超固结比计算

荷载作用下超固结比对软土抗剪强度指标影响王元战;马楠;尹利强【摘要】通过室内三轴试验,研究在荷载作用下,淤泥质粉质粘土的超固结比与抗剪强度值的关系,进而分析总结出软粘土的抗剪强度指标c,φ值随超固结比和轴向偏应力的变化规律.表明:抗剪强度值随轴向偏应力的增加而线性增加;抗剪强度值随超固结比的增加而增加,呈曲线的变化趋势.超固结比越大,土样的抗剪强度增加的速率越慢.软粘土的抗剪强度指标c,φ值随轴向偏应力的提高而线性增加,但φ值增长幅度较小;软粘土的抗剪强度指标c,φ值随超固结比的增加而增加,呈曲线的变化趋势,超固结比越大,c,φ值增加的速率越慢;与c值相比,φ值增长幅度较小.最后对试验数据加以公式拟合,提出考虑荷载作用下软粘土的抗剪强度指标c,φ值随超固结比变化的计算公式.%Through indoor triaxial test, the relationship between over-consolidated ratio of the silt mass silty clay and shear strength under load was studied in this paper. Then the variation of the shear strength index c ,φof soft clay with the over-consolidated ratio and the axial deviatoric stress was summarized. Test results show that the shear strength increases with the increase of the deviatoric stress;the shear strength increases with the increase of over-consolidated ratio, the greater the over-consolidated ratio increases, the slower the shear strength of the soil samples increases.c andφincrease linearly with the increase of the axial deviatoric stress,butφincreases in small extent;the greater the over-consolidated ratio increases, the slower c andφincrease. Compared with c,φincreases in small extent. Finally, formulae were used to fit the experimental data, and theformulae of the variation of soft clay strength index c,φwith over-consolidated ratio under load were put forward.【期刊名称】《水道港口》【年(卷),期】2016(037)004【总页数】7页(P439-444,460)【关键词】超固结比;轴向偏应力;抗剪强度;抗剪强度指标c,φ值的计算公式【作者】王元战;马楠;尹利强【作者单位】天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室高新船舶与深海开发装备协同创新中心,天津300072;天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室高新船舶与深海开发装备协同创新中心,天津300072;天津大学水利工程仿真与安全国家重点实验室高新船舶与深海开发装备协同创新中心,天津300072【正文语种】中文【中图分类】TU411土的形成是地壳原岩经过长时间的地质演变而形成的一种松散颗粒的集合体。

一、名词解释1 . 塑限答:粘性土从可塑状态转变为半固体状态的界限含水率，也就是可塑状态的下限含水率。

2 . 有效应力原理答:由外荷在研究平面上引起的法向总应力为σ，那么它必由该面上的孔隙力u 和颗粒间的接触面共同分担，即该面上的总法向力等于孔隙力和颗粒间所承担的力之和，即σ=σ’＋u。

3. 被动土压力答：当挡土墙向沿着填土方向转动或移动时，随着位移的增加墙后受到挤压而引起土压力增加，当墙后填土达到极限平衡状态时增加到最大值，作用在墙上的土压力称为被动土压力。

4 . 代替法答：代替法就是在土坡稳定分析重用浸润线以下，坡外水位以上所包围的同体积的水重对滑动圆心的力矩来代替渗流力对圆心的滑动力矩。

5 . 容许承载力答：地基所能承受的最大的基底压力称为极限承载力，记为fu．将f 除以安全系数fs 后得到的值称为地基容许承载力值fa,即fa＝f/fs6. 最优含水率答：对于一种土，分别在不同的含水率下，用同一击数将他们分层击实，测定含水率和密度然后计算出干密度，以含水率为横坐标，以干密度为纵坐标，得到的压实曲线中，干密度的随着含水率的增加先增大后减小．在干密度最大时候相应的含水率称为最优含水率。

