题目
已知某土样的原始孔隙比为0.73,压缩试验前试样的原始高度为20mm,当压力为0.1MPa时,试样的总变形量为0.913mm;当压力0.2MPa时,试样的总变形量为1.116mm。(1) 求压缩系数;(2) 简述根据压缩系数判定土压缩性的标准;(3) 请判断该土的压缩性。
已知某土样的原始孔隙比为0.73,压缩试验前试样的原始高度为20mm,当压力为0.1MPa时,试样的总变形量为0.913mm;当压力0.2MPa时,试样的总变形量为1.116mm。
(1) 求压缩系数;
(2) 简述根据压缩系数判定土压缩性的标准;
(3) 请判断该土的压缩性。
题目解答
答案
1. 根据公式 $ \Delta e = \frac{(1 + e_0) \Delta h}{h_0} $,可得:
\[
\Delta e_1 = \frac{1.73 \times 0.913}{20} = 0.0789445, \quad e_1 = 0.73 - 0.0789445 = 0.6510555
\]
\[
\Delta e_2 = \frac{1.73 \times 1.116}{20} = 0.096534, \quad e_2 = 0.73 - 0.096534 = 0.633466
\]
压缩系数为:
\[
a = \frac{e_1 - e_2}{p_2 - p_1} = \frac{0.6510555 - 0.633466}{0.1} = 0.175895 \, \text{MPa}^{-1} \approx 0.18 \, \text{MPa}^{-1}
\]
2. 判定标准:
- $ a < 0.1 $:低压缩性。
- $ 0.1 \leq a < 0.5 $:中压缩性。
- $ a \geq 0.5 $:高压缩性。
3. 该土 $ a = 0.18 \, \text{MPa}^{-1} $,属于中压缩性土。
答案:
(1) $ a \approx 0.18 \, \text{MPa}^{-1} $。
(2) 判定标准见解析。
(3) 该土为中压缩性土。
解析
本题主要考查土的压缩性相关知识,包括压缩系数的计算、根据压缩系数判定土压缩性的标准以及对土压缩性的判断。解题思路如下:
- 计算压缩系数:
- 首先,根据公式$\Delta e = \frac{(1 + e_0) \Delta h}{h_0}$计算不同压力下的孔隙比变化量$\Delta e$,进而得到相应压力下的孔隙比$e$。
- 然后,利用压缩系数公式$a = \frac{e_1 - e_2}{p_2 - p_1}$计算压缩系数$a$。
- 简述判定标准:直接根据土力学中根据压缩系数判定土压缩性的标准进行阐述。
- 判断土的压缩性:将计算得到的压缩系数$a$与判定标准进行对比,从而判断土的压缩性。
具体计算过程
- 计算压缩系数:
- 已知原始孔隙比$e_0 = 0.73$,原始高度$h_0 = 20mm$,压力$p_1 = 0.1MPa$时,总变形量$\Delta h_1 = 0.913mm$;压力$p_2 = 0.2MPa$时,总变形量$\Delta h_2 = 1.116mm$。
- 根据公式$\Delta e = \frac{(1 + e_0) \Delta h}{h_0}$,计算压力$p_1$作用下的孔隙比变化量$\Delta e_1$:
$\begin{align*}\Delta e_1&=\frac{(1 + 0.73) \times 0.913}{20}\\&=\frac{1.73 \times 0.913}{20}\\&= 0.0789445\end{align*}$ - 则压力$p_1$作用下的孔隙比$e_1$为:
$e_1 = e_0 - \Delta e_1 = 0.73 - 0.0789445 = 0.6510555$ - 计算压力$p_2$作用下的孔隙比变化量$\Delta e_2$:
$\begin{align*}\Delta e_2&=\frac{(1 + 0.73) \times 1.116}{20}\\&=\frac{1.73 \times 1.116}{20}\\&= 0.096534\end{align*}$ - 则压力$p_2$作用下的孔隙比$e_2$为:
$e_2 = e_0 - \Delta e_2 = 0.73 - 0.096534 = 0.633466$ - 最后,根据压缩系数公式$a = \frac{e_1 - e_2}{p_2 - p_1}$计算压缩系数$a$:
$\begin{align*}a&=\frac{0.6510555 - 0.633466}{0.2 - 0.1}\\&=\frac{0.0175895}{0.1}\\&= 0.175895 \, \text{MPa}^{-1} \approx 0.18 \, \text{MPa}^{-1}\end{align*}$
- 简述判定标准:
- 根据土力学知识,根据压缩系数判定土压缩性的标准如下:
- 当$a < 0.1 \, \text{MPa}^{-1}$时,土为低压缩性土。
- 当$0.1 \leq a < 0.5 \, \text{MPa}^{-1}$时,土为中压缩性土。
- 当$a \geq 0.5 \, \text{MPa}^{-1}$时,土为高压缩性土。
- 根据土力学知识,根据压缩系数判定土压缩性的标准如下:
- 判断土的压缩性:
- 由于计算得到的压缩系数$a = 0.18 \, \text{MPa}^{-1}$,满足$0.1 \leq a < 0.5 \, \text{MPa}^{-1}$,所以该土为中压缩性土。