第1章土的组成
第1章 土的组成
二、 填空题
1.根据土的颗粒级配曲线，当颗粒级配曲线较 缓 时表示土的级配良好。
2.工程中常把 的土称为级配良好的土，把 的土称为级配均匀的土，其中评价指标叫 。
3.不同分化作用产生不同的土，分化作用有 、 、 。
4. 粘土矿物基本上是由两种原子层(称为晶片)构成的，一种是 ，它的基本单元是Si—0四面体，另一种是 ，它的基本单元是A1—OH八面体。
5. 不均匀系数Cu、曲率系数Cc 的表达式为Cu＝ 、Cc＝ 。 6. 砂类土样级配曲线能同时满足 及 的土才能称为级配良好的土。 7. 土是 的产物，是各种矿物颗粒的集合体。土与其它连续固体介质相区别的最主要特征就是它的 和 。
8. 土力学是利用 一般原理和 技术来研究土的物理性质以及在所受外力发生变化时的应力、变形、强度、稳定性和渗透性及其规律一门科学。 9.最常用的颗粒分析方法有 法和 法。
10. 著名土力学家 的《土力学》专著问世，标志着现代土力学的开始。 五、 计算题
1. 甲乙两土样的颗粒分析结果列于下表，试绘制级配曲线，并确定不均匀系数以及评价级配均匀情况。 2～0.5 0.5～ 0.25～ 0.1～ 0.05～ 0.02～ 0.01～0.005～﹤粒径/mm 0.25 0.1 0.05 0.02 0.01 0.005 0.002 0.002 相 对 含量（%） 甲土 乙土 24.3 14.2 20.2 5.0 14.8 5.0 10.5 17.1 6.0 32.9 4.1 18.6 2.9 12.4 3.0 9.0
第1章 参考答案
二、 填空题
1. 较平缓
2. CU>10， CU<5，不均匀系数
3. 物理风化，化学风化，生物分化
4. 硅氧晶片（硅片），铝氢氧晶片（铝片）
2
5.Cu = d60 / d10，Cc = d30 / (d60 ×d10 ) 6. Cu ≧5，Cc = 1～3
7.岩石分化，散粒性，多相性 8.力学，土工测试 9.筛分，水分
10.太沙基（Terzaghi） 五、 计算题
解：甲土颗粒级配曲线如下： 孔径(mm) 留筛土质量（g） 小于该孔径的土质量(g) 2 0.5 0 24.3 100 75.7 小于该孔径的土的百分数% 100 75.7 0.25 0.1 0.05 0.02 0.01 0.005 0.002 <0.002
14.2 20.2 14.8 10.5 6.0 4.1 2.9 3.0 61.5 41.3 26.5 16 10 5.9 3 61.5 41.3 26.5 16 10 5.9 3
，
，
，因为>10 粒度分布范围较大，土粒越不均匀，级配良好。
乙土颗粒级配曲线如下： 孔径(mm) 留筛土质量（g） 小于该孔径的土质量小于该孔径的土的百(g) 分数% 2 0.5 0.25 0.1 0.05 0.02 0.01 0.005 0.002 <0.002
0 0 05 5 5 17.1 32.9 18.6 12.4 9 100 100 100 95 90 72.9 40 21.4 9 100 100 100 95 90 72.9 40 21.4 9
，
因为
大于5，
在1-3之间 所以为良好级配砂
第2章土的物理性质及分类
二、 填空题
1.粘性土中含水量不同，可分别处于 、 、 、 、 四种不同的状态。其界限含水量依次是 、 、 。
2.对砂土密实度的判别一般采用以下三种方法 、 、 。
3.土的天然密度、土粒相对密度、含水量由室内试验直接测定，其测定方法分别是 、 、 。
4. 粘性土的不同状态的分界含水量液限、塑限、缩限分别用 、 、 测定。 5. 土的触变性是指 。
6. 土的灵敏度越高，其结构性越强，受扰动后土的强度降低越 。
7. 作为建筑地基的土，可分为岩石、碎石土砂土、 、粘性土和人工填土。 8. 碎石土是指粒径大于 mm的颗粒超过总重量50%的土。 9.土的饱和度为土中被水充满的孔隙 与孔隙 之比。 10. 液性指数是用来衡量粘性土的 状态。
五、 计算题
1. 有一完全饱和的原状土样切满于容积为21.7cm 的环刀内，称得总质量为72.49g， 经105℃烘干至恒重为61.28g，已知环刀质量为32.54g，土粒相对密度（比重）为2.74， 试求该土样的湿密度、含水量、干密度及孔隙比（要求按三项比例指标定义求解）。 2. 某原状土样的密度为1.85g/cm、含水量为34%、土粒相对密度为2.71，试求该土样的饱和密度、有效密度和有效重度（先导得公式然后求解）。
3. 某砂土土样的密度为1.77g/cm ，含水量为9.8%，土粒相对密度为2.67，烘干后测定最小孔隙比为0.461，最大孔隙比为0.943，试求孔隙比和相对密度，判断该砂土的密实度。 4. 某一完全饱和粘性土试样的含水量为30%，土粒相对密度为2.73 ，液限为33%，塑限为17%，试求孔隙比、干密度和饱和密度，并按塑性指数和液性指数分别定出该粘性土的分类名称和软硬状态。
5.经测定，某地下水位以下砂层的饱和密度为1.991g/cm，土粒相对密度为2.66，最大干密度为1.67g/cm，最小干密度为1.39g/cm，试判断该砂土的密实程度。
6.已知某土样含水量为20%，土粒相对密度为2.7，孔隙率为50%，若将该土加水至完全饱和，问10m该土体需加水多少？
7.某土样，土粒相对密度为2.7，孔隙比为0.95，饱和度为37%，现要把饱和度提高到90%，则每1的该土样中应加多少水？ 8.某土样孔隙体积
，土粒体积
，土粒相对密度为ds=2.69，求孔隙比e
3
3
3
3
3 3
3
和干重度?d；当孔隙被水充满时，求饱和重度?sat和含水量?。
9.某土样的干密度为1.60g/cm，土粒相对密度为2.66，颗粒分析试验表明，该土大于0.5mm的颗粒占总质量的25%。假设细颗粒可以把粗颗粒间的孔隙全部填满，问该土小于0.5mm的那部分细颗粒土的干密度约是多少？若经过压实后，该土在含水量为18%时达到饱和，问该土此时的干密度是多少？
10. 某一施工现场需要填土，基坑的体积为2000 m，土方来源是从附近土丘开挖，经勘察土的相对密度为2.70,含水量为15%,孔隙比为0.60。要求填土的含水量为17%,干重度为17.6 kN/m 。
(1) 取土场的重度、干重度和饱和度是多少？ (2) 应从取土场开采多少方土?