7. 前期固结应力答：土在历史上曾受到的最大有效应力称为前期固结应力。

8. 粘土的残余强度答：粘性土在剪应力作用下，随着位移增大，超固结土是剪应力首先逐渐增大，而后回降低，并维持不变；而正常固结土则随位移增大，剪应力逐渐增大，并维持不变，这一不变的数值即为土的残余强度。

9. 频率曲线答：粒组频率曲线：以个颗粒组的平均粒径为横坐标对数比例尺，以各颗粒组的土颗粒含量为纵坐标绘得。

10. 塑性指数答：液限和塑限之差的百分数（去掉百分数）称为塑限指数，用Ip 表示，取整数，即：Ip=wL－Wp。

塑性指数是表示处在可塑状态的土的含水率变化的幅度。

11. 超固结比答：把土在历史上曾经受到的最大有效应力称为前期固结应力，以pc 表示；而把前期固结应力与现有应力po’之比称为超固结比OCR，对天然土，OCR>1 时，该土是超固结土，当OCR ＝1 时，则为正常固结土。

精心整理《土力学》作业答案第一章土粒直径以毫米计习题1-1颗粒大小级配曲线由级配曲线查得：d60=0.45，d10=0.055，d30=0.2；C u>5，1<C c<3；故，为级配良好的土。

（2）确定不均匀系数Cu 及曲率系数Cv ，并由Cu 、Cv 判断级配情况。

解：1—3d 其密度?和含水量W 。

解：111===s v V V e ；3/33.1266.2cm g V M s d ===ρ； 3/83.12166.2cm g V M M w s =+=+=ρ； %6.3766.21===s w M M ω。

1—4在某一层土中，用容积为72cm 3的环刀取样，经测定，土样质量129.1g ，烘干后质量121.5g ，土粒比重为2.70，问该土样的含水量、密度、饱和密度、浮密度、干密度各是多少？ 解：V s V V =ω=ρsat ρ'=ρ[或d ρ1— 365.04.083.14.1=-=s V ；74.2365.01===w s s s V M G ρ； 10.1365.04.0===s v V V e 。

1—6某科研试验，需配制含水量等于62%的饱和软土1m 3，现有含水量为15%、比重为2.70的湿土，问需湿土多少公斤？加水多少公斤？ 解：1m 3饱和软土中含土粒：t M s 01.17.2162.01=+=；折合%15=ω的湿土：kg t M M M M s w s 116016.1)15.01(01.1)1(==+⨯=+=+=ω；需要加水：kg t M M s w 475475.0)15.062.0(01.1)(12==-⨯=-=ωω。

1—7已知土粒比重为2.72，饱和度为37%，孔隙比为0.95，问孔隙比不变的条件下，饱和度提高到90%时，每立方米的土应加多少水？ 解：1m 3S r 提高到1m 31—8混成10%解：1V =解得：2V 1—9γ'，并求饱和度Sr 为75%时的重度γ和含水量w 。

《土力学》作业答案 第一章1—1根据下列颗粒分析试验结果，作出级配曲线，算出Cu 及Cv 值，并判断其级配情况是否良好。

小于某直径之土重百分数%土粒直径以毫米计习题1-1 颗粒大小级配曲线由级配曲线查得：d 60=0.45，d 10=0.055，d 30=0.2；18.8055.045.01060===d d C u 62.1055.045.02.026010230=⨯==d d d C cC u >5，1<C c <3；故，为级配良好的土。

要求：（1）绘出级配曲线；（2）确定不均匀系数Cu 及曲率系数Cv ，并由Cu 、Cv 判断级配情况。

解：土粒直径以毫米计小于某直径之土重百分数%习题1-2 颗粒大小级配曲线由级配曲线查得d 10、d 30、d 60，并计算C u 、C c ：1—3某土样孔隙体积等于颗粒体积，求孔隙比e 为若干？ 若Gs=2.66，求ρd =? 若孔隙为水所充满求其密度ρ和含水量W。

解：111===s v V V e ； /33.1266.2g V M s d ===ρ.12166.2V M M w s =+=+=ρ%6.3766.21===s w M M ω。

