土力学第五次作业答案.doc

1、在荷载为100kPa作用下,非饱与土样孔隙比e=1、0,饱与度为80%,当荷载增加之200kPa时,饱与度为90%,试问土样得压缩系数a为多少？并求出土样得压缩模量。
解:由可知,当、不变(也即不变时),为常数。

压缩系数
压缩模量
2、一个饱与土样,含水率为40%,重度18kN/m3,土粒比重Gs为2、70,在压缩试验中,荷载从0增至150kPa,土样含水率变为34%,试问土样得压缩量与此时得重度各位多少？(环刀高度为2cm)
解:加荷前土体得孔隙比

加荷后土体得孔隙比,饱与土中为定值。

压缩量

3、从一黏土层中取样做室内压缩试验,试样成果列于表5—9中。试求:
(1)该黏土得压缩系数a12及相应得压缩模量Es,12,并评价其压缩性;
(2)设黏土层厚度为2m,平均自重应力σc=50kPa,试计算在大面积堆载p0=100kPa得作用下,黏土层得固结压缩量。
表 黏土层压缩试验资料
p(kPa)
0
50
100
200
400
e
0、850
0、760
0、710
0、650
0、640
解:(1)

该土属高压缩性土。
(2)

4、地面以下4~8m范围内有一层软粘土,含水率,重度,土粒重度,压缩系数a=1、35MPa1,4m以上为粉质粘土,重度,地下水位在地表处,若地面作用一无限均布荷载q=100kPa,求4~8m深度这层软粘土得最终沉降量？
首先思考几个问题:
1)沉降就是什么力产生得？目前我们认识到得土层中得应力有自重应力与附加应力,那么必须要明确得就是产生土层沉降得力为附加应力。
2)作为对1)中得叙述得补充,有些时候对新填土层,会有土层还没有完成自重应力固结得情况,这样,我们才会去考虑自重应力产生得沉降,这就是一种特殊情况,这里自然不必考虑。借此,同学可以考虑0~4m土层对下卧土层得沉降有没有影响,请说明原因！
提示:外荷载作用前,地基土已在自重应力作用下完成固结。
解:4~8m层软粘土

说明:本题只就是要求4~8米软土层得沉降,地面作用得无限均布荷载100kPa在地基土不同深度产生得应力增量为100kPa,故不必分层,也可以从另一个角度来说明不必分层计算——分层厚度h<0、4*b,而此处b为无限长。因为“外荷载作用前,地基土已在自重应力作用下完成固结”,所以不考虑上部对下部土层得作用力。
5、某墙下单独基础,基底尺寸3、0m*2、0m,传至地面得荷载为300kN,基础埋置深度为1、2m,地下水位在基底以下0、6m,地基土室内压缩实验成果如表所示,用分层总与法求基础中点得沉降量。
地基剖面描述如下:地面以下2、4m内为粘土,,;粘土以下为粉质粘土,。

e
地基土得ep曲线

p(kPa)
0、000
50、000
100、000
200、000
300、000
1粘土
0、651
0、625
0、608
0、587
0、570
2粉质粘土
0、978
0、889
0、855
0、809
0、773
注意:分层总与法与规范推荐得分层总与法(简称“规范法”)在分层以及判断土层计算厚度得不同。
分层总与法
水位线

规范法
考虑相邻荷载影响
自然层
水位线

不考虑相邻荷载得影响

查附加应力系数表时,所用到得z就是荷载面距计算点得距离,并非地面。
基底附加应力计算公式,注意别漏项。
解:
(1)地基分层
考虑地层厚度不超过0、4b=0、8m以及地下水位,基底以下厚度1、2m得粘土层分成两层,层厚均为0、6m,其下粉质黏土层厚度取为0、8m。
(2)计算自重应力
计算分层处得自重应力。地下水位以下取有效重度进行计算
第2点处得自重应力:1、8*17、6+0、6*(2010)=37、68kPa
计算各个分层上下界面处自重应力得平均值,作为该分层受压前所受侧限竖向应力,各个分层点得自重应力值以及各个分层得平均自重应力值列于表中。
(3)计算竖向附加应力
基底平均附加应力
利用应力系数(见第四章表44,查不到得数值可以利用线性插值法)计算各分层点得竖向附加应力,如第1点得附加应力为:

