大面积堆载沉降计算
河海土力学习题
第一章思考题11-1 什么叫土？土是怎样形成的？粗粒土和细粒土的组成有何不同？1-2 什么叫残积土？什么叫运积土？他们各有什么特征？1-3 何谓土的级配？土的粒径分布曲线是怎样绘制的？为什么粒径分布曲线用半对数坐标？1-4 何谓土的结构？土的结构有哪几种类型？它们各有什么特征？1-5 土的粒径分布曲线的特征可以用哪两个系数来表示？它们定义又如何？1-6 如何利用土的粒径分布曲线来判断土的级配的好坏？1-7 什么是吸着水？具有哪些特征？1-8 什么叫自由水？自由水可以分为哪两种？1-9 什么叫重力水？它有哪些特征？1-10 土中的气体以哪几种形式存在？它们对土的工程性质有何影响？1-11 什么叫的物理性质指标是怎样定义的？其中哪三个是基本指标？1-12 什么叫砂土的相对密实度？有何用途？1-13 何谓粘性土的稠度？粘性土随着含水率的不同可分为几种状态？各有何特性？1-14 何谓塑性指数和液性指数？有何用途？1-15 何谓土的压实性？土压实的目的是什么？1-16 土的压实性与哪些因素有关？何谓土的最大干密度和最优含水率？1-17 土的工程分类的目的是什么？1-18 什么是粗粒土？什么叫细粒土？1-19 孔隙比与孔隙率是否是一回事？说明理由，并导出两者之间的关系式。
1-20 试述粘性土液性指数的定义、简要的测定方法，以及如何根据其大小来确定粘性土所处的物理状态？习题11-1有A、B两个图样，通过室内实验测得其粒径与小于该粒径的土粒质量如下表所示，试绘出它们的粒径分布曲线并求出u C和c C 值。
A土样实验资料（总质量500g）粒径d（mm） 5 2 1 0.5 0.25 0.1 0.075 小于该粒径的质量（g）500 460 310 185 125 75 30B土样实验资料（总质量30g）粒径d（mm）0.075 0.05 0.02 0.01 0.005 0.002 0.00130 28.8 26.7 23.1 15.9 5.7 2.1小于该粒径的质量（g）1-2 从地下水位以下某粘土层取出一土样做实验，测得其质量为15.3g，烘干后质量为10.6g，土粒比重为2.70，求试样的含水率、孔隙比、孔隙率、饱和密度、浮密度、干密度及其相应的重度。
注册岩土案例计算常用公式(第3章 桩基础)
第3章 桩基础3.1 负摩阻力及其引起的下拉荷载的计算1）符合下列条件之一的桩基，当桩周土层产生的沉降超过基桩的沉降时，在计算基桩承载力时应计入桩侧负摩阻力：a 、桩穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土、液化土层进入相对较硬土层时；b 、桩周存在软弱土层，邻近桩侧地面承受局部较大的长期荷载，或地面大面积堆载(包括填土）时；c 、由于降低地下水位，使桩周土中有效应力增大，并产生显著压缩沉降时。
2）桩周土沉降可能引起桩侧负摩阻力时,应根据工程具体情况考虑负摩阻力对桩基承载力和沉降的影响；当缺乏可参照的工程经验时，可按下列规定验算: 1、对于摩擦型基桩可取桩身计算中性点以上侧阻力为零,并可按下式验算基桩承载力:k a N R ≤ (3.1—1）式中,k N ——荷载效应标准组合轴心竖向力作用下,基桩或复合基桩的平均竖 向力(kN )；a R ——单桩竖向承载力特征值(kN ）.b 、对于端承型基桩除应满足式(3。
1—1）的要求外，尚应考虑负摩阻力引起基桩的下拉荷载ng Q ，并可按下式验算基桩承载力：nk g a N Q R +≤ （3。
1—2）c 、当土层不均匀或建筑物对不均匀沉降较敏感时，尚应将负摩阻力引起的下拉荷载计入附加荷载验算桩基沉降。
注：本条中基桩的竖向承载力特征值a R 只计中性点以下部分侧阻值及端阻值。
表3.1-1 中性点深度n l注：10,n l l -—分别为自桩顶算起的中性点深度和桩周软弱土层下限深度；2桩穿过自重湿陷性黄土时，n l 可按表列值增大10%（持力层为基岩除外）； 3当桩周土层固结与桩基固结沉降同时完成时，取0n l =；4当桩周土层计算沉降量小于20mm 时，n l 应按表列值乘以0.4-0.8折减。
