工程地质与土力学课程(专本套读)指导书(2)

地面地下水位面? =17.6kN/m砂土层?sat =19.6kN/m3h=?1.5m1.5m3粘土层?sat =20.6kN/m3

第三章部分练习题答案

1、填空：

1）水力梯度；2）小 2、单项选择：

1）C；2）B；3）D；4）B 4、计算题：

1）Q?Avt?Akit?Ak?hQL400?15t，k???1.0523cm/s LA?ht??5.52?40?6.04πd23.14?0.42??0.1256cm2，dV??a?dh 2）a?44

dV?Aki?dt?AkhhaLdh?dt，Ak?dt??a?dh，dt??? LLkAh?t2t1dt???h2h1aLdh?， kAhk?haL0.1256?4145ln1?ln?1.4?10?5cm/s

A(t2?t1)h230?(7?60?25)100e0.4??0.286 1?e1?0.43）孔隙率 n?临界水头梯度 icr?(ds?1)(1?n)?(2.65?1)?(1?0.286)?1.178

实际水头梯度 i??h40??1.6， 由于i?icr，会发生流土现象。 L254）粘土层底部总应力 ???wh??sat?3，孔隙水压力 u??w?7.5

有效应力 ?????u??wh??sat?3-?w?7.5=0

h?

7.5?w?3?sat?w?7.5?3?20.4?1.38m 106

5）粘土层底面总应力 ??17.6?1.5?19.6?1.5?20.6?3?117.6kPa

孔隙水压力 u??w?(h?1.5?1.5?3)??w?(h?6)

?????u?117.6??w?(h?6)?0，h?117.6?w?6?5.76m

第四章 土的压缩性及基础沉降

（一）本章学习目标

1、掌握土的压缩性；

2、掌握建筑物基础沉降分析的原理与计算方法

3、掌握一维固结理论（太沙基一维固结理论）和推算沉降随时间的变化，应用于分

析与沉降和固结有关的工程问题。

（二）本章重点、要点

1、识记：侧限压缩试验结果的e-p曲线及e-logp曲线的形态特点；压缩系数、压缩

指数、压缩模量、先期固结压力等的物理概念；初始沉降、固结沉降和次固结沉降的特点；初始沉降计算的基本原理；固结沉降计算的基本公式；分层总和法计算的原理和步骤；次固结沉降计算的基本原理；建筑地基基础设计规范推荐的沉降计算法的原理和方法；无粘性土地基沉降计算的薛迈脱曼法的原理；固结和固结度的概念；固结理论解的结果与固结度的计算；固结沉降与固结度的关系；用时间平方根配合法和时间对数法测定固结系数的原理。

2、领会：在加卸荷后土的压缩不可完全恢复性质；在侧限条件下，土的压缩量与压

缩系数、压缩指数和压缩模量的关系；先期固结压力的工程实用意义；三个沉降发展阶段的工程实用意义；初始沉降计算中弹性模量的确定方法；用分层总和法计算基础沉降时，根据工程实际情况，选用符合实际的计算公式和压缩参数，合理确定分层的厚度和计算的深度，同时注意到土层结构性（应力历史），合理选用相应的方法；次固结沉降的计算；规范法中修

正系数

?s的物理概念和工程实用价值；薛迈脱曼法中弹性模量的确定方

法；一维固结过程中孔隙水压力消散与有效应力增长在地基中的分布规律；固结理论的基本假定与渗透固结微分方程；包括初始沉降和次固结沉降在内的沉降过程与固结度的关系；固结系数测定时试样的代表性和施加荷载增量比对试验结果的影响。

3、掌握工程中的沉降计算。

（三）本章练习题或思考题：

1、名词解释：

土的压缩性、压缩系数、压缩指数、压缩模量、体积压缩系数、先期固结压力、饱和粘性土的渗透固结、固结度 2、填空：

1）设某可压缩土层符合太沙基一维固结理论的基本假定，已知该土层为单面排水时，固结度达到80%需要4年的时间。如果该土层变为双面排水，要达到相同

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的固结度，则需要_______年的时间。

2）按分层总和法计算软土地基固结沉降时，常用 作为确定地基沉降计算深度的标准。

3）饱和土渗透固结的过程就是孔隙水压力逐渐消散和 相应增加的过程。

4）太沙基一维固结理论假定土中孔隙水的渗流服从 。

5）太沙基一维固结理论假定在渗透固结过程中，土的 和压缩模量保持不变。

6）地基的最终沉降量由瞬时沉降、固结沉降和 三部分组成。

7）土层在历史上最大固结压力作用下压缩已经稳定，此后土层厚度变化不大，也没有经受过其他荷载的继续作用，该土层的固结状态为 状态。

3、单项选择题 1）（ ）土的压缩性越低，则土的

A．压缩模量越小 B．压缩系数越大 C．塑性指数越大 D．室内压缩曲线越缓 2）（ ）高压缩性土的压缩指数a1-2

A．?0.5MPa-1 B．<0.2MPa-1 C．<0.1MPa-1 D． 0.1~0.5MPa-1 3）（ ）用分层总和法计算固结沉降时，不能采用的变形指标是

