土的压缩性及固结理论

第一章：绪论•1、土力学的英语是：（A）Soil Mechanics （B）Solid Mechanics （C）Soil Foundation•2、岩土工程的英语是：（A）Rock and Soil Mechanics（B）Geotechnical Engineering（C）Rock and Soil Engineering•3、下列哪位被誉为土力学之父？（A）库仑(Coulomb) （B）朗肯(Rankine) （C）太沙基(Terzaghi)•4、土力学学科正式形成是哪一年？（A）1890 （B）1925 （C）1960•5、土力学主要研究地基那两方面的问题？（A）变形与渗流（B）变形和稳定（C）渗流与稳定•6、浙江大学曾国熙教授倡导的岩土工程学科治学方法是？（A）理论研究与工程实践相结合（B）试验研究与理论研究相结合（C）基本理论、试验研究和工程实践相结合第二章：土的物理性质与工程分类•1、土颗粒的大小及其级配，通常是用颗粒累积级配曲线来表示的。

级配曲线越平缓表示：（A）土粒大小较不均匀，级配良好（B）土粒大小均匀，级配良好（C）土粒大小不均匀，级配不良•2、土的不均匀系数Cu越大，表示土的级配：（A）土粒大小均匀，级配良好（B）土粒大小不均匀，级配良好（C）土粒大小不均匀，级配不良•3、土的三相指标包括：土粒比重、含水量、重度、孔隙比、孔隙率和饱和度，其中哪些为直接试验指标？（A）孔隙比、含水量、土粒比重（B）土粒比重、含水量、重度（C）含水量、重度、孔隙比•4、测定土的液限的标准是把具有30度锥角、质量76克的平衡锥自由沉入土体，沉入多少深度时的含水量为液限？（A）18mm （B）2mm （C）10mm•5、压实能量越小，则（A）最优含水量越大（B）土越容易压实（C）土的最大干密度越大•6、土的液限和塑限的差值（省去%符号）称为（A）液性系数（B）塑性系数（C）液性指数（D）塑性指数•7、土的含水量一般用什么测定：（A）比重瓶法（B）烘干法（C）环刀法（D）搓条法•8、某土的天然含水量为42%，液限35%，塑性指数17，孔隙比1.58，则该土应定名为：（A）淤泥（B）粉质粘土（C）淤泥质粘土•9、土的密度一般用什么方法测定：（A）比重瓶法（B）烘干法（C）环刀法（D）搓条法•10、关于土中的结合水，下列说法正确的是：（A）强结合水能传递静水压力（B）弱结合水能传递静水压力（C）强结合水和弱结合水能传递静水压力（D）强结合水和弱结合水都不能传递静水压力•11、一般来说，粗大土粒往往是岩石经过什么作用形成？（A）物理和化学风化作用（B）物理风化作用（C）化学风化作用•12、粘性土的塑限一般用什么方法测定？（A）比重瓶法（B）烘干法（C）环刀法（D）搓条法•13、土的液性指数越大，则：（A）土的渗透性越大（B）土的塑性指数越小（C）土质越软•14、土的塑性指数越小，则：（A）土的粘性越差（B）土的渗透性越好（C）土的变形越大•15、土粒比重一般用什么方法测定：（A）比重瓶法（B）烘干法（C）环刀法（D）搓条法第二章：土的物理性质与工程分类•CDBBD CCCAC DB•1、土颗粒的大小及其级配通常是用颗粒累计级配曲线来表示的，级配曲线越平缓表示：（A）土粒大小较均匀，级配良好（B）土粒大小不均匀，级配不良（C）土粒大小不均匀，级配良好（D）粒大小较均匀，级配不良•2、土的三相比例指标中，可以直接通过试验测定的有:（A）含水量、孔隙比、饱和度（B）重度、含水量、孔隙比（C）土粒比重、孔隙率、重度（D）土粒比重、含水量、重度•3、在土的颗粒大小分析试验中，对于粒径大于0.075mm和粒径小于0.075mm的土，采用的颗粒级配试验方法分别为:（A）均为筛分法（B）前者为筛分法，后者为比重计法（C）均为比重计法（D）前者为比重计法，后者为筛分法•4、砂土应为粒径大于（）的颗粒含量不超过总重的50％，且粒径大于（）的颗粒含量超过全重50％的土。

⼟的压缩性及固结理论第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。

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.wa e k γ)1(C 1V += 年2m 2T h t c vv = 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 ＜0.11M -pa 0.11M -pa ≤21-a ＜0.51M -pa 21-a ≥0.51M -pa 7.12211221C 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（ ）。

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 as 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=sV iii 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 ii i i +∆-=⇒+-=∆1)1(000-+=ρρωws G e 00ρω、、s G i p i e下图所示的e －p 曲线，该曲线亦被称为压缩曲线。

土体的变形第一部分 影响因素一． 土的压缩性1．定义：土在压力作用下体积缩小的特性称为土的压缩性。

土的压缩——土中孔隙体积的减少，在这一过程中，颗粒间产生相对移动，重新排列并互相挤紧，同时，土中一部分孔隙水和气体被挤出。

土体完成压缩过程所需的时间与土的透水性有很大的关系。

土的固结——土的压缩随时间增长的过程，称为土的固结。

2．土的侧限压缩试验：不允许土样产生侧向变形（侧限条件）的室内压缩试验3．侧限条件：侧向限制不能变形，只有竖向单向压缩的条件。

侧限条件的适用性：自然界广阔土层上作用着大面积均布荷载的情况；土体的天然土的自重应力作用下的压缩性。

4．侧限压缩试验的方法：试验方法：加荷载，让土样在50、100、200和400kpa 压力作用下只可能发生竖向压缩，而无侧向变形。

测定各级压力作用下土样高度的稳定值，即压缩量。

将压缩量换算成每级荷载后土样的孔隙比e 。

则可整理的压缩试验的结果，压缩曲线e-p 、e-logp 。

)1(000e H s e e +-=5．侧限压缩性指标压缩系数——e-p 曲线上任一点的切线斜率a ，即 dp de a -= 物理意义：压缩系数a 越大，曲线愈陡，说明随着压力的增加，土孔隙比的减小愈显著，因而土的压缩性愈高。

为了便于应用和比较，通常采用压力间隔由p 1=100kpa 增加到p 2=200kpa 时所得的压缩系数a 1-2来评定土的压缩性如下：当 a 1-2 < 0.1Mpa -1时，属于低压缩性土0． 1≤a 1-2 < 0.5Mpa -1时，属于中压缩性土a 1-2 ≥ 0.5Mpa -1时，属于高压缩性土。

压缩指数——土的e-p 线改绘成半对教压缩曲线e-logp 曲线时，它的后段接近直线，其斜率Cc 称为土的压缩指数。

同压缩系数a 一样，压缩指数Cc 值越大，土的压缩性越高压缩模量（侧限压缩模量）——土在完全侧限条件下的竖向附加压应力σz 与相应的应变εz 之比值。