【正文】 水流是鹽類遷 移和重新分布的主要因素。當土中的硫酸鈉含量超過某一定值(約 2％ )時，在低溫或含水率下降時，硫酸鈉發(fā)生結晶膨脹，對于無上覆壓力的地面或路基，膨脹高度可達數(shù)十至幾百毫米，這成了鹽漬土地區(qū)的一個嚴重的工程問題。 多年凍土在我國主要分布在青藏高原和東北大小興安嶺，在東部和西部地區(qū)一些高山頂部也有分布。 雜填土是由含大量建筑垃圾、工業(yè)廢料或生活垃圾等雜物的填土。 1. 均質土的自重應力 土體在自身重力作用下任一豎直切面均是對稱面，切面上都不存在剪應力。對剛性基礎 (如箱形基礎或高爐基礎等 )，在外荷載作用下，基礎底面基本保持平面，即基礎各點的沉降幾乎是相同的，但基礎底面的地基反力分布則不同于上部荷載的分布情況。 Boussinesq， 1885)解計算，其任意點豎向正應力 及地表上距集中力為 r處的豎向位移凹 (沉降 )可表示成如下形式： 供查用。當上層土的壓縮性比下層土的壓縮性低時 (即硬殼層情況 )，即 ElE2，則土中附加應力將發(fā)生擴散現(xiàn)象。值與土所受的荷載大小有關。 ～ p曲線直線段的斜率 B. e～ p曲線割線的斜率 ～ 1gp曲線直線段的斜率 D. e～ 1gp曲線割線的斜率 答案： C 4. 回彈指數(shù) Ce 卸載段和再壓縮段的平均斜率稱為回彈指數(shù)或再壓縮指數(shù) Ce。該參數(shù)常用于用彈性理論公式估算建筑物的初始瞬時沉降。 對矩形均布荷載下的角點沉降、中心點沉降和平均沉降以及圓形均布荷載下的剛性基礎沉降可歸納成下式表示： 式中 e— 合力的偏心距 K— 計算系數(shù)，可按 l／ b由有關圖表查得。因此，工程中一般只考慮粘性土和粉土的變形與時間的關系。 用面上的法向應力方向與坐標軸的正方向相同時，則剪應力的方向與坐標軸正方向一致時為正，反之為負，若剪應力作用面上的法向應力方向與坐 標軸正方向相反時，則剪應力的方向與坐標軸正方向相反時為正，反之為負。土中應力過大時，會使土體因強度不夠發(fā)生破壞，甚至使土體發(fā)生滑動失去穩(wěn)定。 【例題 19】某矩形基礎底面寬度為 8m，當采用分層總和法進行地基變形驗算時，地基土的分層厚度不宜超過（ ）。 A. 正常固結土 B. 超固結土 C. 欠固結土 答案： B 【例 題 17】某地層自地表以下 10m范圍內均為粉土，其天然重度為 ,地下水位在 16m 處，已知該土層在 10m 處受到的先期固結壓力為 200 kpa，則該處粉土屬于（ ）。該參數(shù)將用于地基最終沉降量計算的分層總和法、應力面積法等方法中。在 e～ 1gp 曲線中可以看到，當壓力較大時， e～ 1gp 曲線接近直線。 根據(jù)壓縮過程中土樣變形與土的三相指標的關系，可以導出試驗過程孔隙比與壓縮量 H的關系，即 這樣，根據(jù)式 (1561)即可得到各級荷載 P 下對應的孔隙比 e，從而可繪制出土樣壓縮試驗的 e～p曲線及 e～ lgp曲線等。 如圖 1557所示，在土體表面作用分布寬度為 b 的均布條形荷載 p時，土中任一點的豎向應力 可采用彈性理論中的弗拉曼 (Flamant)公式在荷載分布寬度范圍內積分得到： 六、成層地基中附加應力的分布規(guī)律 在柔性荷載作用下，將土體視為均質各向同性彈性土體時土中附加應力的計算與土的性質無關。 