nsi ni i q ξσ=⋅' （3.1-3）当填土、自重湿陷性黄土湿陷、欠固结土层产生固结和地下水降低时：i i γσσ'='当地面分布大面积荷载时：i i p γσσ'=+'1112i i m m i i m z z γσγγ-='=⋅∆+⋅∆∑ (3。
第四章土的压缩性与沉降计算
1－承压板 载荷试验图
5－支墩
6－堆载
（2）土的变形模量：
土体在无侧向约束条件下，竖向应力与竖向应变的比值。竖向应变 中包括弹性应变和塑性应变，称之为变形模量。
变形模量可以由现场静荷载试验或旁压试验测定。
六
弹性模量
弹性模量是指正应力与弹性（即可恢复）正应变的比值， 通常用E来表示。 一般采用三轴仪进行三轴重复压缩试验，得到的应力-应 变曲线上的初始切线模量Ei或再加荷模量Er作为弹性模量。 在计算饱和粘性土地基上瞬时加荷所产生的瞬时沉降时， 一般应采用弹性模量。
◇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、体积压缩系数。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。
第三节 地基沉降量计算
计算目的：在建筑设计中需预知该建筑物建成后将产生的 最终沉降量、沉降差、倾斜和局部倾斜，判断地基变形值 是否超出允许的范围，以便在建筑物设计时，为采取相应
的工程措施提供科学依据，保证建筑物的安全。
计算方法： 分层总和法 《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2002)推荐法 弹性力学方法
土质地基在荷载作用下，总是要产生变形 的这是由于土体的压缩性引起的。 地基沉降一般包括瞬时沉降、固结沉降和 次固结沉降 瞬时沉降：加荷载瞬时仅由土体的形状变 化产生的沉降 固结沉降：由于土体排水压缩产生的沉降 次固结沉降：由土体骨架蠕变产生的沉降
桩侧负摩阻力的计算
桩侧负摩阻力的计算一、 规范对桩侧负摩阻力计算规定符合下列条件之一的桩基，当桩周土层产生的沉降超过基桩的沉降时，在计算基桩承 载力时应计入桩侧负摩阻力：1、 桩穿越较厚松散填土、自重湿陷性黄土、欠固结土、液化土层进入相对较硬土层时；2、 桩周存在软弱土层，邻近桩侧地面承受局部较大的长期荷载，或地面大面积堆载（包括 填土）时；3、 由于降低地下水位，使桩周土有效应力增大，并产生显著压缩沉降时。
4、 桩周土沉降可能引起桩侧负摩阻力时，应根据工程具体情况考虑负摩阻力对桩基承载力 和沉降的影响；当缺乏可参照的工程经验时，可按下列规定验算。
① 对于摩擦型基桩，可取桩身计算中性点以上侧阻力为零，并可按下式验算基桩承载力：N k 乞 R a（ 7-9-1）② 对于端承型基桩，除应满足上式要求外，尚应考虑负摩阻力引起基桩的下拉荷载，并 可按下式验算基桩承载力：N k Q g <Ra（ 7-9-2）③ 当土层不均匀或建筑物对不均匀沉降较敏感时，尚应将负摩阻力引起的下拉荷载计入 附加荷载验算桩基沉降。
注：本条中基桩的竖向承载力特征值只计中性点以下部分侧阻值及端阻值。
二、 计算方法桩侧负摩阻力及其引起的下拉荷载，当无实测资料时可按下列规定计算： 1、中性点以上单桩桩周第 i 层土负摩阻力标准值，可按下列公式计算：q ?i = ni ；「i（ 7-9-3）当填土、自重湿陷性黄土湿陷、欠固结土层产生固结和地下水降低时：i 71ri -mm i 厶i m =2（7-9-3 ）〜（7-9-5）式中：q ?i ――第i 层土桩侧负摩阻力标准值；当按式（7-9-3）计算值大于正摩阻力标准值时，取正摩阻力标准值进行设计；-ri ――由土自重引起的桩周第i 层土平均竖向有效应力；桩群外围桩自地面算起，桩群内部桩自承台底算起;当地面分布大面积荷载时：；★二p • c ri(7-9-4) 其中， (7-9-5)Ci ■――桩周第i层土平均竖向有效应力；i, m――分别为第i计算土层和其上第 m土层的重度，地下水位以下取浮重度;.'■■Zi ---- 第 i 层土、第 m层土的厚度；p――地面均布荷载；桩周第i层土负摩阻力系数，可按表 7-9-1取值;表7-9-1 负摩阻力系数匕土类5土类5饱和软土0.15 〜0.25 砂土0.35 〜0.50粘性土、粉土0.25 〜0.40 自重湿陷性黄土0.20 〜0.35②填土按其组成取表中同类土的较大值；2、考虑群桩效应的基桩下拉荷载可按下式计算：nQ f 二n 八側（7-9-6）(7-9-7)式中，n ――中性点以上土层数；l i――中性点以上第i土层的厚度；n ――负摩阻力群桩效应系数；S ax, S ay ――分别为纵横向桩的中心距；q S?――中性点以上桩周土层厚度加权平均负摩阻力标准值；m――中性点以上桩周土层厚度加权平均重度（地下水位以下取浮重度）。