A．压缩指数 B．压缩模量 C．变形模量 D．体积压缩系数 4）（ ）A土层厚度为B土层厚度的2倍，则在其他条件相同的情况下，A、B土层达到同一固结度所需要时间的关系是

A．tA?0.5tB B．tA?tB C．tA?2tB D．tA?4tB

5）（ ）太沙基一维固结理论分析饱和粘土的固结过程时，假定外荷载的施加方式是

A．连续 B．一次骤然 C．间歇 D．分级 6）（ ）在新冲填土上建造建筑物，引起建筑物沉降的原因是

A．冲填土的弹性变形及建筑物荷载 B．冲填土的次固结及建筑物荷载 C．冲填土的自重及建筑物荷载 D．冲填土的瞬时沉降及建筑物荷载 4、多项选择题： 1）（ ）下列有关按《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002推荐的方法计算地基最终沉降量的论述正确的是

A．该方法假定地基土压缩时不发生侧向变形 B．该方法按天然土层分层 C．该方法采用平均附加应力系数的概念 D．该方法引入了沉降计算经验系数 E．该方法按附加应力与自重应力的比值小于等于0.2确定地基沉降计算深度 2）（ ）一般压力作用下，计算土体压缩量时可以忽略

A．孔隙水的压缩 B．孔隙水的排出 C．孔隙气体的压缩 D．孔隙气体的排出 E．土颗粒的压缩 5、简答题：

1）土的压缩性指标有哪些？它们之间有何关系？如何利用这些指标判断土的压缩性？ 2）简述分层总和法和规范法计算地基最终沉降量的异同。 3）土的应力历史对土的压缩性有何影响？

4）在饱和土一维固结过程中，土的有效应力和孔隙水压力是如何变化的？ 5）土的最终沉降量由哪几部分组成？各部分意义如何？ 6、计算题：

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1）某饱和粘土层的厚度为10 m，地面作用大面积荷载p0 = 150 kPa。已知该粘土的压缩模量为Es?5MPa，竖向固结系数Cv = 12 m2/a，求粘土层在双面排水条件下加荷1年时的沉降量。已知当应力图形为矩形时，单面排水条件下的平均固结度Ut与时间因数Tv之间的关系为Ut?1?8?2e??2Tv4。

2）在天然地面上大面积堆载，荷载强度p?50kPa。天然土层为两层，第一层为粗砂，厚度4.0m，重度??18kN/m3，饱和重度?sat?18kN/m3；第二层为粘土层，厚度5.0m，压缩模量Es = 5 MPa，饱和重度?sat?20kN/m3；地下水位在地面下1.0m。不计第一层粗砂层的压缩量，试计算由于地面堆载而引起的粘土层的最终压缩量为多少？当上述压缩稳定后，地下水位突然下降到粘土层顶面，试问由此而产生的附加沉降是多少？

p粘土?sat=20kN/m3Es=5MPa

3）某建筑场地的地质条件为：第一层为软粘土层，厚度H=4m，天然重度?=17.5kN/m3，平均压缩模量Es=2.5MPa；其下为密实状态的粗砂层，很厚。今在地面上大面积填筑厚度为h重度?1=18kN/m3的砂土层，如不计新填砂土层及密实粗砂层的变形，欲使粘土层顶面产生30mm的沉降，那么h应为多少？

4）有一厚度为3.5m的正常固结土层，在天然状态下的平均孔隙比为0.880，在某一荷载作用下，该土层的平均孔隙比降低了0.120，试计算在该荷载作用下土层顶面的沉降量。 5）某饱和粘土层，厚度为10m，竖向固结系数Cv?1.2?105cm2/年，在大面积荷载作用下最终固结沉降量为180mm，单面排水。试求：(1)加荷一年时的固结沉降量；（2）固结沉降量达到90mm所需要的时间。（提示：当平均固结度Ut小于60%时，Ut与时间因素Tv的关系为Tv??4Ut）

26）设某场地地层均匀，上层为淤泥，厚10 m，压缩模量Es = 4 MPa，下层为基岩。已知某荷载在地基中引起的附加应力如图所示，求地基平均固结度达到80%时，地面的沉降量是多少？

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5m4m粗砂???sat=18kN/m31m

A100 kPa?zB20kPaz10m

第四章部分练习题答案

2、填空：

1）1；2）?z?0.1?cz；3）有效应力；4）达西定律；5）渗透系数；6）次固结沉降；7）正常固结 3、单项选择题：

1）D；2）A；3）C；4）D；5）B；6）C 4、多项选择题： 1）ABCD；2）AE 6、计算题

1）由于地面作用大面积均布荷载，所以粘土层中附加应力为均匀分布，即

?z?p0?150kPa粘土层的最终（固结）沉降量s??zhEs?150?10?300mm 5加荷1年时，时间因素 Tv?Cvt12?1??0.48 102h2()2固结度 Ut?1?8?2exp(??2Tv4)?1?8?2exp(??2?0.484)?75%

故加荷1年时地面的沉降量为 s??s?Ut?300?0.75?225mm 2）由于大面积荷载，所以?z?p?50kPa 由于地面堆载而引起的粘土层最终压缩量为

s??zHEs?50?5?50mm 5地下水位下降后，粘土层中自重应力增量为

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