土力学第四章

4.1 某钻孔土样的压缩记录如表所示，试绘制压缩曲线和计算各土层的21-a 及相应的s E ，并评定各土层的压缩性。（参考答案：1#样：1211

5.0--=MPa α，MPa E s 55.12=；2#样：1219.0--=MPa α，MPa E s 42.2=）

习题4.1土样的压缩试验记录

解：1号土：1-1

22121MPa 15.0MPa 100.0837

.0852.0=-=--=∆∆=

-P P e e P e α MPa 55.1215

.0882

.112

10

==

+=

-αe E s 1211MPa 5.0MPa 1.0---<<α 中压缩土.

2号土：1-1-1

22121MPa 5.0MPa 9.0MPa 100.009

.0<==--=∆∆=

-P P e e P e α 高压缩土. MPa 42.29

.0182

.212

10

==

+=

-αe E s 4.2某饱和粘土试样在室内进行压缩试验时，测得试验数据如下：试样原始高度20mm ，环刀截面积30cm 2，土样与环刀总重量为1.756N ，环刀重0.586N 。当荷载由

kpa p 1001=增加到kpa p 2002=时，在24h 内，试样高度由19.13mm 减少至18.76mm ，

试验结束后烘干土样，得干土重为0.91N 。

（1）计算与1p 、2p 相对应的孔隙比1e 、2e ；（参考答案：e 1=0.688，e 2=0.656） (2)求21-α及相应的s E 。（参考答案：12132.0--=MPa α，E s =5.52MPa ）

解：土自重G=1.756-0.586=1.17N

G 水=1.17-0.91=0.26N m 水=0.026kg ，V 水=V v =26cm 3 V=2×30=60cm 3 V s =34cm 3

土压缩过程V s 不变

688.03434

30913.111=-⨯==

s v V V e 655.034

34

30876.122=-⨯==

s v V V e 1-1

22121MPa 33.0MPa 100.0655

.0688.0=-=--=∆∆=

-P P e e P e α 8.034260===

s v V V e MPa 5.533

.08

.112

10

==

+=

-αe E s 4.3某粘土原状试样的压缩试验结果见下表。

习题4.3试验记录表

（1)试确定前期固结压力c P ，

（2）试求压缩指数c C ；（参考答案：C C =0.37）

（3)已知土层自重应力为293kP a ，试判断该土层的固结状态。（参考答案：超固结状态）

解：（1）将表中P e -换算为P e lg -，以P lg 为横坐标，e 为纵坐标作图，曲率最大的A 点，此点作水平线A 1切线A 2，及角1A2的角平分线，将p

e lg -曲线位于纵坐标为042.0e 点下部的直线段向上延伸交-

-3A 线于B 点，则B 点的横坐标即为所求土样的前期固结压力c p 。

得238.3lg =c P ，。0KPa 173=Pc . （2）压缩指数

P e lg -曲线的直线段，当035.0=∆e 时，095.0lg =∆P

则 0.368095

.0035

.0lg c ==∆∆=

P e C （3）自重G

4.4 某厂房为框架结构，柱基底面为正方形，边长m b l 0.4==，基础埋置深度为m d 0.1=。上部结构传至基础顶面荷重kN F 1440=。地基为粉质粘土，土的天然重度3/0.16m kN =γ，土的天然孔隙比

97.0=e 。地下水位埋深3.4m ，地下水位以下土的饱和重度3/18.2m kN sat =γ，土的压缩系数：地下水位以上为113.0-=MPa a ，地下水位以下为

1

225.0-=MPa a 。计算柱基中心的沉降量。（参考答

案：S=48.7mm ）

解：解：（1）绘制柱基剖面图与地基土的剖面图

（2）计算地基土的自重应力 基础底面 kPa d cd 160==γσ 地下水面 kPa cw 4.544.3==γσ

地面下2b 处 kPa c 1.926.44.38='+=γγσ

（3）基础底面接触压力p

习题4.5 σ-e 曲线图

地基应力分布图

设基础与基础上回填土的平均重度3

/20m kN =γ，

则 kPa

d

lb

F

p 110=+=

γ (4) 基础底面附加应力0p

kPa

d p p 940=-=γ

（5）地基中的附加应力

基础底面为正方形，用角点法计算

04p c Z ασ=

（6）地基受压层深度n z 按照2.0/czn ≤σσzn

m z n 0.6=

（7）地基沉降分层

计算层每层厚度m b h i 6.14.0=≤。地下水位以上2.4m 分两层，每层1.2m ，第3层1.6m ，第4层2.0m.

（8）地基沉降计算

因已知压缩系数a 和初始孔隙比俄1e ，故采用公式i zi i

i h e a

s σ+=1

(9)柱基中点总沉降量