【例題 5】某條形基礎寬度為 ，上部結構傳至基礎的荷載為 120KN/m，基礎埋深為 2m，持力層及以上土的天然重度為 ，求基底處的附加壓力 p0。 【例題 1】某土層及其物理性質指標如圖 1552 所示，地下水位在地表下 ，計算土中 a、 b、 c、 d各點處的自重應力。 土是三相體，具有明顯的各向異性和非線性特征。根據(jù)其物質組成和堆填方式，填土可分為素填土、雜填土和沖填土三類。凍土按其凍結時間長短可分為三類：瞬時凍土、季節(jié)性凍土和多年凍土。根據(jù)大量研究表明，只有干燥和稍濕的鹽漬土才具有溶陷性，且大多為自重溶陷。鹽漬土的成因主要取決于鹽源、遷移和積聚這三個方面。因此反映出具有高塑性的特征，特別是液限 WL比一般粘性土高，都在 50％以上。 A. 黃土 B. 填土 C. 不均勻 D. 膨脹土 答案： D 【例題 28】膨脹土地區(qū)房屋損壞具有的特點為（ ）。 4. 超固結性膨脹土大多具有超固結性，天然孔隙比小，密實度大，初始結構強度高。 3)施工階段的防水措施 施工場地應平整，做好臨時性防洪、排水措施。黃土受水浸濕時，結合水膜增厚楔入顆粒之間，可溶性鹽類溶解和軟化，骨架強度降低，土體在上覆土層的自重壓力或附加壓力共同作用下土的結構迅 速破壞，土?；虼罂紫?，粒間孔隙減少，這就是黃土濕陷的機理。 淤泥是指在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積，并經生物化學作用形 成，天然含水量大于液限、天然孔隙比e≥ 的粘性土。然而，直剪試驗中只是用剪切速率的 “ 快 ” 與 “ 慢 ” 來模擬試驗中的 “ 不排水 ” 和 “ 排水 ” ，對試驗排水條件的控制是很不嚴格的，因此在有條件的情況下應盡量采用三軸試驗方法。在剪切過程中，試樣沒有任何體積變形。 3)慢剪。將抗剪強度線延長與軸相交于 B點，由直角三角形 ABO1可知： 5. 土的極限平衡條件的應用 采用應力圓與抗剪強度包絡線相互位置關系來評判的圖解法也可以得到相同的結果。在外荷載作用下，土體中將產生剪應力和剪切變形，當土中某點由外力所產生的剪應力達到土的抗剪 強度時，土就沿著剪應力作用方向產生相對滑動，該點便發(fā)生剪切破壞。 A. 穩(wěn)定平衡狀態(tài) B. 極限平衡狀態(tài) C. 剪切破壞 答案： A 【例題 7】隨著土中應力狀態(tài)的改變，土中將出現(xiàn)三種平衡狀態(tài)，其中不包括（ ）。 2)固結快剪。 (2)三軸試驗方法 通過控制土樣在周圍壓力作用下固結條件和剪切時的排水條件，可形成如下三種三軸試驗方法： 不固結不排水剪 (UU 試驗 )：試樣在施加周圍壓力和隨后施加偏應力直至剪壞的整個試驗過程中都不允許排水，即從開始加壓直至試樣剪壞，土中的含水量始終保持不變，孔隙水壓力也不會消散。 3. 抗剪強度試驗方法與指標的選用 在實際工程中，地基條件與加荷情況不一定非常明確，如加荷速度的快慢、土層的厚薄、荷載大小以及加荷過程等都沒有定量的界限值，而常規(guī)的直剪試驗與三軸試驗是在理想化的室內試驗條件下進行，與實際工程之間 存在一定的差異。