(3) 碾压时应洒多少水?填土的孔隙比是多少?
11.某饱和土样含水量为38.2%，密度为1.85 t/m，塑限为27.5%，液限为42.1%。问：要制备完全饱和、含水量为50%的土样，则每立方米土应加多少水？加水前和加水后土各处于什么状态？其定名是什么？
12. 某饱和土的饱和密度为1.85 t/m，含水量为37.04%，试求其土粒相对密度和孔隙比。 13.已知一土样天然密度为1.8 t/m，干密度为1.3 t/m，饱和重度为20 kN/m，试问在1t天然状态土中，水和干土的质量各是多少？若使这些土改变成饱和状态，则需加水多少？
3
3
3
3
3
3
3
3
14.设有1m的石块，孔隙比e=0，打碎后孔隙比为e=0.6，在打碎后孔隙比为e=0.75，求第一次与第二次打碎后的体积？
15.是推导理论上所能达到的最大击实曲线（即饱和度Sr=100%的击实曲线）的表达式。 16.配置含水量35%的土样，取天然含水量12%的土重20t，已测定土粒相对密度为2.70，问需加水多少？
3
第2章 参考答案
二、 填空题
1. 固态、半固态、可塑态、流动态、缩限、塑限、液限 2. 孔隙比法、相对密实度法、标准灌入法 3. 环刀法、比重瓶法、烘干法 4. 锥式液限仪、搓条法、收缩皿法
5. 粘性土的结构受到扰动时，导致强度降低，但当扰动停止后，土的强度又随时间而逐渐
增大的性质。 6. 越多。 7. 粉土。 8. 2。
9. 体积、总体积。 10.软硬。
五、 计算题
1. 解：
2. 解：设土颗粒体积为1
由
得
3. 解：由
因为1/3< SPAN>所以该砂土的密实度为中密。
4.解：由 得
因为10 5.解：由得 因为2/3< SPAN>所以该砂土的密实度为密实。 6.解：由 由 ，且 得 ，得 当当故应加水 时，时， 7.解：由 得 8. 解： 9.解：设V=1m，则 粗颗粒质量 细颗粒质量 3 粗颗粒体积 粗颗粒孔隙体积 细颗粒土的干密度 压实后的孔隙比 10.解：（1） （2）填土场 取土场 （３）洒多少水 11. 解： 加水前加水后12. 解： 粉质粘土 可塑状态 流塑状态 联立求解，得 13. 解： 需加水 14. 解： 15. 解： 16. 解：由 得 由 得 需加水 第3章 土的渗透性及渗流 二、 填空题 1.土体具有被液体透过的性质称为土的 。 2.影响渗透系数的主要因素有： 、 、 、 、 、 。 3.一般来讲，室内渗透试验有两种，即 和 。 4.渗流破坏主要有 和 两种基本形式。 5.达西定律只适用于 的情况，而反映土的透水性的比例系数，称之为土的 。 五、 计算题 1.如图3－1所示，在恒定的总水头差之下水自下而上透过两个土样，从土样1顶面溢出。 （1） 已土样2底面c－c 为基准面，求该面的总水头和静水头； （2） 已知水流经土样2的水头损失为总水头差的30%，求 b－b面的总水头和静水头； （3） 已知土样2的渗透系数为0.05cm/s ，求单位时间内土样横截面单位面积的流量； （4） 求土样1的渗透系数。 图3－1 （单位：cm） 图3－3 （单位：cm） 2.如图3－2所示，在5.0m 厚的黏土层下有一砂土层厚6.0 m，其下为基岩（不透水）。为 -23 测定该沙土的渗透系数，打一钻孔到基岩顶面并以10m/s 的速率从孔中抽水。在距抽水孔15m 和30m 处各打一观测孔穿过黏土层进入砂土层，测得孔内稳定水位分别在地面以下3.0m 和2.5m ，试求该砂土的渗透系数。 图3－2 （单位：m） 3. 某渗透装置如图3-3所示。砂Ⅰ的渗透系数 ；砂样断面积A=200 ，试问： ；砂Ⅱ的渗透系数 (1)若在砂Ⅰ与砂Ⅱ分界面处安装一测压管，则测压管中水面将升至右端水面以上多高？ （2）砂Ⅰ与砂Ⅱ界面处的单位渗流量q多大？ 4. 定水头渗透试验中，已知渗透仪直径失 ，在60s时间内的渗水量 ，在 渗流直径上的水头损 ，求土的渗透系数。 ,厚度为 渗透仪细玻璃管的内 ，实 5.设做变水头渗透试验的粘土式样的截面积为径为 ，实验开始时的水位差为 ，经过 观察的水位差为 验室的水温为20℃，试求式样的渗透系数。 6. 图3-4为一板桩打入透土层后形成的流网。已知透水土层深 板桩打入土层表面以下 ，渗透系数 ，板桩前后水深如图3-4所示。试求：(1) 图中所示a、b、c、d、e各点的孔隙水压力；(2)地基的单位透水量。 图3－4 板桩墙下的渗流图 7.如图3-5所示，在长为10cm，面积 的圆筒内装满砂土。经测定，粉砂的 ， 筒下端与管相连，管内水位高出筒5cm(固定不变)，流水自下而上通过试样后可 溢流出去。试求(1)渗流力的大小，判断是否会产生流砂现象；(2)临界水利梯度 值。 图3－5 第3章 参考答案 二、 填空题 1. 渗透性或透水性 2. 土的粒度成分及矿物成分、土的密实度、土的饱和度、土的结构、土的构造、水的温度 3. 常水头法、变水头法 4. 流砂(土)、管涌 5. 层流、渗透系数 三、 选择题 五、 计算题 1.解： 如图3-1，本题为定水头实验，水自下而上流过两个土样，相关几何参数列于图中。 （1）以c-c为基准面，则有：zc=0，hwc=90cm，hc=90cm （2）已知?hbc=30%??hac，而?hac由图2-16知，为30cm，所以 ?hbc=30%??hac=0.3?30=9cm ∴ hb=hc-?hbc=90-9=81cm 又∵ zb=30cm，故hwb=hb- zb=81-30=51cm 32 （3）已知k2=0.05cm/s，q/A=k2i2= k2??hbc/L2=0.05?9/30=0.015cm/s/cm=0.015cm/s （4）∵ i1=?hab/L1=（?hac-?hbc）/L1=（30-9）/30=0.7，而且由连续性条件，q/A=k1i1=k2i2 ∴ k1=k2i2/i1=0.015/0.7=0.021cm/s 2. 解： 分析：如图3-2，砂土为透水土层，厚6m，上覆粘土为不透水土层，厚5m，因为粘土层不透水，所以任意位置处的过水断面的高度均为砂土层的厚度，即6m。题目又给出了r1=15m，r2=30m，h1=8m，h2=8.5m。 由达西定律的公式知，，可改写为： 带入已知条件，得到： 本题的要点在于对过水断面的理解。另外，还有个别同学将ln当作了lg。 3. 解： (1)设所求值为 ，砂样Ⅰ和砂样Ⅱ的高度分别为和。因各断面的渗流速度相等，故有 即 (2)砂与砂界面处的单位渗流量q为： 4. 解： 5. 解： 因为试验时的温度为标准温度，故不作温度修正。 6. 解： (1)a、e点位于水面，故 b、d位于土层表面，其孔隙压力分别为： C点位于板桩底部，该点的水头损失为： 该点的孔压为： (2)地基的单位渗水量： 7. 解： (1) 因为 ，所以不会发生流砂。 (2) 第4章土中应力 二填空题 1.土中应力按成因可分为 和 。 2.土中应力按土骨架和土中孔隙的分担作用可分为 和 。 3.地下水位下降则原水位出处的有效自重应力 。 4.计算土的自重应力应从 算起。 5. 计算土的自重应力时，地下水位以下的重度应取 。 五计算题 1．某建筑场地的地层分布均匀，第一层杂填土厚1.5m，=17KN/4m,=19KN/=18.2KN/ ,, ；第二层粉质黏土厚 =2.73,w =31%,地下水位在地面下2m深处；第三层淤泥质黏土厚8m，=2.74,w=41%;第四层粉土厚3m,=19.2KN/ ，并绘出 , =2.72,w=27%;第五层 砂岩未钻穿。试计算各层交界处的竖向自重应力沿深度分布图。（答案：第 四层底=306.9KPa） 2．某构筑物基础如图4-1所示，在设计地面标高处作用有偏心荷载680KN,偏心距1.31m,基础埋深为2m,底面尺寸为4m2m。试求基底平均压力偏心方向的基底压力分布图。（答案： =301KPa） 和边缘最大压力 ，并绘出沿 图4-1 3．某矩形基础的底面尺寸为4m2.4m,设计地面下深埋为1.2m(高于天然地面0.2m),设计地面以上的荷载为1200KN,基底标高处原有土的加权平均重度为18KN/1点及2点下各3.6m深度点处 =28.3KPa） 点及 点处的地基附加应力 。试求基底水平面 值（见图4-2）。（答案： 图4-2 4．某条形基础的宽度为2m，在梯形分布的条形荷载（基底附加应力）下，边缘（200KPa,( =100KPa，试求基底宽度中点下和边缘两点下各3m及6m深度处值的 分别为59.4及31.2KPa） ,= 值。（答案：中点下3m及6m处 5．某路基的宽度为8m(顶)和16m（底），高度H为2m（图4-3），填土重度为18KN/试求路基底面中心点和边缘点下深度位m处地基附加应力处 =35.41KPa） 值。（答案：中心点下2m深 图4-3 6． 按图4—4中给出的资料，计算地基中各土层分界处的自重应力。如地下水位因某种原因骤然下降至▽35.0高程，细砂层的重度为=18.2kN/m3，问此时地基中的自重应力有何改变？ 图4—4 7．某场地自上而下的土层分布为：杂填土，厚度1m，=16kN/m3；粉质黏土，厚度5m，=19kN/m3，/=10kN/m3，K0=0.32；砂土。地下水位在地表以下2m深处。试求地表下4m深处土的竖向和侧向有效自重应力，竖向和侧向总应力。 8． 某外墙下条形基础底面宽度为b=1.5m，基础底面标高为-1.50m，室内地面标高为±0.000，室外地面标高为-0.60m，墙体作用在基础顶面的竖向荷载F=230kN/m，试求基底压力P。 9． 某场地地表0.5m为新填土，=16kN/m3，填土下为黏土，=18.5kN/m3，w=20％，d 2 s=2.71，地下水位在地表下1m。现设计一柱下独立基础，已知基底面积A=5m，埋深d=1.2m，上部结构传给基础的轴心荷载为F=1000kN。试计算基底附加压力P0。 10． 某柱下方形基础边长4m，基底压力为300kPa，基础埋深为1.5，地基土重度为18kN/m3，试求基底中心点下4m深处的竖向附加应力。已知边长为2m的均布方形荷载角点和中心殿下4m深处的竖向附加应力系数分别为0.084和0.108。 11． 已知条形均布荷载P0=200kPa，荷载面宽度b=2m，试按均布矩形荷载下的附加应力计算公式计算条形荷载面中心殿下2m深处的竖向附加应力。 12． 有相邻两荷载面积A和B，其尺寸，相应位置及所受荷载如图4—5所示。若考虑相邻荷载B的影响，试求A荷载中心点以下深度z=2m处的竖向附加应力z。 图4—5 13． 某地基地表至4.5m深度为砂土层，4.5~9.0m为黏土层，其下为不透水页岩。地下水位距地表2.0m。已知水位以上砂土的平均孔隙比为0.52，平均饱和度为37％，黏土的含水量为42％，砂土和黏土的相对密度均为2.65。