【文章內(nèi)容簡介】 e 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。通常 CeCc，一般粘性土的 Ce≈( ～ )Cc。 5. 彈性模量 彈性模量是指正應(yīng)力 與彈性正應(yīng)變 (即可恢復(fù)應(yīng)變 )的比值。一般采用三軸儀進(jìn)行三軸重復(fù)壓縮試驗(yàn)，得到的應(yīng)力 — 應(yīng)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。在計(jì)算飽和粘性土地基 上瞬時(shí)加荷所產(chǎn)生的瞬時(shí)沉降時(shí)，一般應(yīng)采用彈性模量。 【例題 12】計(jì)算飽和粘性土地基上瞬時(shí)加荷所產(chǎn)生的瞬時(shí)沉降時(shí)，一般應(yīng)采用的模量為（ ）。 A. 壓縮模量 B. 變形模量 C. 彈性模量 D. 切線模量 答案： C 【例題 13】當(dāng)需測定土的彈性模量時(shí)，所采用的儀器為（ ）。 A. 直剪儀 B. 三軸儀 C. 旁壓儀 D. 載荷試驗(yàn)靜壓儀 答案： B 二、現(xiàn)場載荷試驗(yàn)及變形模量 1. 載荷試驗(yàn) 現(xiàn)場載荷試驗(yàn)是在工程現(xiàn)場通過千斤頂逐級(jí)對(duì)置于地基土上的載荷 板施加荷載，觀測記錄沉降隨時(shí)間的發(fā)展以及穩(wěn)定時(shí)的沉降量 s，將上述試驗(yàn)得到的各級(jí)荷載與相應(yīng)的穩(wěn)定沒降量繪制成 p～ s 曲線，即獲得了地基土載荷試驗(yàn)的結(jié)果。 2. 變形模量 在 p～ s 曲線中，當(dāng)荷載 p 小于某數(shù)值時(shí)，荷載 p 與載荷板沉降之間基本呈直線關(guān)系。在這段直線關(guān)系內(nèi)，可根據(jù)彈性理論計(jì)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(qiáng)度， kPa； s— 相應(yīng)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(duì)剛性載荷板取 w=(方形板 )； w=(圓形板 )。 【例題 14】利用載荷試驗(yàn)所測得的指標(biāo)為（ ）。 A. 壓縮模量 B. 變形模量 C. 彈性模量 D. 切線模量 答案： B 三、關(guān)于三種模量的討論 壓縮模量 Es，是土在完全側(cè)限的條件下得到的，為豎向正應(yīng)力與相應(yīng)的正應(yīng)變的比值。該參數(shù)將用于地基最終沉降量計(jì)算的分層總和法、應(yīng)力面積法等方法中。 變形模量 E0 是根據(jù)現(xiàn)場載荷試驗(yàn)得到的，它是指土在側(cè)向自由膨脹條件下正應(yīng)力與相應(yīng)的正應(yīng)變的比值。該參數(shù)將用于彈性理論法最終沉降估算中，但載荷試驗(yàn)中所規(guī)定的沉降穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)帶有很 大的近似性。 彈性模量 Ei 可通過靜力法或動(dòng)力法測定，它是指正應(yīng)力 與彈性 (即可恢復(fù) )正應(yīng)變 的比值。該參數(shù)常用于用彈性理論公式估算建筑物的初始瞬時(shí)沉降。 根據(jù)上述三種模量的定義可看出：壓縮模量和變形模量的應(yīng)變?yōu)榭偟膽?yīng)變，既包括可恢復(fù)的彈性應(yīng)變，又包括不可恢復(fù)的塑性應(yīng)變。而彈性模量的應(yīng)變只包含彈性應(yīng)變。 從理論上可以得到壓縮模量與變形模量之間的換算關(guān)系： 由于土體不是完全彈性體，加上兩種試驗(yàn)的影響因素較多，使得理論關(guān)系與實(shí)測關(guān)系有一定差距。實(shí)測資料表明， E0 與 Es 的比值并不像理論得到的在 0～ 1 之間變化，而可能出現(xiàn) E0/Es 超過 1 的情況，且土的結(jié)構(gòu)性越強(qiáng)或壓縮性越小，其比值越大。 土的彈性模量要比變形模量、壓縮模量 大得多，可能是它們的十幾倍或者更大。 【例題 15】在土的彈性模量、變形模量和壓縮模量當(dāng)中，數(shù)值最大的是（ ）。 A. 彈性模量 B. 變形模量 C. 壓縮模量 答案： A 四、土的應(yīng)力歷史 目前工程上所謂應(yīng)力歷史是指土層在地質(zhì)歷史發(fā)展過程中所形成的先期應(yīng)力狀態(tài)以及這個(gè)狀態(tài)對(duì)土層強(qiáng)度與變形的影響。 1. 先期固結(jié)壓力 土層在歷史上所曾經(jīng)承受過的最大固結(jié)壓力，稱為先期固結(jié)壓力，用 Pc 表示。目前對(duì)先期固結(jié)壓力 Pc 通常是根據(jù)室內(nèi)壓縮試驗(yàn)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(jīng)驗(yàn)作圖法。 2. 土的固結(jié)狀態(tài) 工程中根據(jù)先期固結(jié)壓力與目前自重應(yīng)力的相對(duì)關(guān)系，將土層的天然固結(jié)狀態(tài)劃分為三 種，即正常固結(jié)、超固結(jié)和欠固結(jié)。