我國自然 環(huán)境變化大，世界上幾種主要的特殊性土類在我國都有分布，包括軟土、黃土、紅粘土、膨脹土、凍土、鹽漬土和填土 一、軟土 軟土是指分布于沿海的濱海相、三角洲相、溺谷相和內陸平原或山區(qū)的河流相、湖泊相、沼澤相等主要由細粒土組成的孔隙比大 (一般大于 )、天然含水量高 (接近或大于液限 )、壓縮性高 ( 1－ 2)和強度低的土層。自重濕陷性黃土是指土層浸水后在土層自重作用下也能發(fā)生濕陷的黃土。 2)單體建筑物的防水措施 建筑物周圍必須設置具有一定寬度的混凝土散水，以便排泄屋面水。強膨脹土浸水后幾分鐘即完全崩解；弱膨脹土則崩解緩慢且不完全。土體吸水飽和，在重力與滲透壓力作用下，沿坡面向下產生塑流狀溜塌。 根據(jù)紅粘土的成土條件，這類土主要集中分布在我國長江以南，即北緯 33176。由于裂隙的存在，土體整體性遭到破壞，總體強度大為減弱，此外，裂隙又促使深部失水，有些裂隙發(fā)展成為地裂。這種土零星分布于我國東北的松遼平原以及華北的黃、淮、海河平原。 此外，對攪拌混凝土或砂漿的用水和砂石料的含鹽量也必須嚴格控制，應滿足有關規(guī)定。 【例題 31】多年凍土是指凍結持續(xù)時間為（ ）的土。 A. 粉土 B. 雜填土 C. 沖填土 D. 素填土 答案： D 第五講 土中應力分布及計算和土的壓縮性與地基沉降 一、 內容提要： 本講主要講述 ① 土中應力分布及計算部分包括土的自重應力、基礎底面壓力、基底附加壓力、土中附加應力； ② 土的壓縮性與地基沉降部分包括壓縮試驗、壓縮曲線、 壓縮系數(shù)、壓縮指數(shù)、回彈指數(shù)、壓縮模量、載荷試驗、變形模量、高壓固結試驗、土的應力歷史、先期固結壓力、超固結比正常固結土、超固結土、欠固結土 、沉降計算的彈性理論法、分層總和法、有效應力原理、一維固結理論、固結系數(shù)、固結度； 二、 重點、難點： 基底與土中自重應力與附加應力的計算、土的壓縮試驗、利用分層總和法進行地基變形計算、有效應力原理 三、 內容講解： 第一節(jié) 土中應力分布及計算 一、土中應力 土中應力指土體在自身重力、建筑物和構筑物荷載，以及其他因素 (如土中水的滲流、地震等 )作用下，土中產生應力。若地下水位以下的土受到水的浮力作用，則水下部分土的重度按有效重度 計算，其計算方法同成層土體情況。 A. ①140kpa ； ②120kpa ； ③ B. ①140kpa ； ②120kpa ； ③ C. ①140kpa ； ②130kpa ； ③ D. ①130kpa ； ②120kpa ； ③ 答案： B 四、基底附加壓力 基礎通常是埋置在天然地面下一定深度的。 3. 矩形面積上作用三角形分布荷載時土中豎向應力 計算 當?shù)鼗砻孀饔镁匦蚊娣e (lb) 三角形分布荷載時，為計算荷載為零的角點下的豎向應力值 可將坐標原點取在荷載為零的角點上；若要計算荷載最大值的角點下的豎向應力值 ，則將坐標原點取在荷載最大值的角點上。在土樣上下放置的透水石是土樣受壓后排出孔隙水的兩個界面。因此，在運用到沉降計算中時，比較合理的做法是根據(jù)實際豎向應力的大小在壓縮曲線上取相應的孔隙比計算這些指標。