试计算地表至黏土层底面范围内的竖向总应力，有效应力和孔隙水压力，并绘制相应的应力分布图。（取w=9.81kN/m3） 14． 图4—6中所示的柱下独立基础底面尺寸为5m×2.5m，试根据图中所给资料计算基底压力 ， ， 及基底中心点下2.7m深处的竖向附加应力 。 图4—6 15． 已知一条形基础底面尺寸为60m×4m，设基底压力均匀分布，基底中心点下2m深度处的竖向附加应力为，问基底角点下4m深度处竖向附加应力为多少？ 16． 图4—7所示为一座平面是L形的建筑物的筏型基础，试按角点法计算地基附加应力的概念分析建筑物上各点A~F中，哪一点的沉降最大？为什么？ 图4—7 第四章参考答案 二、填空题 1． 自重应力、附加应力 2． 有效应力、孔隙压力 3． 增加 4． 天然地面（老天然地面） 5． 有效重度（浮重度） 五、计算题 1．解：第一层底：第二层土： 地下水位处：层底： 第三层底： 第四层底： 第五层顶： （图略） 2．解：荷载因偏心而在基底引起的弯矩为：基础及回填土自重：偏心距：因 ，说明基底与地基之间部分脱开，故应从新分布计算 （图略） 3．解：基底压力：基底附加压力:点 :过1点将基底分成相等的两块，每块尺寸为 ，查表4-5得 故有： 故 ， 点：过2点做如下图所示矩形，对矩形 ac2d，， 查表4-5得 ，故 ；对矩形bc21 ，查表4-5得 a b c d 1 2 4．解：图表求解（查找相对应的系数用表） 总铅直应均布荷载 Z(m) z/b x/b 中点下 荷载3 6 3 1.5 3 1.5 0 0 0.5 0.396 0.208 0.334 （kPa） 39.6 20.8 33.4 x/b 0.5 0.5 0 0.2 0.104 0.145 （kPa） 20 10.4 14.5 =100kPa 三角形分布荷载=100kPa 力（kPa） 59.6 31.2 47.9 最小端 荷载最大端 6 3 6 3 1.5 3 0.5 0.5 0.5 0.198 0.334 0.198 19.8 33.4 19.8 0 1 1 0.096 0.185 0.104 9.6 18.5 10.4 29.4 51.9 30.2 5．解：土坝最大自重应力 （1）中心点下2m深处： f e a b c d 对于△abf(或者△cde)，查其表，得对于□bcef， 查其表，得， ，故有， ，故有 ， ， ， 则 （2）边缘点下2m深处：(以右边缘点为例) 应力系数列表： 载荷面积 4 1 0 0.5 0.25 0.5 0.003 0.019 0.127 abf bcef cde 故有： 6．解： 地下水位处： 黏土层底： 粉质黏土层底： 细砂层底： 地下水位骤然下降至▽35.0高程时： 黏土和粉质黏土层因渗透性小，土体还来不及排水固结，孔隙水压力没有明显下降，含水量不变，故自重应力没什么变化。 细砂层渗透性大，排水固结块，因水位下降而产生的应力增量很快就转化为有效自量应力，故细砂层底的自重应力为： 7．解： 土的自重应力 静水压力： 竖向总应力： 侧向总应力： 8．解 9．解： 先计算黏土层的有效重度： 基底压力： 基底处土的自重应力（从黏土层算起）： 基底附加压力： 10．解： 11．解 因为是中点下所以 ，故查表4-10得 ，于是有 12．解： A荷载产生的附加应力：荷载可按均匀布计算， 由 B荷载产生的附加应力：（根据角点法） 由 由 由? 由? ? 13．解： ? 砂土层水位以上： ? ? ? 砂土层水位以下： ? ? 黏土层： ? ? ? 地下水位处： ? ? ? ? 砂土层底： ? ? ? ? 黏土层底： ? ，于是 ， 。 ? ? 14．解： ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 15．解： ? 采用角点法计算时，对基底中心点下2m深处：应将基底面积分为4块，每块得 16．解： ? D点沉降最大，按角点法划分基础D点处在角上的最多，所以影响最大。 第5章土的压缩性 二填空题 1．压缩系数 = ， 表示压力范围 = ， = 的压缩系数，工程上常 用评价土的压缩性的高低。 2．可通过室内试验测定的土体压缩性的指标有 、 、和 。 3．天然土层在历史上所经受过的包括自重应力和其他荷载作用形成的最大竖向有效固结压力称为 。 4．据前期固结压力，沉积土层分为 、 、 三种。 5．在研究沉积土层的应力历史时，通常将 与 之比值定义为超固结比。 五计算题 1. 某工程钻孔3号土样3-1粉质黏土和3-2淤泥质黏土的压缩试验数据列于下表，试计算压缩系数 并评价其压缩性。 垂直压力（kPa） 0 压缩试验数据 50 100 200 300 400 孔隙比 土样3－1 0.866 土样3－2 1.085 0.799 0.960 0.770 0.890 0.736 0.803 0.721 0.748 0.714 0.707 2． 对一黏土试样进行侧限压缩试验，测得当比分别为： =0.932和 =0.885，试计算 =100kPa和和 =200kPa时土样相应的孔隙 ，并评价该土的压缩性。 曲线上得到的比例界荷载 及相应的 ３． 在粉质黏土层上进行载荷试验，从绘制的沉降值 为： =150kPa, =16mm.。已知刚性方形压板的边长为0.5m，土的泊松比u=0. 