超固结土的一维固结计算参数及其测定

2005土力学期末考题

. A 西南交通大学2004—2005学年第二学期考试试卷 课程：土力学 自然班教学班姓名学号 一、解释或说明（每题2分，共10分） 1. 孔隙比 2. 相对密实度 3. 附加应力 4. 主动土压力 5. 前期固结压力

二、判断题（正确者在题后的括号中打“√”，错误者打“×”且不需改正。每题1分，共计 8分） 1．粘土矿物是化学风化的产物。 （ ） 2．粉土通常是单粒结构形式。 （ ） 3．土的压缩通常是土中孔隙减小及土颗粒压缩的结果。 （ ） 4．压缩模量是土在无侧限压缩时的竖向应力与应变之比。 （ ） 5．按太沙基一维固结理论，固结度与地表荷载大小无关。 （ ） 6．在直剪试验时，剪切破坏面上的剪应力并不是土样所受的最大剪应力。（ ） 7．地基的局部剪切破坏通常会形成延伸到地表的滑动面。 （ ） 8．墙背光滑是朗肯土压力理论的基本假设。 （ ） 三、单项选择题（每题2分，共30分） 1．当 时，粗粒土具有良好的级配。 A. 5u C ≥且13c C ≤≤ B. 5u C ≤且13c C ≤≤ C. 5c C ≥且13u C ≤≤ D. 5u C ≤或13c C ≤≤ 2．下列矿物质中，亲水性最强的是 。 A. 伊利石 B. 蒙脱石 C. 高岭石 D. 石英 3．对填土，我们可通过控制 来保证其具有足够的密实度。 A. s γ B. γ C. d γ D. sat γ 4．一块1kg 的土样，置放一段时间后，含水量由25%下降到20％，则土中的水减少了 kg 。 A. 0.06 B. 0.05 C. 0.04 D. 0.03 5. 在下列指标中，不可能大于1的指标是 。 A. 含水量 B. 孔隙比 C. 液性指数 D. 饱和度 6. 测得某粘性土的液限为40％，塑性指数为17，含水量为30%，则其相应的液性指数为 。 A. 0.59 B. 0.50 C. 0.41 D. 0.35

(完整版)土力学与地基基础习题集与答案第5章

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？【答】压缩系数压缩指数压缩模量 , 压缩系数压缩指数 压缩模量 2．通过现场（静）载荷试验可以得到哪些土的力学性质指标？【答】可以同时测定地基承 载力和土的变形模量 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？【答】土的弹性模量是指土体在侧限条件下瞬时压缩的应力应变模量。他的变形包括了可恢复的弹性变形和不可恢复的残余变形两部分。而室内固结实验和现场载荷试验都不能提供瞬时荷载，它们得到的压缩模量和变形模量时包含残余变形在内的。和弹性模量由根本区别。 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。【答】正常固结土（层）在历史上所经受的先期固结压力等于现有覆盖土重。超固结土（层）历史上曾经受过大于现有覆盖土重的先期固结压力。欠固结土（层）先期固结压力小于现有覆盖土重。 6．何谓先期固结压力？实验室如何测定它？【答】天然土层在历史上受过最大固结压力（指土体在固结过程中所受的最大竖向有效应力），称为先期固结压力，或称前期固结压力。先进行高压固结试验得到曲线，在用A.卡萨格兰德的经验作图法求得。 7．何谓超固结比？如何按超固结比值确定正常固结土？【答】在研究沉积土层的应力历史时，通常将先期固结压力与现有覆盖土重之比值定义为超固结比。 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？【答】现场原始压缩曲线是指现场土层在其沉积过程中由上覆盖土重原本存在的压缩曲线，简称原始压缩曲线。室内压缩试验所采用的土样与原位土样相比，由于经历了卸荷的过程，而且试件在取样、运输、试件制作以及试验过程中不可避免地要受到不同程度的扰动，因此，土样的室内压缩曲线不能完全代表现场原位处土样的孔隙比与有效应力的关系。施黙特曼提出了根据土的室内压缩试验曲线进行修正得到土现场原始压缩曲线。 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压缩系数、压缩指数、压缩模量。

《土力学》试卷(1)

