0.1 /MPa ≤ a 1-2 <0.5/ MPa 属中压缩性土； a 1-2 ≥ 0.5/ MPa 属高压缩性土。 压缩模量是另一种表示土的压缩模量的指标，Es越小，土的压缩性越高。 Es<4MPa 高压缩性土 4MPa 当μ＝0～0.5时，β＝1～0，即Eo/Es的比值在0～1之间变化，即一般Eo小于Es。但很多情况下Eo/Es 都大于1。其原因为：一方面是土不是真正的弹性体，并具有结构 性；另一方面就是土的结构影响；三是两种试验的要求不同； μ、β的理论换算值 土的种类μβ 碎石土0.15～0.20 0.95～0.90 砂土0.20～0.25 0.90～0.83 粉土0.23～0.31 0.86～0.72 粉质粘土0.25～0.35 0.83～0.62 粘土0.25～0.40 0.83～0.47 注：E0与Es之间的关系是理论关系，实际上，由于各种因素的影响，E0值可能是βEs值的几倍，一般来说，土愈坚硬则倍数愈大，而软土的E0值与βEs值比较 土的压缩性 5.1概述 土体压缩性——土在压力（附加应力或自重应力）作用下体积缩小的特性。 土体压缩包括：（1）土粒本身和孔隙水的压缩； （2）孔隙气体的压缩； （3）孔隙水、气排出，使得孔隙体积减小。 上面（1）的压缩不到压缩量的1/400，忽略；（2）的压缩量也很小，忽略。 地基土的压缩实质 土的固结——土体在压力作用下其压缩量随时间增长的过程。 土体的压缩性指标：压缩系数、压缩模量。 压缩性指标测定方法：（1）室内试验测定，如侧限条件的固结试验； （2）原位测试测定，如现场[静]载荷试验。 5.2固结试验及压缩性指标 一、固结试验及压缩性指标 1．压缩试验和压缩曲线 减少。会被压缩，也会被排出部分）；）不变；但会被排出（孔隙水体积（不变；土粒体积（v a s V V V V ? ?? ?? ?????ω)a s E （1）侧限压缩试验（固结试验） 侧限——限制土样侧向变形，土样只能发生竖向压缩变形。通过金属环刀来实现。 试验目的——研究测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形和压力，或孔隙比和压力的关系，变形和时间的关系，以便计算土的各项压缩指标。 试验设备——固结仪（压缩仪）。 试验方法：逐级加压固结，以便测定各级压力作用下土样压缩稳定后的孔隙比。 （2）e －p 曲线 要绘制e －p 曲线，就必须求出各级压力作用下的孔隙比。 如何求？看示意图： 设试样截面积为A ，如图：依侧限压缩试验原理可知：土样压缩前后试样截面积A 不变，土粒体积不变，令，有 或 ——分别为土粒比重、土 样的初始含水量和初始密度。 利用上式计算各级荷载作用下达到的稳定孔隙比，可绘制如 i p i e i p i e i e s V 1=s V i i i i i i e H H e H e H e A H e A H +?-=+=+??? ?+=+=1111100000)1(1000000e H H e e e e e H H i i i i +?-=?+-=?1)1(0 00-+= ρρωw s G e 00ρω、、s G i p i e 土力学课程第五章土的压缩性习题 附参考答案 摘要 一、填空题（共5小题） 二、选择题（共21小题） 三、判断改错题（共12小题） 四、简答题（共9小题） 五、计算题（共3小题） 参考答案 土力学课程第五章土的压缩性习题附参考答案 一、填空题（共5小题） 1．压缩系数= ，表示压力范围= ，= 的压缩系数， 工程上常用评价土的压缩性的高低。 2．可通过室内试验测定的土体压缩性的指标有、、 和。 3．天然土层在历史上所经受过的包括自重应力和其他荷载作用形成的最大竖向 有效固结压力称为。 4．据前期固结压力，沉积土层分为、、三种。 5．在研究沉积土层的应力历史时，通常将与之比值定义为超 固结比。 二、选择题（共21小题） 1．评价地基土压缩性高低的指标是（） (A)压缩系数；(B)固节系数；(C)沉降影响系数；(D)参透系数 2．若土的压缩曲线（e-p曲线）较陡，则表明（） (A)土的压缩性较大(B)土的压缩性较小 (C)土的密实度较大(D)土的孔隙比较小 3．固结实验的排水条件为（） (A)单面排水；(B)双面排水；(C)不排水；(D)先固结，后不排水 4．在饱和土的排水固结过程中，若外载荷不变，则随着土中有效应力（）(A)孔隙水压力u相应的增加；(B)孔隙水压力u相应的减少 (C)总应力δ相应增加；(D)总应力δ相应减少 5．无黏性土无论是否饱和，其实形达到稳定的所需时间都比透水性小的饱和黏 性土（） (A)长得多；(B)短得多；(C)差不多；(D)有时更长，有时更短 6．在饱和土的排水固节过程中，通常孔隙水压力u与有效力将发生如下的变化（） (A)u不断减少，不断增加；(B)u不断增加，不断减少 (C)u与均不断减少；(D)u与均不断增加 7．土体产生压缩的时（） (A) 土中孔隙体积减少,土粒体积不变；(B)孔隙体积和土粒体积均明显减少 (C)土粒和水的压缩量均较大；(D)孔隙体积不变 8．