。 25，试确定地基土的变形模量第五章参考答案 二填空题 1．、、 2．压缩系数、压缩指数、压缩模量 3．先期固结压力（前期固结压力） 4．正常固结土、超固结土、欠固结土 5．先期固结压力、现有覆盖土重 五计算题 １．解：土样3-1： 因为０.１< =0.34<0.5 ,g故改土属于中压缩性土 土样3-2： 因为 =0.87>0.5 ,g故改土属于高压缩性土 ２．解： 因为０.１< =0.47<0.5 ,g故该土属于中压缩性土 第6章 土中应力 二填空题 1．分层总和法计算地基沉降量时，计算深度是根据 应力和 应力的比值确定的。 2．饱和土的有效应力原理为： ，土的 和 只随有效应力而变。地下水位上升则土中孔隙水压力 有效应力 。 3．地基土层在某一压力作用下，经历时间t所产生的固结变形量与最终固结变形量之比值称为 。 五计算题 ? 1．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）该黏土的压缩系数 及相应的压缩模量 ，并评价其压缩性； ，试计算在大面积堆载 ? （2）设黏土层厚度为2m，平均自重应力 的作用下，黏土层的固结压缩量。 ? 黏土层压缩试验资料 表5—9 ? P(kPa) ? e ? 0 ? 0.850 ? 50 ? 0.760 ? 100 ? 0.710 ? 200 ? 0.650 ? 400 ? 0.640 。从 ? 2．底面尺寸为5m×5m，埋深1.5m，上部结构传给基础的轴心荷载 地表起至基底下2.5m为黏土层， ，黏土层下为卵石层（可视为不可压缩 层），黏土层的压缩试验资料见5—9所示。试计算基础的最终沉降量。 ? 3．某场地自上而下的土层分布依次为：中砂，厚度2m， 度3m， ， ；淤泥，厚 ；黏土。初始地下水位在地表处。 若地下水位自地表下降2m，试计算由此而引起的淤泥层的最终压缩量。设地下水位下降后中砂的重度 。 试计算在大面积何载 作 4． 某饱和黏土层厚度6m，压缩模量 用下的最终沉降量。当沉降量达到30mm时黏土层的固结度为多少？ 5． 某基础长4.8m,宽3m,埋深1.8m,基底平均压力p=170kPa,地基土为黏土， 压缩系数 ， ,基底下1.2m处为不可压缩的岩层。试计算基础的最终 沉降量。 6. 某地基中一饱和黏土层厚度为4m，顶、底面均为粗砂层，黏土层的平均竖向固结系数 ，压缩模量 。若在地面上作用大面积均布荷载 ,试求：（1）黏土层的最终沉降量；（2）达到最终沉降量之半所需的时间； （3）若该黏土层下卧不透水层，则达到最终沉降量之半所需的时间又是多少？ 7． 某场地均匀填筑大面积填土，填土前从厚度H=2m的正常固结黏土层的中部取高度h=20mm的试样进行室内压缩试验（固结试验），测得土的前期固结压力 ，初始孔隙比 压缩指数 。（1）若在填土荷载作用下黏土层的最终压缩量为38. 6mm，求该土层中部的总应力p(自重应力与附加应力之和)等于多少？（2）若试样在某级竖向压力作用下固结稳定时的压缩量为0.34mm，且压缩量到达0.17mm时所需的时间为t，试 估计在填土荷载作用下，黏土层处于单面排水条件、且固结度达到50%时所需的T为t的多少倍。 8. 某饱和黏性土试样的土粒的相对密度为2.68,试样的初始高度为2cm，面积为30 .在压缩仪上做完试验后，取出试 样称重为109.44g，烘干后重88.44g，试求： （1）试样的压缩量是多少？ （2）压缩前后试样的空隙比改变了多少？ （3）压缩前后试样的重度改变了多少？ 9．某地基地表至4.5深度内为砂土层，4.5～9.0 m为黏土层，其下为不透水页岩。地下水位距地表2.0m。已知水位以上砂土的平均空隙比为0.52,平均饱和度为37%，黏土的含水量为42%，砂土和黏土的相对密度均为2.65。现设计一基础，基础 底面位于地表以下3m处。建筑物荷载在黏土层顶面和底面产生的附加应力分别为100kPa和40kPa，从固结试验中得知黏土层对应于50、100、200kPa固结压力的空隙比分别为1.02、0.922、0.828。试求该黏土层可能产生的最终沉降量。 10．由于建筑物传来的荷载，地基中某一饱和黏土层产生梯形分布的竖向附加应力，该层顶面和底面的附加应力分别为土层平均 和 ，顶底面透水（见图6-34）， 。试求①该土层的 最终沉降量；②当达到最终沉降量之半所需的时间；③当达到120mm沉降所需的时间；④如果该饱和黏土层下卧不透水层，则达到1230mm 沉降所需的时间。 二填空题 1．附加应力、自重应力 2．总应力σ=有效应力σˊ+孔隙水压力u 、 变形、 强度 、增大 、减小 3．固结度（固结比、固结百分数） 三选择题 1 .D 2 .B 3 .B 4 .C 5 .B 6 .C 7 .B 8 .C 9 .C 10 .A 11 .C 12 .B 13. C 14. C15 .B 16 .C 17 .D 18 .A 四判断改错题 1．×，改“偏大”为“偏小”。 2．×，改“角点”为“中心点” 3．×， 应取与土层自重应力平均值 相对应的孔隙比 4．×，对一般土，应为 处。 ；在该深度以下如有高压缩性土，则应继续向下计算至 5．×，压缩模量应按实际应力段范围取值。 6．√ 7．×，沉降偏大的原因时因为弹性力学公式时按均质的线性变形半空间的假设得到的，而实际上地基常常是非均质的成层土。 8．