土木工程专业《土力学》课程试卷一 一、单项选择题（每题2分，共30分） 1．当 时，粗粒土具有良好的级配。 A. 5u C ≥且13c C ≤≤ B. 5u C ≤且13c C ≤≤ C. 5c C ≥且13u C ≤≤ D. 5u C ≤或13c C ≤≤ 2．下列矿物质中，亲水性最强的是 。 A. 伊利石 B. 蒙脱石 C. 高岭石 D. 石英 3．对填土，我们可通过控制 来保证其具有足够的密实度。 A. s γ B. γ C. d γ D. sat γ 4．一块1kg 的土样，置放一段时间后，含水量由25%下降到20％，则土中的水减少了 kg 。 A. 0.06 B. 0.05 C. 0.04 D. 0.03 5. 在下列指标中，不可能大于1的指标是 。 A. 含水量 B. 孔隙比 C. 液性指数 D. 饱和度 6. 测得某粘性土的液限为40％，塑性指数为17，含水量为30%，则其相应的液性指数为 。 A. 0.59 B. 0.50 C. 0.41 D. 0.35 7. 地基表面作用着均布的矩形荷载，由此可知，在矩形的中心点以下，随着深度的增加，地基中的 。 A. 附加应力线性减小，自重应力增大 B. 附加应力非线性减小，自重应力增大 C. 附加应力不变，自重应力增大 D. 附加应力线性增大，自重应力减小 8. 饱和粘土层上为粗砂层，下为不透水的基岩，则在固结过程中，有效应力最小的位置在粘土层的 。 A. 底部 B. 顶部 C. 正中间 D. 各处（沿高度均匀分布） 9. 取饱和粘土土样进行固结试验，试样厚2cm ，30分钟后固结度达到90％。若实际饱和粘土层厚5m ，上、下均为粗砂层，则达到同样固结度所需的时间约为 年。 A. 14.27 B. 3.57 C. 1.78 D. 0.89 10. 某粘性土的粘聚力为20kPa ，内摩擦角为25o ，则进行单轴试验时，它所能承受的最大竖向压力为 kPa 。 A. 98.56 B. 62.78 C. 26.48 D.16.23

回填固结灌浆计算公式

回填固结灌浆计算公式文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]

灌浆工程计算式及其相关规定 回填·固结 析水率：浆液在静状态下由于水泥颗粒的沉淀作用而析出水的比率。是浆液稳定性的标 志。 析水率=析出清水体积(mL)/1000(mL) 浆液的水灰比: 体积比 已知浆液的水灰比，求浆液的密度（g/cm3） μ=μc(ω+1)/(μcω+1) 已知浆液的密度，求=浆液的水灰比： ω＝μc-μ/(μc(μ-1)) 式中μc－水泥的表观密度，g/cm3。 μ－浆液的密度，g/cm3。 ω－浆液的水灰比。 水泥浆液密度与水灰比关系对照表 水灰比越小，析水率越小，析水时间越长。 结石率：浆液析水后凝结形成的结石的体积占原浆液体积的百分数。（析水率＝1－结石率）

浆液用料的计算方法： 配制合比为水泥：黏士：砂：水＝ｘ：ｙ：ｚ：ｋ的水泥黏士砂浆，所需和种材料用量的计算式为： Wc=x×V/(x/μc+y/μe+z/μs+k/μw) We=y×V/(x/μc+y/μe+z/μs+k/μw) Ws=z×V/(x/μc+y/μe+z/μs+k/μw) Ww=k×V/(x/μc+y/μe+z/μs+k/μw) 式中 Wc－水泥的质量，kg We－黏士的质量，kg Ws－砂子的质量，kg Ww－水的质量，kg μc-水泥的密度，g/cm3 1 μe-黏士的密度，g/cm3 μs-砂子的密度，g/cm3 μw－水的密度，g/cm3 V －浆液的体积，L 水泥浆浓度变换时加料的计算： 水泥浆由稀变浓，需向原来的稀浆中加入水泥数量为： ΔWc＝μc(k1+k2)V/K2(1+k1μc) 水泥浆由浓变稀，需向原来的浓浆中加入水的数量为： ΔWw＝μc(k2-k1)V/(1+k1μc) 式中ΔWc－应加入的水泥量，kg