土的变形模量可通过（）实验来测定。 (A)压缩；(B)载荷；(C)渗透；(D)剪切； 9．土的e-p曲线愈平缓，说明（） (A)压缩模量愈小；(B)压缩系数愈大 (C)土的压缩性愈低；(D)土的变形愈大 10．若土的压缩系数a1-2=0.1MPa-1,则该土属于（） (A)低压缩性土；(B)中压缩性土；(C)高压缩性土；(D)低灵敏土 11．已知土中某点的总应力，孔隙水压力，则有应力等于（） (A)20kPa ；(B)80kPa；(C)100kPa；(D)120kPa 12．下列说法中，错误的是（） (A)土在压力作用下体积会减小 (B)土的压缩主要是土中孔隙体积的减少 (C)土的压缩所需时间与土的透水性有关 (D)土的固结压缩量与土的透水性有关 13．土的压缩性指标包括（） (A)a,Cc,Es,E0；(B)a,Cc,Es,e；(C)a,Cc,E0,e ；（Ｄ）a,Es,Eo, 14．土的压缩模量越大，表示（） (A)土的压缩性越高；(B)土的压缩性越低 (C)e-p曲线越陡；(D)e-lgp曲线越陡 15．下列说法中，错误的是（） 《土力学》第五章练习题及答案 第5章土的压缩性 一、填空题 1.压缩系数a1－2数值越大，土的压缩性越，a1－2≥的土为高压缩 性土。 2.考虑土层的应力历史，填方路段的地基土的超固结比比1 ，挖方路段的地基土超固结比比1 。 3.压缩系数越小，土的压缩性越，压缩模量越小，土的压缩性越。 4.土的压缩模量是土在条件下应力与应变的比值，土的变形模量是土在 条件下应力与应变的比值。 二、名词解释 1. 土的压缩性 2.先期固结压力 3.超固结比 4.欠固结土 三、单项选择题 1.在下列压缩性指标中，数值越大，压缩性越小的指标是： （A）压缩系数 （B）压缩指数 （C）压缩模量 （D）孔隙比 您的选项（） 2.两个性质相同的土样，现场载荷试验得到变形模量E0和室内压缩试验得到压缩模量E S之间存在的相对关系是： （A）E0=E S （B）E0＞E S （C）E0≥E S （D）E0＜E S 您的选项（） 3.土体压缩变形的实质是： （A）土中水的压缩 （B）土中气的压缩 （C）土粒的压缩 （D）孔隙体积的减小 您的选项（） 4.对于某一种特定的土来说，压缩系数a1－2大小： （A）是常数 （B）随竖向压力p增大而曲线增大 （C）随竖向压力p增大而曲线减小 （D）随竖向压力p增大而线性减小 您的选项（） 5.当土为超固结状态时，其先期固结压力ｐC与目前土的上覆压力ｐ1＝γh的关系为： （A）ｐC＞ｐ1 （B）ｐC＜ｐ1 （C）ｐC=ｐ1 （D）ｐC=0 您的选项（） 6.根据超固结比OCR，可将沉积土层分类，当OCR ＜1时，土层属于： （A）超固结土 （B）欠固结土 （C）老固结土 （D）正常固结土 您的选项（） 7.对某土体进行室内压缩试验，当法向应力p1＝100kPa时，测得孔隙比e1＝0.62，当法向应力p2＝200kPa时，测得孔隙比e2＝0.58，该土样的压缩系数a1－2、压缩模量E S1－2分别为：（A） 0.4MPa－1、4.05MPa （B）－0.4MPa－1、4.05MPa （C） 0.4MPa－1、3.95MPa （D）－0.4MPa－1、3.95MPa 您的选项（） 8.三个同一种类的土样，如果重度 相同，含水量w不同，w甲＞w乙＞w丙，则三个土样的压缩性大小满足的关系为： （A）甲＞乙＞丙 （B）甲＝乙＝丙 （C）甲＜乙＜丙 （D）甲＜丙＜乙 您的选项（） 第5章土的压缩性 一、填空题 1.高、0.5MPa－1 2.小、大 3.低、高 4.有侧限、无侧限 二、名词解释 1.土的压缩性：土体在压力作用下，体积减小的特性。 2.先期固结压力：指天然土层在历史上所受到的最大固结压力。 3.超固结比：先期固结压力与现有覆盖土重之比。 4.欠固结土：先期固结压力小于现有覆盖土重的土层。 三、单项选择题 1. 正确答案：（C） 提示：土的压缩性指标包括压缩系数、压缩指数和压缩模量，压缩系数、压缩指数数值越大，压缩性越大，压缩模量与压缩系数成反比关系，因此，压缩模量数值越大，压缩性越小。2. 正确答案：（D） 提示：土在无侧限条件下根据现场载荷实验测得的变形模量E0比有侧限条件下室内压缩实验测得的压缩模量E S数值小。 3. 正确答案：（D） 提示：土在荷载作用下，体积减小的特性称为压缩。由于土粒、土中水和土中气的本身压缩量微小，可以忽略不计，所以在荷载作用下，土体体积的减小等于孔隙中水和气排出的体积。 4. 正确答案：（A） 提示：压缩系数a1-2是压缩曲线上压应力由p1＝100Kpa、p2＝200Kpa两点所连直线的斜率，对于某一种特定的土来说，压缩系数a1-2是常数，但随着荷载的增大，压缩系数a曲线减小。地基土压缩性的判定,土的变形模量与压缩模量的关系
土的压缩性及固结理论
土力学课程第五章土的压缩性习题附参考答案
《土力学》第五章练习题及答案
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