土力学第四章(压缩)讲解

第四章：土的压缩及沉降计算

名词解释

1、压缩系数：土体在侧限条件下孔隙比减少量与竖向压应力增量的比值。

2、压缩指数：在压力较大部分,e-lgp关系接近直线,其斜率称为土的压缩指数。

3、压缩模量：土在侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值，或称为侧限模量。

4、变形模量：土在无侧限条件下竖向压应力与竖向总应变的比值。

5、体积压缩系数：在单位压应力作用下单位体积的变化量。

6、超固结比：先期固结压力pc与现时的土压力p0的比值。

7、前期固结压力：指土层在历史上曾经受过的最大有效固结压力。

8、最终沉降量：地基变形稳定后基础底面的沉降量。

9、固结：土体在压力作用下，压缩量随时间增长的过程。

10、固结度：在某一固结压力作用下，经过一定时间土体发生固结的程度。

简答

1、为什么可以用孔隙比的变化来表示土的压缩性？

答：土体压缩的实质是孔隙体积减小的结果，土粒体积保持不变；而孔隙比反映了孔隙的体积和土粒的体积比，因此可以用孔隙比的变化来表示土的压缩性。

2、地基土变形的两个最显著的特征是什么？

答：体积变形是由于正应力引起的，只能使土体产生压密，孔隙体积减小，但不会使土体产生破坏；形状变形是由剪应力引起的，在剪应力作用下土颗粒间产生移动，使土体产生剪切破坏。

3、工程中常用的压缩系数和模量是什么？如何判定土的压缩性？

答：压缩系数和压缩模量都是变量，为比较土的压缩性高低，工程中常用的压缩系数和压缩模量是压力在100-200kPa下的值。a v＜0.1MPa-1低压缩性土，0.1MPa-1≤a v＜0.5MPa-1中压缩性土，a v≥0.5MPa-1高压缩性土；Es＜4MPa高压缩性土，4MPa≤Es＜15MPa中压缩性土，Es≥15MPa低压缩性土；

4、自重应力在任何情况下都不会引起地基沉降吗？为什么？

答：对于正常固结土和超固结土来说，自重应力不会引起地基沉降了，但对于欠固结土（新沉积的土或刚填筑的土）来说，由于现有的固结应力大于先期固结应力，自重应力也会引起地基沉降。

5、为什么说土的压缩只发生在有限深度范围内？

答：对于建筑物基础中心点以下地基来说，自重应力随着深度线性增加，而附加应力随着深度曲线降低；对于一般地基而言，引起沉降应力是附加应力而不是自重应力，当某一深度的附加应力与自重应力比值较小时，该土层下的附加应力产生的压缩量就可以忽略不计，因此可以说土的压缩只发生在有限深度范围内。

6、分层总合法的基本假定是什么？

答：地基是均质、各向同性的半无限线性变形体，可按弹性理论计算土中应力；

在压力作用下，地基土不产生侧向变形，可采用侧限条件下的压缩性指标；

7、分层总合法和《规范法》计算最终沉降量的区别是什么？

答：《规范法》计算最终沉降量是一种简化的分层总合法，它引入了平均附加应力分布系数和地基沉降计算经验系数，重新规定了地基计算深度，使计算

的结果更加合理。

8、何为欠固结土、正常固结土和超固结土？

答：前期固结压力小于现有的固结压力的土为欠固结土；前期固结压力等于现有的固结压力的土为正常固结土；前期固结压力大于现有的固结压力的土为超固结土。

9、什么是孔隙水应力和有效应力，引起固结的应力是什么？

答：在总应力中由孔隙水所承担的那部分应力为孔隙水应力，其大小等于孔隙水中的超静水压力；在总应力中由土骨架所承担的那部分应力为有效应力，其大小等于在横截面上的的平均竖向粒间应力。引起土体固结的应力是有效应力，孔隙水压力只会使土颗粒产生压缩，不会引起土体的固结。

10、固结过程中孔隙水应力和有效应力如何转化的？

答：饱和土体在固结过程中，孔隙水压力不断减小，有效应力不断增加的过程，在转化的过程中总应力保持不变。

11、何为固结，其实质是什么？

答、土体在外荷载作用下，压缩量随着时间不断增加的过程为土的固结。固结的实质是土体在外力作用下孔隙的体积减小的过程，变形量增加，土体压密、强度增加的过程。

12、何为固结度、平均固结度，可解决什么问题？

答：在外力作用下，经过时间t后，某点的有效应力σ 与总应力p的比值称为某点的固结度；经过时间t的沉降量与最终沉降量的比值为平均固结度。

应用平均固结度可以求解两类问题：已知最终沉降量，求某一时刻的沉降量；已知最终沉降量，求达到某一沉降量所需要的时间。

第1题

解：根据题意：

1） S 总=e a v +1·Δp ·H=95

.0140.0+×10-3×110×500=11.28cm 2） ∵U=100%，Tv=2.47

∴t=v

v C H T 2⋅=42

105.1450047.2⨯⨯=4.26年 3）∵U t =总应力面积有效应力面积=PH

PH PH 21-=0.5 ∴S t = U t ·S 总=0.5×11.28=5.64cm

第2题

解：根据题意：

(1)∵双面排水 ∴α=1

一年后 Ut=85% 由表中查出 Tv=

()43403.0848.0⨯+=0.737 又∵ Cv=()w v r a e k ⋅+01 Tv= 2H

t Cv ⋅ ∴Cv=t H Tv 2⋅=1

2800737.02⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯=1.18×105 cm 2/年 ∴a v =()w v r C e k ⋅+01=()2

5108.91018.12.118.2-⨯⨯⨯+⨯=5.32×10-4kpa -1 ∴S 总=0

1e a v +·Δp ·H=2.111032.54

+⨯-×120×800=23.21cm