基坑降水对土体固结度计算的影响

浅析基坑降水对土体固结度计算的影响 摘要：本文介绍了基坑降水后土体固结度推算公式，以及基坑降水土体c、φ值的动态变化特征，为基坑支护工程提供理论依据，将有利于基坑工程的设计，保证基坑工程的安全。 关键词：基坑；降水；固结度 中图分类号：tv551.4文献标识码： a 文章编号： 土体固结度计算一直是岩土界研究的重要课题，太沙基提出了渗流固结理论一直沿用至今。如何在基坑降水过程中计算土体固结度，是人们一直研究的课题之一，本文将对此做一简单的推算。一、基坑降水后基坑土体固结度ut的计算 基坑降水前,基坑土体已经在原有自重压力下正常固结。降水后,在γwδh作用下再次渗流固结,土体固结度ut是随着时间的增长,逐步达到固结稳定。此时可以运用太沙基固结理论,进行固结度ut 的计算。设有一基坑,基坑土体渗透系数为k；压缩系数为a；孔隙比为e；降水幅度为δh；降水时间为t。根据太沙基渗流固结理论,可以求得基坑土体经过降水时间t后的固结度ut,具体步骤如下：(1)由已知基坑土体的渗透系数k、压缩系数a、孔隙比e及降幅δh和降水时间t求tv： 其中,=k(1+ e)γw·a (2)根据地下水类型确定的α值并求得的tv,用已有的固结度ut 与时间因素tv关系曲线,来查得相应的固结度ut。一般情况而言：

潜水降水属α=0情况;承压水降水属0<α<1情况;根据已求出的tv 值和α值查ut-tv关系曲线,可得到基坑土体的固结度ut(降水t时间后)。再根据ut可推求基坑土体c、φ值的大小。 二、基坑土体为任意固结度ut时的c、φ值推求 当进行不固结不排水剪切试验时,土体的固结度视ut= 0；固结不排水时,土体固结度ut=100%。深基坑降水的过程可将基坑侧壁土体视为由不固结不排水过程逐渐变为固结不排水过程。当降水时间为t时,土体固结度为ut(0

土力学考题

1、在自然状态下，土是由固体颗粒、 和 组成； 2、若土的粒径级配曲线较陡，则表示土的颗粒级配 ；反之，粒径级配曲线平缓，则表示土的颗粒级配 ； 3、土的三个基本指标 、 、 ； 4、粘性土的液性指数的表达式为 ； 5﹑土中应力按产生的原因可分为 和 ； 6、土的压缩系数a 越大，土的压缩性越 ，土的压缩指数C C 越 大，土的压缩性越 ； 7、地基最终沉降量的计算常采用 法和 法； 8、根据固结比OCR 的值可将天然土层划分为 、 、 和超固结土； 9、根据土体抗剪强度的库伦定律，当土中任意点在某一方向的平面上所受的剪应力达到土的抗剪强度时，就称该点处于 状态； 10、按挡土结构相对墙后土体的位移方向（平动或转动），可将土压力分为 、 、 ； 二、判断题 1、级配良好的土，较粗颗粒间的孔隙被较细的颗粒所填充，因而土的密实度较好。（ ） 2、粘性土的抗剪强度指标是指土体的粘聚力c 和内摩擦角φ。（ ） 3、在计算土的自重应力时，地下水位以下采用土的饱和重度。（ ） 4、在基底附加应力P 0作用下，基础中心点所在直线上附加应力随深度Z 的增大而减小，Z 的起算点为地基表面。（ ） 5、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曲线增大。（ ） 6、大量抽取地下水，造成地下水位大幅度下降，这将使建筑物地基的沉降减小。（ ） 7、三种土压力之间的大小关系为：a p E E E ＜＜0 。 （ ）

8、土中某点发生剪切破坏，剪破面上剪应力就是该点的最大剪应力，剪破面与大主应力面的夹角为45°+φ/2 。（） 9、墙背和填土之间存在的摩擦力将使主动土压力减小、被动土压力增大。（） 10、进行粘性土坡稳定分析时，常采用条分法。（） 三、选择题 1、孔隙比的定义表达式是（）。 A、e=V V/V s B、e=V V/V C、e=V w/V v D、e=V s/V v 2、不同状态下同一种土的重度由大到小排列的顺序是（） A．γsat>γ>γd>γ' B. γsat>γ'>γ>γd C. γd>γ>γsat>γ' D. γd>γ'>γ>γsat 3、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 4、土中自重应力起算点位置为：（） A、基础底面 B、天然地面 C、地基表面 D、室外设计地面 5、某场地表层为4m厚的粉质黏土，天然重度γ=18kN/m3，其下为饱和重度γsat=19 kN/m3的很厚的黏土层，地下水位在地表下4m处，经计算地表以下2m处土的竖向自重应力为（）。 A、72kPa B、36kPa C、16kPa D、38kPa 6、当摩尔应力圆与抗剪强度线相离时，土体处于的状态是：（） A、破坏状态 B、安全状态 C、极限平衡状态 D、主动极限平衡状态 7、计算时间因数时，若土层为单面排水，则式中的H取土层厚度的（）。 A、一半 B、1倍 C、2倍 D、4倍 8、用朗肯土压力理论计算挡土墙土压力时，适用条件之一是（）。 A、墙后填土干燥 B、墙背粗糙 C、墙背垂直、光滑 D、墙背倾 9、土体积的压缩主要是由于（）引起的。 A.孔隙水的压缩 B.土颗粒的压缩