√ 9．×，土的软硬与其应力历史五必然联系。 10．√ 11．×，有效应力不断增加，而孔隙水压力不断减小。 12．√ 13．×，改“120”为“75。 14．√ 五计算题 1．解：（1） ? ? 该土属高压缩性土。 ? （2）? ? ? 2． 解： ? 基底附加压力： ? ? 粘土层的平均自重应力： ? ? 平均自重应力与附加应力之和: ? ? 查表5-9根据内插法计算得? 基础最终沉降量： ? ? 2． 解： 未下降前淤泥层的平均自重应力： ? ? 水位下降2m后淤泥层的平均自重应力： ? ? 自重应力增量： ? ? 淤泥层的最终压缩量： ? ? ? 4．解： ? ? ? ? 5．解 ： ? ? 6． 解：（1） 根据平均固结度与时间因数的关系曲线 ? （2）因为? ? ? （3） ? 7．解：（1）因为属于正常固结土，所以黏土层的平均自重应力 ? 由 ? 得 ? ? ? （2）试样的固结度 排水距离? ，在固结试验中试样为双面排水，最远 ；而黏土层处于单面排水，最远排水距离 ，附加应力为矩形分布， ，故有 ? ? ? 8．解：试样压缩前： ? 试样体积： ? 干密度： ? 孔隙比： 饱和密度：? 试样质量：? ? 试样压缩后： ? 挤出水的质量： ? 挤出水的体积： ? 干密度： ? 孔隙比： ? 饱和密度： ? （1） 试样的压缩量为： ? ? （2） ? （3） 9．解 砂土层水位以上： 砂土层水位以下： 黏土层： 黏土层的平均自重应力： 附加应力平均值： 对应的孔隙比为： 黏土层的最终沉降量： 10．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的关系曲线中曲线(1)得 由 ③当 ，可知 时 查平均固结度与时间因数的关系曲线中曲线(1)得 ④当下卧层不透水， 时, 与③比较，相当于由双面排水改为单面排水，即 ，所以 第7章土的抗剪强度 一、简答题 1. 土的抗剪强度指标实质上是抗剪强度参数，也就是土的强度指标，为什么？ 2. 同一种土所测定的抗剪强度指标是有变化的，为什么？ 3. 何谓土的极限平衡条件？粘性土和粉土与无粘性土的表达式有何不同？ 4. 为什么土中某点剪应力最大的平面不是剪切破坏面？如何确定剪切破坏面与小主应力作用方向夹角？ 5. 试比较直剪试验和三轴压缩试验的土样的应力状态有什么不同？并指出直剪试验土样的大主应力方向。 6. 试比较直剪试验三种方法和三轴压缩试验三种方法的异同点和适用性。 7. 根据孔隙压力系数A、B的物理意义，说明三轴UU和CU试验中求A、B两系数的区别。 8. 同钢材、混凝土等建筑材料相比，土的抗剪强度有何特点？同一种土其强度值是否为一个定值？为什么？ 9. 影响土的抗剪强度的因素有哪些？ 10. 土体的最大剪应力面是否就是剪切破裂面？二者何时一致？ 11. 如何理解不同的试验方法会有不同的土的强度，工程上如何选用？ 12. 砂土与粘性土的抗剪强度表达式有何不同？同一土样的抗剪强度是不是一个定值？为什么？ 13. 土的抗剪强度指标是什么?通常通过哪些室内试验、原位测试测定? 14. 三轴压缩试验按排水条件的不同，可分为哪几种试验方法？工程应用时，如何根据地基土排水条件的不同，选择土的抗剪强度指标？ 15. 简述直剪仪的优缺点。【三峡大学2006年研究生入学考试试题】 二、填空题 1. 土抵抗剪切破坏的极限能力称为土的___ _ ____。 2. 无粘性土的抗剪强度来源于____ _______。 3. 粘性土处于应力极限平衡状态时，剪裂面与最大主应力作用面的夹角为 。 4. 粘性土抗剪强度库仑定律的总应力的表达式 ，有效应力的表达式 。 5. 粘性土抗剪强度指标包括 、 。 6. 一种土的含水量越大，其内摩擦角越 。 7. 已知土中某点力的夹角为 。 8. 对于饱和粘性土，若其无侧限抗压强度为 。 ，则土的不固结不排水抗剪强度指标 ， ，该点最大剪应力值为 ，与主应 9. 已知土中某点，，该点最大剪应力作用面上的法向应力 为 ，剪应力为 。 10. 若反映土中某点应力状态的莫尔应力圆处于该土的抗剪强度线下方，则该点处于____________状态。 【湖北工业大学2005年招收硕士学位研究生试题】 11. 三轴试验按排水条件可分为 、 、 三种。 12. 土样最危险截面与大主应力作用面的夹角为 。 13. 土中一点的摩尔应力圆与抗剪强度包线相切，表示它处于 状态。 14. 砂土的内聚力 （大于、小于、等于）零。 三、选择题 1．若代表土中某点应力状态的莫尔应力圆与抗剪强度包线相切，则表明土中该点 ( )。 (A)任一平面上的剪应力都小于土的抗剪强度 (B)某一平面上的剪应力超过了土的抗剪强度 (C)在相切点所代表的平面上，剪应力正好等于抗剪强度 (D)在最大剪应力作用面上，剪应力正好等于抗剪强度 2. 土中一点发生剪切破坏时，破裂面与小主应力作用面的夹角为( )。 (A) (B) (C) (D) 3. 土中一点发生剪切破坏时，破裂面与大主应力作用面的夹角为( )。 (A) (B) (C) (D) 4. 无粘性土的特征之一是( )。 (A)塑性指数 (B)孔隙比 (C)灵敏度较高 (D)粘聚力 5. 在下列影响土的抗剪强度的因素中，最重要的因素是试验时的( )。 (A)排水条件 （B）剪切速率 (C)应力状态 (D)应力历史 6．