土的压缩性与地基变形计算

第四章 土的压缩性与地基变形计算

第一节 土的压缩性

一、名词解释

1．土的压缩性：土体在压力作用下体积减小的性质。

2．压缩定律：在压力变化范围不大时，土中孔隙比的变化与所加压力的变化成正比。

3．压缩系数：压缩曲线上，当压力变化范围不大时，孔隙比的变化值与压力的变化值的比值，即：

4．压缩模量：在侧限条件下，土的竖向应力增量与竖向应变增量的比值。

5．变形模量：表示土体在无侧限条件下，土的竖向应力增量与竖向应变增量的比值。

二、填空题

1．水和土粒 孔隙 2．孔隙比 减小 3.压缩系数α 压缩模量s E α

1

1e E s +=

4．无侧向膨胀 竖 5.孔隙比 压应力 6.压缩性高低 压缩性愈高 7.并非 压力变化范围 8．三 9．越大 越小 压缩 p e - 10．

dp

de

-

=α 100k P a k P a 200

11．

1211.0--

α 1215.0--≥M P a α 12．反 13．原状 14．原状土 侧限 稳定后

三、选择题

1．A 2．B 3．B 4．C 5．B 6．C 7．B 8．C 9．A 10．B

四．判断题

1．× 2．√ 3．× 4．√ 5．× 6．√

五、简答题

1．答：概念：建筑物荷载作用或者其它原因引起土中应力增加，会使地基土体产生变形，变形的大小与土体的压缩性有直接的关系。土在压力的作用下，体积缩小的特性为土体的压缩性。 土的压缩变形原因：土的压缩变形主要是由于外荷载增加，导致地基土中附加应力增加，导致地基土中产生附加的有效应力，有效应力导致土颗粒之间相互错动而发生压缩变形，孔隙水压力不引起压缩变形，但孔隙水压力转化为有效应力后会产生压缩变形。 2．答： 土的压缩量的组成：

土中固体颗粒的压缩和土中水的压缩 土中孔隙水和孔隙气体的排出 土体压缩的实质：

土体在外荷载作用下被压缩，土粒产生相对移动并重新排列，与此同时土体孔隙中部分水和气体被排出，从而引起孔隙体积减小。

3．答：压缩曲线反映土体受压后的压缩特性，压缩曲线愈陡，土体的压缩性愈高，压缩曲线愈平缓，土体的压缩性愈低。

压缩系数：利用单位压力增量所引起的孔隙比的改变，即压缩曲线的割线斜率来表征土体压缩性高低，压缩曲线的斜率即为压缩系数。压缩系数表示单位压力增量作用下土的孔隙比的减小量，因此压缩系数越大，土的压缩性就越大，但土的压缩系数不是常数，而是随割线位置的变化而不同。4．答：压缩模量Es ：指土在侧限条件下受压时压应力σz 与相应的应变εz 之间的比值。

变形模量E0：指土在无侧限压缩条件下，压应力与相应的压缩应变的比值。 两者之间存在如下的换算关系：E0=βEs ，其中0≤β≤1

六．计算题

1．解：压缩系数

11

22

12116.0--=--=

MP P P e e α

因为11211

5.01

6.01.0----<=

α ，所以为中压缩性土

2．解： 已知 ，

所以：

3．解：土样面积：232

21022.34

064.014.341mm d A -⨯=⨯=

=π

土样中土粒高度：m A

W h s s

s 31015.10-⨯==

γ 原状土孔隙比：970.01/00=-=s h h e 各级荷载下的孔隙比

根据上表计算结果可知：

111221215.045.01

.02.0842

.0887.0---<=--=--=

MPa MPa P P e e α

该土样属中压缩性土。

第二节 基础的最终沉降量

一、 名词解释

1．基础的最终沉降量：是指建筑物地基土从开始变形到达稳定时基础的总沉降量。 二、选择题

1．无侧向膨胀 竖向变形 压缩 2．中心垂线 偏大一些 3．经验 4．压缩层

三、简答题

1．答：计算建筑物基础中心下的地基变形量，假设这时土层只在垂直方向发生压缩变形，而不发生侧向变形，属于一维压缩问题。因而在求得地基中的垂直应力后，可利用室内压缩试验曲线成果，计算地基变形量。

分层总和法就是采用土层一维压缩变形量的基本计算公式，利用室内压缩曲线成果，分别计算基础中心点下地基中各分土层的压缩变形量，最后将各分土层的压缩变形量总和起来。

2．答（1）地基中各薄层受荷载作用下只产生竖向压缩变形，无侧向膨胀，即在侧限条件下发生变

形；

（2）地基沉降量按基础中心点下土柱所受的附加应力进行计算；

（3）地基沉降量等于基础底面下某一深度范围内（即压缩层内）各土层压缩量的总和。 3．答：⑴将基底下的土层分成若干薄层；

⑵计算各分层面处土的自重应力及各分层的平均自重应力； ⑶计算基础底面处的附加应力；

⑷计算基底形心下，各分层面处土中的附加应力及各分层的平均附加应力； ⑸确定地基压缩层厚度；

⑹根据各层平均自重应力和各层总的应力分别确定压缩前的孔隙比和压缩后的孔隙比，计算各薄层的压缩量；

⑺将地基压缩层厚度范围内的各薄层的压缩量相加求得基础的最终沉降量。

六．计算题

1．解：压缩摸量：MPa e E s 6.35

.08

.0111

=+=

+=

α

沉降量：mm h E s i si

zi

7.1616

.360

=⨯=

=

σ

2．解： 1 ）分层： ，地基为单一土层，所以地基分层和编号如图。

2 ）自重应力： ，