高等土力学课后参考答案

第五章. 土的压缩与固结 概念与思考题 1．比奥（Biot）固结理论与太沙基－伦杜立克（Terzaghi-Randulic）扩散方程之间主要区别是什么？后者不满足什么条件？二者在固结计算结果有什么主要不同？ 答：主要区别：在太沙基-伦扩散方程推导过程中，假设正应力之和在固结与变形过程中是常数，太-伦扩散方程不满足变形协调条件。 固结计算结果：从固结理论来看，比奥固结理论可解得土体受力后的应力、应变和孔压的生成和消散过程，理论上是完整严密的，计算结果是精确地，太-伦法的应力应变计算结果和孔压计算结果精确。比奥固结理论能够反映比奥戴尔-克雷效应，而太沙-伦扩散方程不能。 但是，实际上，由于图的参数，本构模型等有在不确定性。无论采用哪种方法计算都很难说结果是精确的。 2．对于一个宽度为a的条形基础，地基压缩层厚度为H，在什么条件下，用比奥固结理论计算的时间－沉降(t-s)关系与用太沙基一维固结理论计算的结果接近？ 答案：a/H很大时 3．在是砂井预压固结中，什么是砂井的井阻和涂抹？它们对于砂井排水有什么影响？ 答：在地基中设置砂井时，施工操作将不可避免地扰动井壁周围土体，引起“涂抹”作用，使其渗透性降低；另外砂井中的材料对水的垂直渗流有阻力，是砂井内不同深度的孔不全等于大气压（或等于0），这被称为“井阻”。涂抹和井阻使地基的固结速率减慢。 4．发生曼德尔－克雷尔效应的机理是什么？为什么拟三维固结理论（扩散方程）不能描述这一效应？ 答：曼戴尔-克雷尔效应机理：在表面透水的地基面上施加荷重，经过短暂的时间，靠近排水面的土体由于排水发生体积收缩，总应力与有效应力均由增加。土的泊松比也随之改变。但是内部土体还来不及排水，为了保持变形协调，表层土的压缩必然挤压土体内部，使那里的应力有所增大。因此某个区域内的总应力分量将超过他们的起始值，而内部孔隙水由于收缩力的压迫，其压力将上升，水平总应力分量的相对增长（与起始值相比）比垂直分量的相对增长要大。 5．在堆载预压中，匀速线性加载40天施加100kPa均布荷载。问在40天时的固结度U1,与瞬时一次加载100kPa均布荷载以后20天的固结度U2相比，那个大？ 6．有两个多层地基土如图所示，都是上下双面排水。如果按照化引当量层法，它们的固结应当是完全相同的。你认为哪一个在相同时段的固结度大？哪一个比较适合用化引当量层法计算？解释为什么？ ①层土：粘土，k=2?10-8cm/s, Es=3MPa, ②层土：砂质粉土，k=5?10-5cm/s, Es=6MPa,

回填固结灌浆计算公式定稿版

回填固结灌浆计算公式 HUA system office room 【HUA16H-TTMS2A-HUAS8Q8-HUAH1688】

灌浆工程计算式及其相关规定 回填·固结 析水率：浆液在静状态下由于水泥颗粒的沉淀作用而析出水的比率。是浆液稳定性的标 志。 析水率=析出清水体积(mL)/1000(mL) 浆液的水灰比: 体积比 已知浆液的水灰比，求浆液的密度（g/cm3） ?μ=μc(ω+1)/(μcω+1) 已知浆液的密度，求=浆液的水灰比： ω＝μc-μ/(μc(μ-1)) 式中μc－水泥的表观密度，g/cm3。 μ－浆液的密度，g/cm3。 ω－浆液的水灰比。 水泥浆液密度与水灰比关系对照表

水灰比越小，析水率越小，析水时间越长。 结石率：浆液析水后凝结形成的结石的体积占原浆液体积的百分数。（析水率＝1－结石率） 浆液用料的计算方法： 配制合比为水泥：黏士：砂：水＝ｘ：ｙ：ｚ：ｋ的水泥黏士砂浆，所需和种材料用量的计算式为： Wc=x×V/(x/μc+y/μe+z/μs+k/μw) We=y×V/(x/μc+y/μe+z/μs+k/μw) Ws=z×V/(x/μc+y/μe+z/μs+k/μw) Ww=k×V/(x/μc+y/μe+z/μs+k/μw) 式中 Wc－水泥的质量，kg

