静止侧压力系数
土中自重应力计算
确定土体初始 应力状态
土体在自重作用下，在漫长的地质历史时期，已经 压缩稳定，因此，土的自重应力不再引起土的变形。 但对于新沉积土层或近期人工充填土应考虑自重应力 引起的变形。
一、竖向自重应力
土体中任意深度处的竖向自重应力等于单位面积上土柱 的有效重量
天然地面
103.1kPa 150.1kPa
n
cz 1h1 2h2 nhn ihi i 1
194.1kPa
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地下水位以上土层采用天然重度地下水位以下土层采用浮重度力沿深度呈折线分布天然地面三水平向自重应力czcycx静止侧压力系数例一地基由多层土组成地质剖面如下图所示试计算并绘制自重应力cz沿深度的分布图570kpa801kpa1031kpa1501kpa1941kpa本节演示结束谢谢观看
土中自重应力计算
cz
z
cy
cz cxຫໍສະໝຸດ cz z1 1z
σcz= z
二、成层土的自重应力计算
n
cz 1h1 2h2 nhn ihi i 1
天然地面
说明：
h1 1
1 h1
1.地下水位以上土层 采用天然重度，地下
h2 2 水位面
1 h1 + 2h2
水位以下土层采用浮 重度
2.非均质土中自重应
h3 3
力沿深度呈折线分布
1 h1 + 2h2 + 3h3
三、水平向自重应力
天然地面
z
cy
cz cx
cz z
cx cy K0 cz
静止侧压 力系数
四、例题分析 【例】一地基由多层土组成，地质剖面如下图所示，试 计算并绘制自重应力σcz沿深度的分布图
土力学名词概念
土力学名词概念岩浆岩——由岩浆浸入地壳或喷出地表后冷凝形成的岩石称为岩浆岩。
沉积岩——在地表和地表下不太深的地方，由松散堆积物在温度不高和压力不大的条件下形成的。
它是地壳表面分布最广的一种层状岩石。
变质岩——组成地壳的岩石，由于地壳运动和岩浆活动等的影响，使其在固态下发生矿物成分、结构构造的改变，从而形成新的岩石，称为变质岩。
残积土(残积物)——原岩表面经风化作用而残留在原地的碎屑物，称为残积土(残积物)。
坡积土(坡积物)——高处的岩石风化产物，由于受到雨雪水流的搬运，或由于重力的作用而沉积在较平缓的山坡上，这种沉积土称为坡积土(坡积物)。
洪积土——由暴雨或大量融雪骤然集聚而成的暂时性山洪急流，将大量的基岩风化产物或将基岩剥蚀、搬运、堆积于山谷冲沟出口或山前倾斜平原而形成的沉积土、称为洪积土。
冲积土——河流两岸的基岩及其上部覆盖的松散物质．被河流流水剥蚀后．经搬运、沉积于河流坡降平缓地带而形成的沉积土，称为冲积土。
粒径级配——土中土粒的大小及其组成情况、通常以土中各个粒组的相对含量来表示，称为土的粒径级配。
结合水——指土中受电分子吸引力吸附于土粒表面的水。
结合水又可以分为强结合水和弱结合水。
结合水不能传递静水压力。
自由水——存在于土粒表面电场范围以外的水。
它的性质与普通水一样，能传递静水压力。
自由水按其移动所受作用力的不同，可分为重力水和毛细水。
重力水——指受重力作用而移动的自由水，它存在于地下水位以下的适水层中。
毛细水受到它与空气交界面处表面张力的作用，而存在于潜水位以上的透水土层中。
毛细水——毛细水是受到水与空气交界面处表面张力作用的自由水。
毛细水存在于地下水位以上的透水土层中。
土的结构——指土粒或土粒集合体的大小、形状、相互排列与联结等。
土的结构分单粒结构、蜂窝结构和絮状结构等。
土的构造——指在同一土层剖面中颗粒或颗粒集合体相互间的特征。
土的构造主要有层理构造和裂隙构造。
稠度——指土的软硬程度或土对外力引起变形或破坏的抵抗能力。
静止土压力计算
静止压力
挡土墙完全没有侧向位移、偏转和自身弯曲变形时，作用在其上的土压力即为静止土压力，此时墙后土体处于侧限应力状态（弹性平衡状态），与土的自重应力状态相同。
半无限土体中z深度处一点的应力状态，巳知其水于面和竖直面都是主应力面。