大面积堆载对桩基负摩阻力的影响
参考文献 [1] 孔纲强.负摩阻力作用下桩基中性点位置，下拽力及下拽
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大面积单侧堆载对高速铁路桥梁墩台影响的数值分析
大面积单侧堆载对高速铁路桥梁墩台影响的数值分析董亮;牛斌;谷牧;李东昇【摘要】Based on the actual geological conditions and the case of a high adjacent surcharge loads,a three-dimensional high speed railway bridge pier-foundation-soil interaction finite element model was established with ABAQUS. Soils were assumed elastic ( large deformation) and simulated with a ideal elastic-plastic model. The deformation and stress characteristics of bridge pier subjected to adjacent surcharge loads were analyzed respectively, including the deformation of pier top,the variations of the lateral deformation and the lateral stress along the depth of pile foundation and soils,etc. Results indicated that the single adjacent surcharge loads was the main factor to cause lateral deformation of bridge pile foundation. T wo cases were studied: the clay layer of soil foundation was assumed ideal elastic-plastic or elastic. T he lateral stress at bridge pier top was significantly greater in the former case than that in the latter,and it was closer to the measured results. T his suggested that plastic deformation occurred in the soil and the pile foundation became declining. Finally,the numerical results were provided to propose the theoretical basis for the behavior and treatment measures.%基于某高速铁路桥梁实际地质条件和现场堆载情况，运用 ABAQUS 有限元软件建立高速铁路桥梁墩台、基础及地基土相互作用有限元模型，分别假设地基土为弹性(大变形)和理想弹塑性，分析了桥梁墩台在大面积单侧堆载作用下的受力变形特性，包括墩顶中心变形、地基与桩基侧向变形沿深度变化、地基与桩基侧向应力沿深度变化等。
地下室顶板堆载方案
地下室顶板堆载方案一、工程概述本工程地下室顶板面积较大，为满足施工期间材料堆放及运输车辆通行的需求，需对地下室顶板进行堆载。