We－黏士的质量，kg Ws－砂子的质量，kg Ww－水的质量，kg μc-水泥的密度，g/cm3 1 μe-黏士的密度，g/cm3 μs-砂子的密度，g/cm3 2.65 μw－水的密度，g/cm3 V －浆液的体积，L 水泥浆浓度变换时加料的计算： 水泥浆由稀变浓，需向原来的稀浆中加入水泥数量为： ΔWc＝μc(k1+k2)V/K2(1+k1μc) 水泥浆由浓变稀，需向原来的浓浆中加入水的数量为： ΔWw＝μc(k2-k1)V/(1+k1μc) 式中ΔWc－应加入的水泥量，kg ΔWw－应加入的水量，kg V－原来浆液的体积，L

非饱和土一维固结的半解析解

文章编号:100020887(2010)022*******Ζ应用数学和力学编委会,I SS N 100020887 非饱和土一维固结的半解析解 3 秦爱芳 1 ,　孙德安1,　谈永卫 2,3 (1.上海大学土木工程系,上海200072;(2.同济大学地下建筑与工程系,上海200092; 3.同济大学岩土及地下工程教育部重点实验室,上海200092) (郭兴明推荐) 摘要:　首先对Fredlund 的非饱和土一维固结理论进行简化,由得到的液相及气相的控制方程、 Darcy 定律及Fick 定律,经Lap lace 变换及Cayley 2Ha m ilt on 定理构造了顶面状态向量与任意深度处 状态向量间的传递关系;通过引入边界条件,得到了大面积瞬时加荷情况多种边界条件下Lap lace 变换域内的超孔隙水压力、超孔隙气压力及土层沉降的解;采用Cru mp 方法编制程序实现Lap lace 逆转换,得到了时间域内的超孔隙水压力、超孔隙气压力、土层沉降的半解析解;引用典型算例,对单面排水排气情况,与已有的解析解进行对比,验证其正确性;对单面排气不排水情况,与差分法结果进行对比进一步证明半解析解的正确性,并进行固结特性分析.该研究对非饱和土一维固结的研究具有重要的意义. 关　键　词:　一维固结;　非饱和土;　超孔隙水压力;　超孔隙气压力;　半解析解中图分类号:　T U44 文献标志码:　A DO I :10.3879/j .issn .100020887.2010.02.009 引 言 国外从20世纪60年代开始研究非饱和土固结问题,典型的有B light [1] ,Scott [2] ,Bar 2den [3],Fredlund 等[425]等提出的固结方程.20世纪90年代非饱和土固结问题是国内非饱和土 力学研究的热点,Yang (杨代泉)[6]、陈正汉[728]、Shen (沈珠江)[9]、殷宗泽[10] 等曾先后研究过非饱和土的固结理论,并提出了各自的见解.在非饱和土固结理论中比较完善也具有权威性的 是Fredlund [5]固结理论.秦爱芳等[11] 基于Fredlund 的非饱和土一维固结理论得到了大面积均布瞬时加载下顶面为透水透气面,底面为不透水不透气(单面排水排气)边界条件下非饱和土层一维固结的解析解.对于简单荷载及边界条件的Lap lace 逆变换问题,可直接利用Lap lace 变换表得到逆变换的解析表达式,而对于大部分荷载及边界条件(如以上荷载的其它边界条件),Lap lace 变换下的表达式极其复杂,难以直接进行Lap lace 逆变换得到其解析解,需要通过数值方法进行逆变换.本文对大面积均布瞬时加载的多种边界条件,首先推导出Lap lace 变换域内的超孔隙水压力、超孔隙气压力及土层沉降的解,然后采用Crump 方法编制程序实现La 2p lace 逆转换,得到其半解析解.这种半解析解方法避免了直接Lap lace 逆变换的困难,并可向 9 91　应用数学和力学,第31卷第2期　2010年2月15日出版 App lied Mathe matics and Mechanics Vol .31,No .2,Feb .15,2010 3 收稿日期:　2009206208;修订日期:　2009212228 作者简介:　秦爱芳(1966—),女,山西人,副教授,博士生(联系人.Tel:+86221256336014; E 2mail:qinaifang@21cn .com ).