作用于该土单元上的竖直向主应力就是自重应力σv=γz，则水平向自重应力（静止土压力强度）：σ0 = σh =k0γz
图1 静止土压力分布
式中——k0土的侧压力系数或静止土压力系数，对于正常固结粘性土，可近似按k0≈1-sin j’（Jaky，1944)，（j’为土的有效内摩擦角）。
γ ——墙后填土重度。
静止土压力强度分布沿墙高呈三角形分布。
若墙高为H，则作用于单位长度墙上的总静止土压力Eo为：Eo的作用点应在墙高的1/3处。
无锡地区浅部地层静止侧压力系数与内摩擦角的经验关系
无锡地区浅部地层静止侧压力系数与内摩擦角的经验关系王佳卿;史晓忠;曾超坚【摘要】Based on data collection and analysis of the Metro Line one and Two of Wuxi and the track building, combined with the variation of lateral dilation test data, laboratory soil test data, the international experience and the local native experience. Through regression analysis, least square method and the significance test of regression coefficients, obtains in the Wuxi area of shallow formation of static lateral pressure coefficient and internal friction angle relation. These conclusions can be used for reference by the related designers.%对无锡轨道交通1,2号线及轨道大厦施工区域资料整理和分析,结合变差侧胀试验数据和室内土工试验数据,以及国内外的经验与本地土性,通过回归分析、最小二乘法和回归系数的显著性检验,得出无锡地区浅部地层静止侧压力系数与内摩擦角的相关关系,为勘察设计相关人员提供参考.【期刊名称】《江南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(011)002【总页数】5页(P207-211)【关键词】扁铲侧胀试验;土工试验;静止侧压力系数;内摩擦角;线性回归分析;最小二乘法;回归系数的显著性检验【作者】王佳卿;史晓忠;曾超坚【作者单位】无锡市政设计研究院有限公司,江苏无锡214000;无锡市政设计研究院有限公司,江苏无锡214000;无锡市政设计研究院有限公司,江苏无锡214000【正文语种】中文【中图分类】TU413.4随着城市的建设和发展，地区的工程地质问题越来越受到人们的关注。
土力学习题参考答案(完整版)
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(专升本)复习资料
1 / 22 单选题（3分）正确答案D我的答案D下列因素中,与无粘性土的土坡稳定性相关的因素是_________为静止侧压力系数。
( )A滑动圆弧的圆心位置B滑动圆弧的半径C土坡的坡高D土坡的坡角2 / 22 单选题（3分）正确答案B我的答案B某土样进行室内侧限压缩试验，当压力从100kPa增加到200kPa时，孔隙比由0.77变为0.736，则该土属于（）A高压缩性土B中压缩性土C低压缩性土D超低压缩性土3 / 22 单选题（3分）正确答案B我的答案B土的三相比例指标中通过试验测定的指标是：A孔隙比、含水量和饱和度；B土的密度、含水量和土粒密度；C孔隙率、土粒密度和土的密度D土粒密度、饱和度和土的密度4 / 22 单选题（3分）正确答案B我的答案B高层建筑为了减小地基的变形,下列何种基础形式较为有效?( )A钢筋混凝土十字交叉基础B箱形基础C筏形基础D扩展基础5 / 22 单选题（3分）正确答案B我的答案B中某点土处于剪切破坏时，剪破面与大主应力作用面夹角为(为内摩擦角)A90°＋φBCDφ6 / 22 单选题（3分）正确答案B我的答案B.某土样的液限，塑限，天然含水量，则该土的液性指数为( )。