地下室顶板结构设计承载力为_____kN/㎡，在进行堆载前，需对顶板的承载能力进行核算，并制定合理的堆载方案，以确保地下室顶板的结构安全。
二、堆载区域划分根据施工总平面布置图及现场实际情况，将地下室顶板堆载区域划分为材料堆放区、车辆通行区及临时加工区。
1、材料堆放区：主要用于堆放钢材、木材、砌体等建筑材料，应设置在地下室顶板柱网较密集、承载能力较强的区域。
2、车辆通行区：供运输车辆行驶，应避开地下室顶板的后浇带、预留洞口等薄弱部位，并保证道路宽度满足车辆转弯半径要求。
3、临时加工区：用于进行钢筋加工、模板制作等作业，应选择在通风良好、排水顺畅的位置。
三、堆载材料及荷载计算1、钢材：每捆钢材重量约为_____吨，堆放高度不超过_____米，按_____的堆放系数计算，每平方米堆载重量约为_____kN。
2、木材：每立方米木材重量约为_____kN，堆放高度不超过_____米，每平方米堆载重量约为_____kN。
3、砌体：每立方米砌体重量约为_____kN，堆放高度不超过_____米，每平方米堆载重量约为_____kN。
4、运输车辆：满载时车辆自重约为_____吨，载重约为_____吨，车轮着地面积约为_____㎡，计算得出车轮对地下室顶板的局部荷载约为_____kN/㎡。
根据上述计算结果，确定各堆载区域的最大允许堆载重量，并在相应位置设置明显的标识牌。
四、堆载方式及要求1、材料堆放应采用平铺方式，严禁集中堆载。
不同类型的材料应分开堆放，并保持一定的间距，以方便取用。
2、对于重量较大的材料，如钢材，应在底部设置垫木，以增大受力面积，减小对地下室顶板的压强。
3、车辆在地下室顶板上行驶时，应限速慢行，避免急刹车和急转弯。
车辆停放时，应选择在指定的停车区域，严禁随意停放。
4、临时加工区的设备应固定牢固，避免在使用过程中发生移动或振动，对地下室顶板造成不利影响。
土力学计算题整理
1 . 某一取自地下的试样，用环刀法测定其密度。
环刀的体积为60cm 3，环刀质量为50g ，环刀加湿土质量为172.5g ，环刀加干土质量为152.0g ，试计算该土样的含水率、天然密度、干密度。
（6分）2 . 某砂土地基中间夹有一层厚2m地下水位在地面以下2m 21kN/m 3，湿重度19kN/m 3。
粘土层的天然孔隙比饱和重度20kN/m 3，压缩指数Cc=0.4，固结系数×10-4层cm/s 。
今在地面大面积堆载100kPa 。
（1施加瞬时，测压管水头高出地下水位多少米？（2） 粘土层压缩稳定后，图中h 等于多少米？（3）试计算粘土层的最终压缩量（不必分层）。
（4） 堆载施加30天后，粘土层压缩量为多少？（假定土层平均固结度可用vT eU 42281ππ--=确定）（12分）3. 对一完全饱和的正常固结土试样，为了模拟其原位受力状态，先在周围压力σｃ=100ＫＰａ作用下固结，然后再在Δσ3＝０的情况下进行不排水剪试验。
若该土的固结不排水强度指标2m4m 砂土层φcu=20°，破坏时的大主应力σ1应为多大?，同时测出破坏时的孔隙水应力u f =50kPa ，试求：（１）该试样的不排水强度C ｕ；（２）破坏时试样中的有效主应力σ＇1及σ＇3；（３）破坏时的孔隙水应力系数Ａf ；（４）有效应力强度指标c', φ'。
(14分)4. 墙背直立的光滑挡土墙，墙高为10ｍ，两层填土的性质指标如下图所示，上层粘土厚度5m ，试求作用在墙背上总的主动土压力大小，并绘出压力分布图（不必求土压力作用点）（12分）5. 设有一浸没于水下的粘土层，水面水位距土面2m ，粘土层底部有一承压水层，粘土层厚为4m ，粘土的饱和密度ρsat 为2g/cm 3，并测得粘土层中心处的测压管水位高出水面2m ，试问：（1）作用r =20kN/m 3φ=25º,c=10kPar =18kN/m 3φ=30º,c=0kPaA B C在粘土层单位土体上的渗流力为多少？（2）该粘土层底部是否会发生流土现象？（10分）6.今有１０ｍ厚的软粘土，软土性质如图示，拟进行大面积堆载预压，试计算预压后固结度８０％时的沉降量？以及所需预压加固时间？（1０分）7.某正常固结饱和粘土试样，在σ3＝100kPa周围压力下固结，然后在不排水条件下施加轴向附加压力。