固结系数的测定

试验三 固 结 系 数 的 测 定 1.通过试验测定试样的固结系数，用以计算地基土体受荷载后的固结度及固结时间。 2.测定固结系数所用仪器设备与固结试验相同 3.试样的切取与安装与固结试验相同，加预压荷载后测微表调零。 4.进行试验 (1)施加第一级荷载，一般为25kPa 或50kPa ，加荷的同时，开动秒表，记录测微计读数，测记时间为6"，15"，1'，2'15"，4'，6'15"，9'，12'15"，16'，20'15"，25'，30'15"，36'，42'15"，49'，64'，100'，200'，400'，23h ，24h ，至稳定为止。 (2)重复上述步骤继续加荷P 2=100kPa ，P 3=200kPa ，P 4=400kPa (3)读数完成后拆除测微计，卸下砝码从固结容器内取出环刀与土样，用滤纸吸去附在土样表面及环刀外水份，称环刀加土质量以求试验后的密度。 (4)将环刀中的土样推出，从其中内部取两试样，测定试验后的含水率。 5.计算及绘图 (1)时间平方根法： 对P 1=100kPa ，以变形为纵坐标，时间平方根为横坐标，绘制变形与时间平方根关系曲线（如图3-1）。延长曲线开始段的直线，交纵坐标于ds 。ds 为理论零点，过ds 作另一直线，令其横坐标为前一直线横坐标的1.15倍，那么后一直线与t d -曲线交点所对应的时间的平方即为试样固结度达90%。所需的时间 t 90。 该级压力下的固结系数按下式计算： 式中：Cv —固结系数，cm 2/s h —最大排水距离，等于某级压力下试样的初始和终了高度的平均值，cm ； 图3-1 时间平方根法求t 90 (2)时间对数法： 对某一级压力，以变形为纵坐标，时间的对数为横坐标，绘制变形与时间对数关系曲线，（如图3-2）。在曲线的开始段，选任一时间t 1，查得相应的变形值d 1，再取时间t 2=t 1/4，查得相对应的变形值d 2，则2d 2-d 1即d 01；另取一时间依同法求得d 02、d 03、d 04等，取其平均值为理论零点d s ，延长曲线中部的直线段和通过9028480t h .C v =

土力学一维固结理论例题

一维固结理论例题 1 某饱和软粘土层，厚10 m ，在外荷载作用下产生的附加应力沿土层深度 分布简化为梯形，其下为不透水层。已知该土层初始孔隙比0.85e =，压缩系 数422.510/a m kN -=?，渗透系数25/k mm y =，求加荷1年后的沉降量。透 水面1200a P kP =，不透水面2100a P kP =。 t ～T 解：饱和软粘土层最终沉降量： 422001002.5102101020.3110.85 a P s H cm e -+????==??=++ 固结系数：324(1)2510(10.85)18.5/2.51010 V w k e C m y a γ--+??+===?? 时间因数：22 18.510.18510V V C t T H ??=== 据0.185V T =查表得固结度0.60t U = 1年后的沉降量：0.6020.312.18t t s U s cm =?=?=

一维固结理论例题 2 某饱和粘土层的厚度为10m ，在大面积（2020m m ?）荷载0120p kPa =作用下，土层的初始孔隙比为0 1.0e =，压缩系数10.3a MPa -=，渗透系数18/k mm a =。按粘土层在单面和双面排水条件下分别求：（1）加荷1a 时的沉降量；（2）沉降量达140mm 所需的时间。 【解】（1）加荷1a 时的沉降量 粘土层最终沉降量： 3 300.310120********* 1.0 z a s H mm e σ-?==???=++ 竖向固结系数： 3203(1)1810(1 1.0)12/0.31010 v w k e C m a a γ--+?+===?? 单面排水情况下： 时间因数 221210.1210 v v C t T H ??===，查曲线得固结度40%t U =， 加荷1a 时的沉降量 0.418072t s mm =?= 双面排水情况下： 时间因数 221210.485 v v C t T H ??===，查曲线得固结度75%t U =， 加荷1a 时的沉降量 0.75180135t s mm =?= （2）求沉降量达140mm 所需的时间 由固结度的定义得： 1400.78180 t t s U s ∞===，查曲线得0.53v T = 单面排水情况下：22 0.5310 4.412 v v T H t a C ??=== 双面排水情况下：22 0.535 1.112 v v T H t a C ??===