A.0.15B. 0.33C0.677 / 22 单选题（3分）正确答案B我的答案B.当土中某点剪应力等于该点土的抗剪强度时，该点处于（）。
A弹性平衡状态B极限平衡状态C破坏状态D无法判定8 / 22 单选题（3分）正确答案C我的答案C引起建筑物基础沉降的根本原因是（）。
A基础自重压力B基底总压应力C基底附加应力D建筑物活荷载9 / 22 单选题（3分）正确答案B我的答案B土体中被动土压力充分发挥所需位移量通常（）主动土压力发挥所需位移量。
A小于B超过C等于D不一定10 / 22 单选题（3分）正确答案A我的答案A当挡土墙后填土中有地下水时,墙背所受的总压力将( )A增大B减小C不变D无法确定11 / 22 多选题（4分）正确答案ABCDEF我的答案ABCDEF影响土压力的因素有（）。
土力学习题答案(完整版)
甲地： 流动；
乙地： 坚硬；
故，乙地好！
1—13已知饱和软粘土的塑性指数Ip=25，液限 =55%，液性指数IL=1.5，土粒比重Gs=2.72，求孔隙比。
解：
由 ， ；
得到： ；
由 ， ；
得到： ；
由三相图： 。
1—14测得某饱和土样质量为40g，体积为21.5cm3，放在烘箱内干燥一段时间后，测得质量为33g，体积为15.7 cm3，饱和度Sr=75%，试求土样天然状态下的含水量、孔隙比、干密度。
B土：
(1)>2mm的颗粒占2.5%<50%；>0.075mm的颗粒占59%（见级配曲线）>50%；故属于砂土。
(2)按规范表4.1.7，由大到小依次对照，定名为粉砂。
C土：
，属于粉土。
D土：
(1) ，属于粘性土；
(2)按规范表4.1.9，定名为粘土。
1—20若A、B、C、D四种土经目力鉴别为无机土，其颗粒大小分析试验及液限、塑限试验结果同1-19题，试按水电部〈〈土工试验规程〉〉（SL237-1999）分类法予以分类。
需要加水：
。
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：
1m3土原有水： ；
Sr提高到90%后： ；
1m3土需加水： 。
1—8某港回淤的淤泥 =1.50t/m3，w=84%，Gs=2.70。现拟用挖泥船清淤，挖除时需用水将淤泥混成10%浓度的泥浆（土粒占泥浆质量的10%）才可以输送。问欲清除1*106m3淤泥共需输送泥浆多少立方米？
30
0.01~0.005
20
0
旁压试验和静力触探结果分析
旁压试验和静力触探成果分析0 前言工程勘察作为工程施工的重要组成部分，需要为工程施工和使用期间提供全面的工程指标，确保工程设计方案安全、经济、合理，为施工的顺利进行提供保障。
岩土工程勘察应提供各项岩土性质指标，岩土的强度参数、变形参数、地基承载力的建议值等。
原位测试是获许这些相关信息的重要手段之一。
1 旁压试验旁压试验可用于确定土的临塑压力和极限压力，以评定地基土的承载力；自钻式旁压试验可确定土的原位水平应力或静止侧压力系数；估算土的旁压模量、旁压剪切模量、侧向基床反力系数，估算软粘性土不排水抗剪强度以及估算地基土强度、单桩承载力和基础沉降量等。
旁压试验得到的土体压力与变形的对应关系，用曲线有几种表示方法。
即压力-孔壁土被压缩的体积变化量，P-V曲线；压力-孔径径向变化值，P-r曲线；压力-表示孔壁土体积压缩的测管水位下降值，P-s曲线。
这些曲线所表示的含义是一样的，它们之间有固定的转换关系。
从物理概念讲P-V曲线和P-r曲线更明确。
同时考虑到利用旁压孔穴体积增加一倍确定极限荷载和计算旁压模量Em的方便，本次详勘阶段采用P-V曲线比较合适，试验成果图如图1所示。
通过P-V曲线图，我们可以求取出旁压试验特征值。
主要包括P0—地层原始水平压力、P f—临塑荷载、P1—极限荷载，并通过公式求出旁压模量E m。
本次试验报告结果已直接给出P0、P f、E m的值。