1—4在某一层土中，用容积为72cm 3的环刀取样，经测定，土样质量129.1g ，烘干后质量121.5g ，土粒比重为2.70，问该土样的含水量、密度、饱和密度、浮密度、干密度各是多少？解：3457.25.121cm G M V s s s ===；3274572cm V V V s V =-=-=；%26.60626.05.1215.1211.129==-==s w M M ω； 3/79.1721.129cm g V M ===ρ；3/06.2722715.121cm g V V M v w s sat =⨯+=+=ρρ；3/06.1724515.121'cm g V V M s w s =⨯-=-=ρρ；[或3/06.1106.2'cm g w sat =-=-=ρρρ]；3/69.1725.121cm g V M s d ===ρ。

土力学与地基基础简答题1、为什么粘性土主要在最优含水量下压实？答：大量工程实践经验表明，丢与过湿的粘性土进行碾压或夯实时，会出现软弹现象，土体难以压实，对于很干的土进行碾压或夯实也不能把土充分压实；只有在适当的含水量范围内即最优含水量下才能压实。

2、反映土的松密程度的指标主要有哪些？反映土中含水程度的指标主要有哪些？说明它们的物理意义？答：反映土的松密程度的指标主要有空隙比、相对密实度、标准灌入锤击数、土的密度等；反映土中含水程度的指标主要有含水量及饱和度、饱和密度等。

物理意义见教材P17 3、说明三相比例指标中1/(1+e)和e/(1+e)的物理概念。

答：令土粒体积为V S=1时，e=V v/V S，故空隙体积V v为e，总体积为V=V v+ V S=1+e，由此可知1/(1+e)表示土粒占总量的体积百分含量，即表示土的密实程度；e/(1+e)表示土的孔隙占土总量的体积百分含量，即表示土的孔隙率大小。

4、由粘性土I P大小和d s大小能分别得出什么结论？I P大小和d s大小有什么关系？答：粘性土I P大，说明土体粘力含量多，土体吸水能力强；d s大，由其定义及表达式可以说明土体中土粒含量多；对粘性土，I P大，土粒比重d s会相应增大。

（d s相对密度）5、评定密实度的常用指标有哪些？各适合于哪类土的评定？请表述密实度的变化对土的物理力学性质的影响？答：反映粗土粒的密实程度的指标主要有孔隙比、相对密实度、标准贯入锤击数；反映细粒土的密实程度的指标主要是稠度（即土的软硬程度）；一般情况下，粗粒土越迷失，细粒土越硬，则其强度越高，抗变形能力越好。

6、土的自重应力分布有何特点？地下水位的升降对自重应力有何影响？如何计算？答：土的自重应力沿深度呈增大趋势，在同一土层内部呈直线分布，直线的斜率为土层的重度，在个土层分界面及地下水位层面处出现转折。

地下水位上升，土的自重应力减小；地下水位下降，土的自重应力增加。

《土力学》习题第三部分判断题1.土的压缩模量为在侧限条件下土的竖向应力增量与竖向应变增量之比。

( )2.土的侧压力系数没有大于1的情况( )3.按规范法计算地基的沉降量时,地基压缩层厚度Zn 应满足的条件就是:cz z σσ2.0=的( )4.《建筑地基基础设计规范》(GBJ7—89)规定对某些二级建筑物可不做地基变形计算就是因为这些建筑物的变形问题不必考虑。