下列说法中正确的是( ) (A)土的抗剪强度与该面上的总正应力成正比 (B)土的抗剪强度与该面上的有效正应力成正比 (C)剪切破裂面发生在最大剪应力作用面上 (D)破裂面与小主应力作用面的夹角为 7. 饱和软粘土的不排水抗剪强度等于其无侧限抗压强度试验的（ ）。 (A)2倍 (B)1倍 (C)1/2倍 (D)1/4倍 8. 软粘土的灵敏度可用（ ）测定。 (A)直接剪切试验 (B)室内压缩试验 (C)标准贯入试验 (D)十字板剪切试验 9．饱和粘性土的抗剪强度指标（ ）。 (A)与排水条件有关 (B)与基础宽度有关 (C)与试验时的剪切速率无关 (D)与土中孔隙水压力是否变化无关 10. 通过无侧限抗压强度试验可以测得粘性土的（ ）。 (A)和 (B) 和 (C) 和 (D) 和 11. 土的强度破坏通常是由于（ ）。 (A)基底压力大于土的抗压强度所致 (B)土的抗拉强度过低所致 (C)土中某点的剪应力达到土的抗剪强度所致 (D)在最大剪应力作用面上发生剪切破坏所致 12．（ ）是在现场原位进行的。 (A)直接剪切试验 (B)无侧限抗压强度试验 (C)十字板剪切试验 (D)三轴压缩试验 13. 三轴压缩试验的主要优点之一是（ ）。 (A)能严格控制排水条件 (B)能进行不固结不排水剪切试验 (C)仪器设备简单 (D)试验操作简单 14. 无侧限抗压强度试验属于（ ）。 (A)不固结不排水剪 (B)固结不排水剪 (C)固结排水剪 (D)固结快剪 15. 十字板剪切试验属于（ ）。 (A)不固结不排水剪 (B)固结不排水剪 (C)固结排水剪 (D)慢剪 16. 十字板剪切试验常用于测定（ ）的原位不排水抗剪强度。 (A)砂土 (B)粉土 (C)粘性土 (D)饱和软粘土 17. 当施工进度快.地基土的透水性低且排水条件不良时，宜选择（ ）试验。 (A)不固结不排水剪 (B)固结不排水剪 (C)固结排水剪 (D)慢剪 18. 三轴压缩试验在不同排水条件下得到的内摩擦角的关系是（ ）。 (A) (C) (B) (D) 19. 对一软土试样进行无侧限抗压强度试验，测得其无侧限抗压强度为40kPa，则该土的不排水抗剪强度为（ ）。 (A)40kPa (B)20kPa (C)10kPa (D)5kPa 20. 现场十字板剪切试验得到的强度与室内哪一种试验方法测得的强度相当？（ ） (A)慢剪 (B)固结快剪 (C)快剪 21. 土样在剪切过程中，其应力-应变曲线具有峰值特征的称为（ ）。 (A)加工软化型 (B)加工硬化型 (C)塑性型 22. 取自同一土样的三个饱和试样进行三轴不固结不排水剪切试验，其围压100、150kPa，最终测得的强度有何区别？（ ）。 (A)(B)(C)与 越大，强度越大 越大，孔隙水压力越大，强度越小 无关，强度相似 分别为50、 23. 一个密砂和一个松砂饱和试样，进行三轴不固结不排水剪切试验，试问破坏时试样中的孔隙水压力有何差异？（ ） (A)一样大 (B)松砂大 (C)密砂大 24. 下列叙述中，正确的是( )。 (A)土的强度破坏是由于土中某点的剪应力达到土的抗剪强度所致 (B)土体发生强度破坏时，破坏面上的剪应力达到最大值 (C)土的抗剪强度就是土体中剪应力的最大值 (D)粘性土和无粘性土具有相同的抗剪强度规律 25. 下面说法中，正确的是( )。 (A)当抗剪强度包线与摩尔应力圆相离时，土体处于极限平衡状态 (B)当抗剪强度包线与摩尔应力圆相切时，土体处于弹性平衡状态 (C)当抗剪强度包线与摩尔应力圆相割时，说明土体中某些平面上的剪应力超过了相应面的抗剪强度 (D)当抗剪强度包线与摩尔应力圆相离时，土体处于剪坏状态 26. 在直剪试验中，实际土样剪切面上的正应力： (A)始终不变 (B)逐渐减小 (C)逐渐增大 27. 下面有关直接剪切试验的叙述中，正确的是( )。 (A)土样沿最薄弱的面发生剪切破坏 (B)剪切面上的剪应力分布不均匀 (C)剪切面上的剪应力分布均匀 (D)试验过程中，可测得孔隙水压力 28. 土的强度实质上是土的抗剪强度，下列有关抗剪强度的叙述正确的是( )。 (A)砂土的抗剪强度是由内摩擦力和粘聚力形成的 (B)粉土、粘性土的抗剪强度是由内摩擦力和粘聚力形成的 (C)粉土的抗剪强度是由内摩擦力形成的 (D)在法向应力一定的条件下，土的粘聚力越大，内摩擦力越小，抗剪强度愈大 29. 下面有关三轴压缩试验的叙述中，错误的是( )。 (A)三轴压缩试验能严格地控制排水条件 (B)三轴压缩试验可量测试样中孔隙水压力的变化 (C)试验过程中，试样中的应力状态无法确定，较复杂 (D)破裂面发生在试样的最薄弱处 30. 三轴试验时，最小主应力方向和破裂面的夹角为 (A) (B) (C) 31. 无侧限抗压强度试验适用于( )的抗剪强度指标的测定。 (A)砂土 (B)粘性土 (C)粉土 (D)饱和粘性土 32. 饱和粘性土的抗剪强度指标( )。 (A)与排水条件无关 (B)与排水条件有关 (C)与土中孔隙水压力的变化无关 (D)与试验时的剪切速率无关 33. 粘性土抗剪强度表达式为： 指出下面几项中，全部是土的抗剪强度指标的是( )。 (A) 、c (B)?、 (C)c、? (D)? 、? 34. 在厚度较大的饱和软粘性土层上修建筒仓建筑时，对土的抗剪强度宜采用（ ） (A)不排水剪 (B)固结不排水剪 (C)排水剪 35. 