在這段直線關系內，可根據(jù)彈性理論計算沉降的公式反求地基的變形模量 E0 式中 p— 直線段的荷載強度， kPa； s— 相應于 p的載荷板下沉量； b— 載荷板的寬度或直徑； — 土的泊松比，砂 土可取 ～ ，粘性土可取 ～ ； w— 沉降影響系數(shù)，對剛性載荷板取 w=(方形板 )； w=(圓形板 )。目前對先期固結壓力 Pc通常是根據(jù)室內壓縮試驗獲得的 e～ lgp曲線來確定，較簡便明了的方法是卡薩格蘭德(Cassagrande)1936 年提出的經驗作圖法。 (4)確定地基沉降計算深度 (或壓縮層厚度 )。 A. 土是均質的、完全飽和的； B. 土粒和水是不可壓縮的； C. 土層的壓縮和土中水的滲流只沿豎向發(fā)生，是單向 (一維 )的； D. 土中水的滲流服從達西定律，但土的滲透系數(shù)和壓縮系數(shù)在滲流過程中變化； 答案： D (三 )固結度 土層在固結過程中， t時刻土層各點土骨架承擔的有效應力圖面積與起始超孔隙水壓力 (或附加應力 )圖面積之比，稱為 t 時刻土層的固結度，用 Ut 表示，即 由于土層的變形取決于土中有效應 力，故土層的固結度又可表述為土層在固結過程中任一時刻的壓縮量St與最終壓縮量 Sc之比，即 為便于實際使用，一般將固結度計算公式按不同附加應力分布圖形繪制成 Ut～ Tv 關系曲線。因此，在深度 z處平面上，土體因自身重力產生的豎向應力， (稱豎向自重應力 )等于單位面積上土柱體的重力 W，如圖 1551所示。 【例題 21】飽和砂層受到外力時，由砂與水共同承擔和傳遞，并符合 ，在地震作用下，下列各敘述正確的是 ( )。在計算出 si 時， 假設地基土只在豎向發(fā)生壓縮變形，沒有側向變形，故可利用室內側限壓縮試驗成果進行計算。 從理論上可以得到壓縮模量與變形模量之間的換算關系： 由于土體不是完全彈性體，加上兩種試驗的影響因素較多，使得理論關系與實測關系有一定差距。一般采用三軸儀進行三軸重復壓縮試驗，得到的應力 — 應變曲線上的初始切線模量 Ei 或再加荷模量 Er 作為彈性模量。 【例題 7】已知某土樣在進行壓縮試驗時獲得如下數(shù)據(jù)： p1=100kpa 時孔隙比 e1=，在 p2=100kpa時孔隙比 e1=，則該土樣在 100～ 200kpa 壓力段的壓縮系數(shù)為（ ），并判斷該土的壓縮性屬于（ ）。因土的泊松比因變化不大，其對應力集中和應力擴散現(xiàn)象的影響可忽略。當基礎底面的形狀及分布荷載都是有規(guī)律時，則可以通過積分求解得相應的土中應力。 A. 基礎的剛度 B. 地基的變形條件 C. 上部荷載大小 D. 基礎面積大小 答案： A、 B 【例題 3】剛性基礎在中心荷載作用下，開始的地基反力呈（ ）分布。 從公式 (1551)可知，自重應力隨深度 Z線性增加，呈三角形分布圖形。 填土還可按其堆填時間 (年代 )分為老填土和新填土，對于粘土以 10年為界而粉土以 5年為界。 II— 多冰凍土 (弱融陷土 )：為多年凍土中較良好的地基土，一般可直接作為建筑物的地基，當最大融化深度控制在 3m以內時，建筑物均未遭受明顯破壞。 鹽漬土地基造成的破壞主要表現(xiàn)在，室內外地坪、路面、路沿石、臺階、花壇，室外球場，機場跑道等。在濱海地區(qū)，地下水中的鹽分，通過毛細作用，將下部的鹽輸送到地表，由于地表的蒸發(fā)作用，將鹽分析出，形成鹽漬土。常見水平相距 1m，土