( )5.局部倾斜就是指单独基础内两端点沉降之差与此两点水平距离之比。

( )6.地基土层次固结变形速率与土层的厚度无关。

( )填空题1.天然地基中侧压力系数定义为 。

软粘上的侧压力系数大致在 之间,而超压密粘土的侧压力系数则可能 。

2.土的室内压缩试验的成果就是 。

3.土的e-P 压缩曲线与e-logP 压缩曲线都就是通过压缩(固结)试验得到的,但在试验方面的差别就是 。

4.土的压缩模量越小,其压缩性越 。

土的压缩系数越小,其压缩性越 。

5.地基土在荷裁作用下发生变形,可以认为其总沉降量通常由三部分组成,即沉降、 沉降与 沉降。

6.按《建筑地基基础设计规范》(GBl7—89)地基的沉降就是按 方法计算,压缩模量就是按 范围取值。

选择题1.前期固结压力小于现有覆盖土层自重应力的土称为( )。

(A)欠固结; (B)次固结 (C)正常固结 (D)超固结。

2.室内侧限压缩试验测得的e —P 曲线愈陡,表明该土样的压缩性( )。

(A)愈高, (B)愈低; (C)愈均匀; (D)愈不均匀3.某地基土的压缩模量Es ＝17MPa,此土为( )。

(A)高压缩性土; (B)中压缩性土;(C)低压缩性土; (D)一般压缩性土。

4.进行地基土载荷试验时,同一土层参加统计的试验点不应少于( )。

(A)二点; (B)三点; (C)四点; (D)六点。

5.饱与粘土层的瞬时沉降就是由于( )。

(A)地基土体积减少, (B)地基土中孔隙水排出;(C)地基土结构破坏, (D)地基土形状变化。

第四章 土的压缩性和地基沉降计算一、名 词 释 义1.角点沉降系数：单位均布矩形荷载在其角点处引起的沉降。

2.地基沉降计算深度：计算地基沉降时，超过基底下一定深度，土的变形可略去不计，该深度称为地基沉降计算深度。

3.压缩性：土在压力作用下体积缩小的特性。

4.固结：土的压缩随时间而增长的过程。

5.压缩曲线：室内土的侧限压缩试验结果，是土的孔隙比与所受压力的关系曲线。

6.压缩系数：反映土在一定压力作用下或在一定压力变化区间其压缩性大小的参数，其值等于e-p曲线上对应一定压力的切线斜率或对应一定压力变化区间的割线斜率。

7.压缩指数：采用半对数直角坐标绘制的p e log −压缩曲线，其后段接近直线，直线的斜率称为土的压缩指数。

8.压缩模量：土在完全侧限条件下的竖向附加压应力与相应的应变增量之比值。

9.变形模量：根据土体在无侧限条件下的应力应变关系得到的参数，定义同弹性模量，但由于变形模量随应力水平而异，加载和卸载时的值不同，故未称作弹性模量，而称为变形模量。

10.地基最终沉降量：地基土层在荷载作用下，达到压缩稳定时地基表面的沉降量。

11.应力比法：地基沉降计算深度取地基附加应力等于自重应力的20%处，在该深度以下如有高压缩性土，则继续向下取至10%处，这种确定沉降计算深度的方法称为应力比法。

12.平均附加应力系数：基底下一定深度范围内附加应力系数的平均值。

13.变形比法：由基底下一定深度处向上取规范规定的计算厚度，若计算厚度土层的压缩量不大于该深度土层总压缩沉降量的2.5%，即可确定该深度为地基沉降计算深度，这种确定地基沉降计算深度的规范方法称为变形比法。

14.前期固结压力：天然土层在历史上所经受过的最大固结压力。

15.正常固结土：历史上所经受过的最大固结压力等于现有覆盖土自重应力的土体。

16.超固结土：土体历史上曾经受过大于现有覆盖土自重应力的前期固结压力的土体。

17.欠固结土：指在目前自重应力下还未达到完全固结的土体，土体实际固结压力小于现有覆盖土自重应力。

先期固结压力的确定方法张家港晟泰克智能仪器有限公司杨熙章土的先期固结压力可以反映其应力历史。

具体来说先期固结压力是反映地质历史形成过程中土所承受的最大有效应力。

确定土的先期固结压力，一般以评价和确定建筑物地基的压密状态（固结状态）和应力历史，从而对建筑物地基的设计与施工更能符合客观实际。

土的压密（固结）状态，通常用超压密（超固结）比OCR表示。

先期固结压力PC与土的自重应力P0的比值为超压密比（超固结比）。

当PC/P0=1时，为正常压密，也称正常固结。

当PC/P01时，为超压密，也称超固结。

当PC/P01时，为欠压密，也称欠固结。

先期固结压力的形成过程是一个十分复杂的过程，在自然界里，由于地壳表面变动，如水流的冲刷，冰川的溶化，覆盖层厚度的增加，或人工开挖和大面积堆料或填土以及地壳升降、海水涨退等等。