临时固结计算

8临时固结计算 单单幅主墩临时固结设计为每侧4根直径800×10mm钢管混凝土柱加钢筋与梁体进行临时固结。为方便现场施工拟更改为在墩身设置0.4×3.5m×3尺寸的混凝土临时支座加28钢筋与梁体联接形成临时固结的方式。 图8.1 临时固结布置图 8.1 工况分析 考虑正常施工的情况，即以下两种工况。 工况1：悬浇节段工况，即在浇筑混凝土时，考虑施工机具荷载和风荷载的不对称作用，不同步浇筑节段混凝土的重量差为20t（8m3）。 工况2：挂篮行走工况，即在挂篮行走时，考虑施工机具荷载和风荷载的不对称作用的同时，不同步移动挂篮。 两种工况的荷载分别计算，不会同时产生。 偶然作用下，非正常状况出现时，考虑以下工况。 工况3：P23#墩在悬浇10块段时，以单侧挂篮掉落为最不利状态。 8.2 正常施工分析 临时固结荷载为竖向荷载和不平衡弯矩。竖向荷载计算如下： 临时支墩所承受的竖向力为混凝土自重，考虑人群机械及冲击荷载， 则: 混凝土重量为:4895.7t，（0号块和2倍的1至10号块） 菱形挂篮及模板重量为120t,则竖向荷载为:

1200×2+48957=51357kN 最大不平衡弯矩计算考虑的不平衡荷载有: （1）一侧混凝土自重超重5%； （2）一侧施工线荷载为0.48kN/m2,另一侧为0.24KN/m2（即考虑机具、人群荷载）； （3）施工挂篮的动力系数,一侧采用1.2,另一侧采用0.8； （4）另一侧风向上吹,按风压强度W=0.25kPa； （5）节段浇筑不同步引起的偏差,控制在20t(8m3)以下； （6）挂篮行走不同步，挂篮自重120t。 根据工况分析及规范要求，可得荷载组合： 组合一:(1)+(2)+(3)+(4) 组合二:(1)+(2)+(3)+（5） 组合三:(1)+(2)+(4)+（6） 为简化计算，箱梁单侧混凝土偏载的5%重量按均布荷载施加在连续梁上，以最远端的10号块为计算节段,其自重为168.5t,距离墩中心为45.7m，则： (1) 24478.5×5%=1223.9kN (2)(0.48-0.24)=0.24kN/m2 (3)120×10×（1.2-0.8）=480kN (4) 0.25kN/m2 （5）20×10=200kN （6）120×10=1200kN 组合一:M=1223.9×22.85+0.24×21.25×45.7×22.85+480×45.7+0.25×21.25×45.7×22.85=60775.3kN.m 组合二:M=1223.9×22.85+0.24×21.25×45.7×22.85+480×45.7+200×40.9=63407.8kN.m 组合三:M=1223.9×22.85+0.24×21.25×45.7×22.85+0.25×21.25×45.7×22.85+1200×4.8=44599.3kN.m 按照设计文件要求，临时固结措施要承受中支点处最大不平衡弯矩63407.8KN.m及相应竖向支反力52780.9KN，检算时取设计与计算的较大值，即

土的压缩性和固结理论

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

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。 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.

《土力学》第六章习题集及详细解答

《土力学》第六章习题集及详细解答 第6章土中应力 一填空题 1．分层总和法计算地基沉降量时，计算深度是根据应力和应力的比值确定的。 2．饱和土的有效应力原理为：总应力σ=有效应力σˊ+孔隙水压力u ，土的和只随有效应力而变。地下水位上升则土中孔隙水压力有效应力。 3．地基土层在某一压力作用下，经历时间t所产生的固结变形量与最终固结变形量之比值称为。 二选择题 1．对非压缩性土，分层总和法确定地基沉降计算深度的标准是（ D ）。 (A) ；(B) ；(C) ；(D) 2．薄压缩层地基指的是基底下可压缩土层的厚度H与基底宽度b的关系满足（ B ）。 (A) ；(B) ；(C) ；(D) 3．超固结比的土属于（ B ）。 (A) 正常固结土；(B) 超固结土；(C) 欠固结土；(D) 非正常土 4．饱和黏性土层在单面排水情况下的固结时间为双面排水的（ C ）。 (A) 1倍；(B) 2倍；(C) 4倍；(D) 8倍 5．某黏性土地基在固结度达到40%时的沉降量为100mm，则最终固结沉降量为（ B ）。 (A) 400mm ； (B) 250mm ； (C) .200mm ； (D) 140mm 6．对高压缩性土，分层总和法确定地基沉降计算深度的标准是（ C ）。 (A) ；(B) ；(C) ；(D) 7．计算时间因数时，若土层为单面排水，则式中的H取土层厚度的（ B ）。 (A)一半； (B) 1倍； (C) 2倍； (D) 4倍 8．计算地基最终沉降量的规范公式对地基沉降计算深度的确定标准是（ C ）。 (A) ；(B) ；(C) ；(D)