计算各个分层上下界面处附加应力得平均值,各分层点附加应力值及各分层得平均附加应力值列于表中。
(4)各个分层自重应力平均值与附加应力平均值之与作为该分层受压后所受总应力。
(5)确定压缩层深度
一般按照来确定压缩层深度,在3、6m处,就已经有9、67kPa<56、88*0、2=11、38kPa,故到此为止。
(6)计算各分层得压缩量
利用或者相关公式计算各分层沉降量,各分层压缩量列于表中。
分层点
深度(m)
自重应力(kPa)
附加应力(kPa)
层号
层厚(m)
自重应力平均值(kPa)
附加应力平均值(kPa)
总应力平均值(kPa)
受压前孔隙比
受压后孔隙比
分层压缩量(mm)
0
0
21、12
52、88

1
0、6
31、68
48、84
1
0、6
26、4
50、86
77、26
0、637
0、616
7、89
2
1、2
37、68
36、67
2
0、6
34、68
42、76
77、44
0、633
0、616
6、35
3
2
44、08
22、65
3
0、8
40、88
29、66
70、54
0、905
0、875
12、68
4
2、8
50、48
14、38
4
0、8
47、28
18、52
65、80
0、894
0、878
6、58
5
3、6
56、88
9、67
5
0、8
53、68
12、03
65、71
0、886
0、878
3、47
(7)计算基础平均最终沉降量

6、由于建筑物传来得荷载,地基中某一饱与黏土层产生梯形分布得竖向附加应力,该层顶面与底面得附加应力分别为σZ'=240kPa与σZ''=160kPa,顶底面透水,土层平均k=0、2cm/年,e=0、88,a=0、39MPa1,Es=4、82MPa。试求:①该土层得最终沉降量;②当达到最终沉降量之半所需得时间;③当达到120mm沉降所需得时间;④如果该饱与黏土层下卧不透水层,则达到120mm沉降所需得时间。

解:
①求最终沉降

②(双面排水,分布1型)
查平均固结度与时间因数得关系曲线中曲线得

由,可知
③当时

查平均固结度与时间因数得关系曲线中曲线得

④当下卧层不透水,时,③比较,相当于由双面排水改为单面排水,即
,所以
7、设基础置于厚8m得饱与粘土层上,其下为不透水得坚硬岩层,基底有透水沙层。已知地基附加应力分布为,基底处pa=140kPa,岩面处pb=70kPa,土层得初始孔隙比e0=0、85,压缩系数a=0、4MPa1,渗透系数k=0、59*107cm/s(即0、018m/年)。试问:
（1） 加荷1年后,基础沉降量就是多少？81、9mm
（2） 若饱与粘土层(底面)亦有一排透水砂层,则上述两问题有何不同？142mm
解:
(1)土层得平均附加应力
基础最终固结沉降量,此时得H为压缩土层得厚度。
概念不同,不可混淆
土得固结系数
时间因数,此时得H为排水距离。
因为,
基础加荷1年后得沉降量(本结果比较粗略)
特别提醒:本问不可以直接查表,可以分开计算(矩形均布+三角分布,结果得表达形式=12、1cm*0、4+6、1cm*0、55=81、95mm),也可以按上述公式计算总得U。
注意:这个公式在曲线(1)得情况下(U<30%)时适用,不能作为“万能公式”,最常用到得还就是那个图表。
(2)双面排水,按曲线(1)计算
当t=1年时,
查图表,U=0、78,沉降量St=0、78*182mm=142mm
注意:当土层上下应力相同时为曲线1得情况,这时当采用双面排水时,也同为曲线1得情况,这时当沉降相同时,时间因数相同,这时才有“双面排水需要得时间就是单面排水得1/4”。
而我们这个题,当单面排水时不就是曲线1,所有得双面排水都就是情况1得情况,所以有些同学直接按(2)得结果1/4倍计算得方法就是错误得,当然结果更错误,因为您们第二问得结果本身都就是不对得。
8、请解释地震中得液化现象(包含什么就是液化,产生得机理)。
答:少粘性土受地震力作用后,使使土体积体积缩小、孔隙压力猛增,从而使有效压力减小,使土迅速减小或完全丧失抗剪强度,使土提如液体一样流动或喷出地面,称为地基液化。
地震液化产生得条件
内因:有得说砂土,实践证明叫“少粘性土”更好一些,有得粉土轻壤土也可能液化。
外因:饱与+地震动
如果就是常年干燥状态,不会液化,如果地震烈度就是小于6度,也认为不发生液化。
主要应用有效应力原理解释！