E m=2(1+μ)V cm∆P∆V(1.1)式中：E m----旁压模量；μ----土的泊松比；V cm----P—V曲线直线段体积变化增量；∆P∆V----旁压曲线直线段的斜率。
通过这几个特征值，可以进一步计算出岩土工程性质的一些相关参数。
图1 旁压试验成果示意图1.1 旁压试验成果计算（1）确定粘性土的不排水抗剪强度C u=(P1−P0)5.5(1.2)（2）确定砂土内摩擦角∅=ln P1−P0180+24 (1.3)（3）确定旁压剪切模量G m=(V c+V0+∆V2⁄)∆P∆V(1.4)式中：V c----旁压器固有体积；V0----P—V曲线的直线段延长与V轴相交，其交点定义为V0；∆V----旁压曲线直线段体积增量；∆P----旁压试验直线段压力增量。
《土力学》作业答案
《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。
解：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。
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。
级配曲线见附图.习题1—2 颗粒大小级配曲线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：；；；。
1—4在某一层土中，用容积为72cm3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:；;；；;；［或]；。
1—5某饱和土样，含水量w=40％,密度ρ=1.83g/cm3，求它的孔隙比e和土粒比重Gs。
解：;；.1—6 某科研试验,需配制含水量等于62%的饱和软土1m3，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：1m3饱和软土中含土粒:;折合的湿土：;需要加水：。
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：1m3土原有水：;S r提高到90％后：；1m3土需加水：.1—8某港回淤的淤泥=1.50t/m3,w=84％,Gs=2。
70。
现拟用挖泥船清淤，挖除时需用水将淤泥混成10％浓度的泥浆(土粒占泥浆质量的10%）才可以输送。
问欲清除1*106m3淤泥共需输送泥浆多少立方米？解:；；解得:。
1—9饱和土体孔隙比为0。
7,比重为2.72，用三相图计算干重度、饱和重度和浮重度，并求饱和度Sr为75％时的重度和含水量w。
（分别设Vs=1、V=1和M=1进行计算，比较哪种方法更简单些？)解：；；；。
普氏理论泰沙基理论
太沙基计算原理：dhtg k Cdh bd bdh v v ϕσσγ2222++=简化后写为 b tg k b C dh d v v ϕσγσ--= 并由边界条件h=0处，v σ=q 及h=h c 处，v σ=P ，解方程，即可获得隧洞顶部的围岩压力P 为⎪⎭⎫ ⎝⎛-+⎥⎦⎤⎢⎣⎡⎪⎭⎫ ⎝⎛---=b khtg q b khtg ktg C b P ϕϕϕγexp exp 1 （2-119） ()⎪⎭⎫ ⎝⎛--+=245ϕ tg h h b b c t 式中：γ为容重；k 为静止侧压力系数，太沙基取k=1;q 为地面荷载。
式（2-119）表明，隧洞埋深较浅时，松动压力与埋深有关；埋深较大时，公式中指数项趋于零，即ϕγktg C b P -= 而与埋深无关。
普氏理论：这一计算方法是将破裂区内的岩体自重作为隧洞支护上的荷载。
为了确定破裂区的范围，必须首先对破裂区的边界线做出假定，如认为是抛物线、半椭圆形等，此外还有采用弹塑性区的分界面作为破裂区的边界线。
普氏压力拱理论、康姆瑞尔（O.Kommerell ）的岩体破碎理论，以及卡柯弹塑性理论都属于这一类计算方法。
其中以普氏压力拱理论在我国应用最广。
普氏认为，隧洞开挖后，顶部岩体失去稳定，产生坍塌，并形成自然拱。
随之，隧洞两侧由于应力集中而逐渐破坏。