9．计算饱和黏性土地基的瞬时沉降常采用（ C ）。 (A) 分层总和法； (B) 规范公式； (C) 弹性力学公式； 10．采用弹性力学公式计算地基最终沉降量时，式中的模量应取（ A ） (A) 变形模量； (B) 压缩模量； (C) 弹性模量； (D) 回弹模量 11．采用弹性力学公式计算地基瞬时沉降时，式中的模量应取（ C ）。 (A) 变形模量； (B) 压缩模量；(C) 弹性模量；(D) 回弹模量 12．当土处于正常固结状态时，其先期固结压力与现有覆盖土重的关系为（ B ）。 (A) ； (B) ；(C) ； 13．当土处于欠固结状态时，其先期固结压力与现有覆盖土重的关系为（ C ）。 (A) ； (B)； (C)； 14．已知两基础形状、面积及基底压力均相同，但埋置深度不同，若忽略坑底回弹的影响，则（ C ）。 (A)两基础沉降相同； (B)埋深大的基础沉降大； (C)埋深大的基础沉降小； 15．埋置深度、基底压力均相同但面积不同的两基础，其沉降关系为（ B ）。 (A)两基础沉降相同； (B)面积大的基础沉降大； (C)面积大的基础沉降小；16．土层的固结度与所施加的荷载关系是（ C ）。 (A)荷载越大，固结度也越大 (B)荷载越大，固结度越小 (C)固结度与荷载大小无关 17．黏土层在外荷载作用下固结度达到100%时，土体中（ D ）。 (A)只存在强结合水； (B)只存在结合水 (C)只存在结合水和毛细水；(D) 有自由水 18．有两个黏土层，土的性质相同，土层厚度与排水边界条件也相同。若地面瞬时施加的超荷载大小不同，则经过相同时间后，两土层的平均孔隙水压力（ A ）。 (A)超荷载大的孔隙水压力大； (B)超荷载小的孔隙水压力大； (C)一样大 三、判断改错题 1．×，改“偏大”为“偏小”。 2．×，改“角点”为“中心点” 3．×，应取与土层自重应力平均值相对应的孔隙比 4．×，对一般土，应为；在该深度以下如有高压缩性土，则应继续向下计算至 处。 5．×，压缩模量应按实际应力段范围取值。 6．√ 7．×，沉降偏大的原因时因为弹性力学公式时按均质的线性变形半空间的假设得到的，而实际上地基常常是非均质的成层土。 8．√

太沙基理论

3．太沙基的一维渗流固结理论 太沙基（K．Terzaghi，1925）一维固结理论可用于求解一维有侧限应力状态下，饱和粘性土地基受外荷载作用发生渗流固结过程中任意时刻的土骨架及孔隙水的应力分担量，如大面积均布荷载下薄压缩层地基的渗流固结等。 （1）基本假设 l）土是均质的、完全饱和的； 2）土粒和水是不可压缩的； 3）土层的压缩和土中水的渗流只沿竖向发生，是单向（一维）的； 4）土中水的渗流服从达西定律，且土的渗透系数k和压缩系数a在渗流过程中保持不变； 5）外荷载是一次瞬时施加的。 需了解饱和土的一维渗流固结过程可观看如下一维渗流固结过程演示。 观看动画观看动画 单面排水情况双面排水情况（2）一维固结微分方程 太沙基一维固结微分方程可表示为如下形式： (4-24)

式中C V称为土的竖向固结系数，cm2/s，其值为： 上述固结微分方程可以根据土层渗流固结的初始条件与边界条件求出其特解,当附加应力σz 沿土层均匀分布时孔隙水压力υ(z,t)的解答如下： (4-25) 式中m为奇正整数（1，3，5，……）；T V为时间因数，即： H为孔隙水的最大渗径，单面排水条件下为土层厚度，双面排水条件下为土层厚度之半。 一维固结的初始条件与边界条件 1. 单面排水土层中的初始条件与边界条件 当初始孔隙水压力沿深度为线性分布时，定义土层边界应力比为 式中p 1为排水面边界处应力，p 2 为不排水面边界处应力。 υ=0

2. 双面排水土层中的初始条件与边界条件 当初始孔隙水压力沿深度为线性分布时，定义土层边界应力比为 式中p 1为上边界处应力，p 2 为下边界处应力。