用超固結(jié)比 OCR 作為反映土層天然固結(jié)狀態(tài)的定量指標(biāo)： 【例題 16】某天然土的 OCR，則該土屬于（ ）。 A. 正常固結(jié)土 B. 超固結(jié)土 C. 欠固結(jié)土 答案： B 【例題 17】某地層自地表以下 10m 范圍內(nèi)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(jié)壓力為 200 kpa，則該處粉土屬于（ ）。 A. 正常固結(jié)土 B. 超固結(jié)土 C. 欠固結(jié)土 答案： B 五、地基沉降計(jì)算 (一 )彈性理論法 彈性理論法計(jì)算地基沉降是基于布辛奈斯克課題的位移解，其基本假定為地基是均質(zhì)的、各向同性的、線彈性的半無限體； 此外還假定基礎(chǔ)整個(gè)底面和地基一直保持接觸。需要指出的是布辛奈斯克課題是研究荷載作用于地表的情形，因此可以近似用來研究荷載作用面埋置深度較淺的情況。當(dāng)荷載作用位置埋置深度較大時(shí) (如深基礎(chǔ) )，則應(yīng)采用明德林課題的位移解進(jìn)行彈性理論法沉降計(jì)算。 對(duì)矩形均布荷載下的角點(diǎn)沉降、中心點(diǎn)沉降和平均沉降以及圓形均布荷載下的剛性基礎(chǔ)沉降可歸納成下式表示： 式中 e— 合力的偏心距 K— 計(jì)算系數(shù)，可按 l／ b 由有關(guān)圖表查得。 【例題 18】地基沉降計(jì)算時(shí)所采用的彈性理論法，其基本假定為 ( )。 A. 地基是均質(zhì)的、各向同性的、線彈性的半無限體；基礎(chǔ)整個(gè)底面和地基一直保持接觸 ； B. 地基是不均質(zhì)的、各向異性的、線彈性的半無限體；基礎(chǔ)整個(gè)底面和地基一直保持接觸； C. 地基是均質(zhì)的、各向同性的、線彈性的半無限體； D. 地基是均質(zhì)的、各向同性的、線彈性的半無限體；基礎(chǔ)整個(gè)底面和地基部分保持接觸； 答案： A (二 )分層總和法 1. 基本假設(shè) 分層總和法一般取基底中心點(diǎn)下地基附加應(yīng)力來計(jì)算各分層土的豎向壓縮量，認(rèn)為基礎(chǔ)的平均沉降量 s 為各分層土豎向壓縮量 si 之和。在計(jì)算出 si 時(shí)，假設(shè)地基土只在豎向發(fā)生壓縮變形，沒有側(cè)向變形，故可利用室內(nèi)側(cè)限壓縮試驗(yàn)成果進(jìn)行計(jì)算。 2. 計(jì)算步驟 (1)地基土分層。 成層土的層面 (不同土層的壓縮性及重度不同 )及地下水面 (水面上下土的有效重度不同 )是當(dāng)然的分層界面，分層厚度一般不宜大于 (b 為基底寬度 )。 (2)計(jì)算各分層界面處土自重應(yīng)力。土自重應(yīng)力應(yīng)從天然地面起算。 (3)計(jì)算各分層界面處基底中心下豎向附加應(yīng)力。 (4)確定地基沉降計(jì)算深度 (或壓縮層厚度 )。一般取地基附加應(yīng)力等于自重應(yīng)力的 20％ ( )深度處作為沉降計(jì)算深度的限值；若在該深度以下為高壓縮性土，則應(yīng)取地基附加應(yīng)力等于自重應(yīng)力的 10％ ( )深度處作為沉降計(jì)算深度的限值。 (5)計(jì)算各分層土的壓縮量 si 式中， n 為沉降計(jì)算深度范圍內(nèi)的分層數(shù)。 【例題 19】某矩形基礎(chǔ)底面寬度為 8m，當(dāng)采用分層總和法進(jìn)行地基變形驗(yàn)算時(shí)， 地基土的分層厚度不宜超過（ ）。 A. 2m B. C. 4m D. 6m 答案： B 【例題 20】當(dāng)確定地基的沉降計(jì)算深度時(shí)，對(duì)于中等壓縮性土的地基，其沉降計(jì)算深度為（ ）。 20％深度處作為沉降計(jì)算深度； 10％深度處作為沉降計(jì)算深度； 3 倍處作為沉降計(jì)算深度； 3 倍處作為沉降計(jì)算深度； 答案： A 六、飽和粘性 土地基沉降與時(shí)間的關(guān)系 碎石土和砂土的壓縮性小而滲透性大，在受荷后固結(jié)穩(wěn)定所需的時(shí)間很短，可以認(rèn)為在外荷載施加完畢時(shí)，其固結(jié)變形就已經(jīng)基本完成。飽和粘性土與粉土地基在建筑物荷載作用下需要經(jīng)過相當(dāng)長時(shí)間才能達(dá)到最終沉降，例如厚的飽和軟粘土層，其固結(jié)變形需要幾年甚至幾十年才能完成。因此，工程中一般只考慮粘性土和粉土的變形與時(shí)間的關(guān)系。 (一 )飽和土的有效應(yīng)力原理 作用于飽和土體內(nèi)某截面上總的正應(yīng)力 由兩部分組成：一部分為孔隙水壓力u，它沿著各個(gè)方向均勻作用于土顆粒上，其中由孔隙水自重引起的稱為靜水壓力，由附加應(yīng)力引起的稱為超靜孔隙水壓力 (通常簡稱為孔隙水壓力 )；另一部分為有效應(yīng)力它作用 ，它作用于土的骨架 (土顆粒 )上，其中由土粒自重引起的即為土的自重應(yīng)力，由附加應(yīng)力引起的稱為附加有效應(yīng)力。飽和土中總應(yīng)力與孔隙水壓力、有效應(yīng)力之間存在如下關(guān)系： 上式稱為飽和土的有效應(yīng)力公式，加上有效應(yīng)力在土中的作用，可以進(jìn)一步表述成如下的有效應(yīng)力原理：