因此，顶部坍塌进一步扩大形成塌落拱。
如图所示，如果隧洞开挖后及时支护，按照挡土墙原理，侧面岩石的破裂面与垂直轴的夹角为⎪⎭⎫ ⎝⎛-245ϕ ，顶部的破坏则介于自然拱和塌落拱之间，而破坏拱以内的岩石自重即为作用在隧洞支护上的围岩压力，因而普氏破坏拱又称压力拱。
普氏假定压力拱形状为二次抛物线形，压力拱高*h 按经验确定，它取决与隧洞跨度和岩石性质。
普氏采用下式确定压力拱高*h ftg h b f b h t t ⎪⎭⎫ ⎝⎛-+==245**ϕ 式中：f 为岩石坚固性系数，又称普氏系数。
普氏根据不同的岩性给出了相应的普氏系数，或按10c R （R c 为岩石抗压强度，MPa ）确定普氏系数。
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一、概述
JCY型静止侧压力系数固结仪能测定直径61.8mm土样的静止侧压系数（代号K0），即土样在无侧向变形条件下测得的有效侧压力σ’3与轴向有效压力σ’1之比，是研究土体变形和强度的重要参数。
二、主要技术指标
（一）主要技术参数
1．试样尺寸：Ф61.8mm×40mm
2．轴向负荷：6kN
3．侧压力：1MPa
4．孔隙压力：1MPa
5．轴向位移：0～10mm
（二）工作环境
1．温度：＋5℃～＋35℃
2．相对湿度：≤85％
（三）精度
1．轴向位移：0.03mm，分辨率：0.01mm
2．体变量：0.1ml
三、结构和原理
（一）结构
仪器主要由底座、中环、上环、透水板、环刀、传压板、定位校正样块、橡胶套、阀门、量表架及百分表等组成，如下图所示。
1．仪器底座、中环、上环三者交界面利用橡胶套两端凸缘部分密封，用固定
螺钉连接。
2．中环压力腔较小，环壁钻有两个对称孔，因此体变量小，易于排气；该环采用有机玻璃材料制成，能清晰地观察压力腔在充水过程中的排气情况。
3．在试验过程中，能随时测量其底部的孔隙压力。
4．轴向负荷可用YS-1高压固结仪加荷设备施加。
5．侧向压力由YW-10C液压稳压装置控制，孔隙压力由KY-1-2孔压测量仪
测量。
（二）原理
仪器试验时土样受轴向负荷，发生轴向位移及相应的侧向变形，有效侧压力
σ3‘与有效轴向压力σ1‘之比即为K0值。
四、使用方法
1．打开底座三通阀并松开侧向闷头螺钉和中心闷头螺钉。
2．在橡胶套内壁和上下抹一层薄硅脂（类似7501真空硅脂），然后套入中
环内。
3．将中环、上环依次叠套在底座上。
4．在仪器中依次放入透水板，定位校正样块，并用6个固紧螺钉对称均匀地将底座、中环、上环三者拧紧，连成整体。
5．阀门14和阀门15分别接上侧压力和孔隙压力测量装置。
6．取出定位校正样块，打开阀门4与阀门14，由下往上缓缓充水排气，如发现尚有残留气泡存在，可依上法重复进行直至全部气泡排出压力腔。
7．通过阀门4对压力腔施加约5kPa起始水头压力，将制备好的粘性土样从环刀中缓缓推入仪器(如为砂性土样，无需对压力腔施加起始水压力，可直接将砂样倒入仪器)，在其上依次放入透水石、传压板等，然后关闭阀
门4。
8．将仪器置于YS-1高压固结仪加荷设备上。
9．如需测土样孔隙压力，则应通过底座阀门15在边充水边排气的情况下，
将侧向闷头螺钉拧紧和中心闷头螺钉拧紧。
10．参照“土工试验规程”SL237-028-1999操作步骤进行K0值测定。
11．当试验需要连续进行时，为避免仪器重新排气充水可将中心闷头螺钉拧掉，利用顶土器将土样由下顶出，并清洗擦干，再按上述试验步骤进行
试验。
五、注意事项及维护
1．仪器底座、中环、上环三者连接时，拧螺钉要对称均匀施力，以免偏斜
和局部受力。
2．加荷时各阀门接头（特别是有机玻璃接头）切忌与加荷设备碰撞。
3．试验时所用的水必须是清洁的无气水或冷却沸水。
4．中环压力腔和底座通道部分充水排气要特别仔细，否则难以取得正确的
试验成果。
5．装粘性土样时一定要使橡胶套处在微鼓状态缓缓推入，这样以利土样紧
贴侧壁。
6．仪器用毕清洗擦干，易锈零部件上油，橡胶件可参照有关橡胶型材贮存
方法保管。