另外气候条件的变化，如表面土层往往由于水分蒸发产生了干缩作用导致超压密状态，相反，由于地表水浸入使土体颗粒膨胀或湿陷使土体内应力平衡转化，有可能使原来超压密（视超压密）变为欠压密或正常压密状态。

先期固结压力PC的确定，通常用的方法是卡萨格兰特（Casagrande，1936年）依据室内圧缩曲线（e-lgP坐标曲线）寻找最小曲率半径然后以经验图解法求得，在此基础上陆续发表了波密斯特（Burmister，1942年）建议的确定PC方法、三笠氏CC 法，施默特曼（Schmertmann，1955年）以及国内一些学者和研究人员也相应地提出f 法，割线平移法以及快速固结试验法等等。

我们将在下面一一介绍这些方法，通过大量的研究试验表明，确定先期固结压力的方法，宜用几种方法同时进行，并在此基础上提出一个比较适当的数值PC。

下面具体介绍先期固结压力的确定方法：1、C法（即Casagrande法）将压缩试验的结果整理成e-lgP曲线，然后按下属步骤进行（见图2-1）：①在e-lgP曲线上作AB和CD公切线，在EF圆弧段内找出最小曲率半径的O 点，O点是通过EF圆弧段内作若干个切线的法线而获得最小曲率半径即OM为Rmin；②过O点作切线OH和平行于横坐标水平线OG；③作&ang;GOH的角平分线OI；④CD与OI的交点J，该点所对应的压力，即为先期固结压力PC。

土力学与根底工程习题及参考答案1单项选择题1粘性土的可塑性状态与流动状态的界限含水量是〔〕。

A、塑限B、液限C、塑性指数D、液性指数答案：B1.土的含水量的定义是〔〕。

A、水的重量与土体总重量之比 B、水的体积与土体总体积之比 C、水的重量与干土的重量之比答案：C2.粘性土随含水量增大呈现固态、半固态、可塑状态、流动状态；当粘性土含量减小，土体积不再发生变化时，土样应处于哪种状态？〔〕A.固体状态B.可塑状态C.半固体状态D.流动状态答案：A3.构造为蜂窝状的土是〔〕。

A.粉粒 B.砂砾C.粘粒 D.碎石答案：A4.地下水位下降将使得土中的自重应力增大的是什么位置的土层？〔〕A.地面以下B.变动后水位以下C.原水位以下D.不透水层以下答案：C5.土的饱和度是指〔〕之比。

A、土粒体积与孔隙体积B、土中水的体积与孔隙体积 C、土中水的体积与土粒体积答案：B6.土的级配中不均匀系数和曲率系数表达式中d60的含义是〔〕。

A、粒径为60mm的土的含量的百分数B、累积百分含量为60%的土的粒径C、百分含量为60%的土的粒径答案：B7.衡量土的颗粒级配是否良好，常用〔〕指标判定。

A.不均匀系数B.含水量C.标贯击数D.摩擦角答案：A8.对土骨架产生浮力作用的水是〔〕。

A.重力水B.毛细水C.强结合水 D.弱结合水答案：A9.当地下水自上向下渗流时,土层中骨架应力将〔〕。

A、不变B、减小C、增大答案：C10.地下水位以下的地基土层自重应力应按〔〕计算。

A、浮容重 B、饱和重度C、湿重度答案：A 利用"角点法〞叠加原理求解根底下任意深度处的附加应力时，以下说确的是〔〕。

A、该点必须落在新划分的根底焦点上B、L和B均为划分前的尺寸C、当点落在根底底面的边界上时，不需要用角点法答案：A 当地下水位下降时，土中的自重应力( )。

A、将增大 B、将减小 C、不变D、无法确定答案：A11.假设土体中的前期固结压力超过了现有的土自重应力，则该土为( )。