在饱和粘土三轴不排水试验中，围压越大，则测出的不排水强度（ ）。 (A)越大 (B)越小 (C)不变 36.直剪试验土样的破坏面在上下剪切盒之间，三轴试验土样的破坏面？（ ）【湖北工业大学2005年招收硕士学位研究生试卷】 (A)与试样顶面夹角呈 面 (B)与试样顶面夹角呈 (C)与试样顶面夹角呈 37. 饱和粘性土的不固结不排水强度主要取决于( )【三峡大学2006年研究生入学考试试题】 (A) 围压大小 (B)土的原有强度 (C)孔隙压力系数大小 (D)偏应力大小 四、判断改错题 1. 直接剪切试验的优点是可以严格控制排水条件，而且设备简单.操作方便。 2. 砂土的抗剪强度由摩擦力和粘聚力两部分组成。 3. 十字板剪切试验不能用来测定软粘土的灵敏度。 4. 对饱和软粘土，常用无侧限抗压强度试验代替三轴仪不固结不排水剪切试验。 5. 土的强度问题实质上就是土的抗剪强度问题。 6. 在实际工程中，代表土中某点应力状态的莫尔应力圆不可能与抗剪强度包线相割。 7. 当饱和土体处于不排水状态时，可认为土的抗剪强度为一定值。 8. 除土的性质外，试验时的剪切速率是影响土体强度的最重要的因素。 9. 在与大主应力面成 的平面上剪应力最大，故该平面总是首先发生剪切破坏。 。 10. 破裂面与大主应力作用线的夹角为 11.对于无法取得原状土样的土类，如在自重作用下不能保持原形的软粘土，其抗剪强度的测定应采用现场原位测试的方法进行。 12.对施工速度很快的砂土地基，宜采用三轴仪不固结不排水试验或固结不排水试验的强度指标作相关的计算。 13.由不固结不排水剪切试验得到的指标 称为土的不排水抗剪强度。 。 14.工程上天然状态的砂土常根据标准贯入试验锤击数按经验公式确定其内摩擦角 五、计算题 1. 已知地基土的抗剪强度指标 ，而小主应力 2. 已知土的抗剪强度指标力分别为 . ， ，问当地基中某点的大主应力 为多少时，该点刚好发生剪切破坏？ ， ，若作用在土中某平面上的正应力和剪应 ，问该平面是否会发生剪切破坏？ 3. 对某砂土试样进行三轴固结排水剪切试验，测得试样破坏时的主应力差 ，周围压力 ，试求该砂土的抗剪强度指标。 ，试样 ，整理试验成果得有 4. 一饱和粘性土试样在三轴仪中进行固结不排水试验，施加周围压力破坏时的主应力差效应力强度指标 . ，测得孔隙水压力 。问：（1）破坏面上的法向应力和剪应力以及试 的平面而不发生在最 样中的最大剪应力为多少？（2）为什么试样的破坏面发生在大剪应力的作用面？ 5. 一正常固结饱和粘性土样在三轴仪中进行固结不排水剪切试验，试件在周围压力 作用下，当通过传力杆施加的竖向压力 得此时试件中的孔隙水压力面上的有效正应力 和剪应力。 达到200kPa时发生破坏，并测 和有效内摩擦角 .破坏 。试求土地有效粘聚力 6. 某土样.，承受大主应力.小主应力的 作用，测得孔隙水压力，试判断土样是否达到极限平衡状态。 ，试样破坏 ，是说 7. 一饱和粘性土试样进行固结不排水剪切试样，施加的周围压力时的主应力差 。已知土的粘聚力 ，内摩擦角 明为什么试样的破坏面不发生在最大剪应力的作用面？ 8. 从饱和粘性土层中取出土样加工成三轴试样，由固结不排水试验得 ， 。 若对同样的土样进行不固结不排水试验，当试样放入压力室时测得初始孔隙水压力 ，然后关闭排水阀，施加周围压力 破坏，测得破坏时的孔隙压力系数9. 某土的压缩系数为小主应力分别为 和 ，随后施加竖向压力至试样 。 ，求此试样的不排水抗剪强度 ， ，强度指标。若作用在土样上的大 ，该土样 ，问该土样是否破坏？若小主应力为 能经受的最大主应力为多少？ 10. 已知地基中一点的大主应力为的抗剪强度 。 ， ； ， ，地基土的粘聚力和内摩擦角分别为和 。求该点 11. 某完全饱和土样，已知土的抗剪强度指标为 ；（1）若该土样在为多少？ （2）在 多少？土样是否会破坏？ ， ， ， ，则： 作用下进行三轴固结不排水剪切试验，则破坏时的约 时土样可能破裂面上的剪应力是 12. 某饱和粘性土由无侧限抗压强度试验测得其不排水抗剪强度样进行三轴不固结不排水试验，问： （1）若施加围压（2）施加围压 ，轴向压力 ，该试样是否破坏？ ，如对同一土 ，若测得破坏时孔压系数，此时轴向压力和孔压多大？ （3）破坏面与水平面的夹角。 13.在一软土地基上修筑一土堤，软土的不排水强度参数的重度为 ，，土堤填土 ，试问土堤一次性堆高最多能达到几米？（设控制稳定安全系数伟2.0， ） 的三轴室压力作用下完全排水固结，然后关闭排水阀门，将三轴，再增加偏压力 ，有效内摩擦角 直至试样破坏。已知该试样的有效粘聚力 ， ，试确定 太沙基承载力公式中14.某粘土试样在室压力升至 ，孔隙压力系数 破坏时的偏应力15.某饱和软土地基，静止侧压力系数 。 ， ， ， ， ，，试求 ，地下水位在地基表面处。今在地基上大面积堆载 0 地基中距地面5米深度处.与水平面成55角的平面上且当土的固结度达到90%时，土的抗剪强度是多少？强度的净增长值为多少？ 16.已知饱和粘性土地基的有效重度为内摩擦角为 ，静止侧压力系数为 ，有效粘聚力为的均布条形荷载 ，有效时，荷载 ，地下水位与地面齐平。当地面承受宽度为 中心点下深度为的 （1）绘出点破坏包线示意图； 点在不排水条件下剪切破坏，此时，孔隙水压力值为。 在原始应力状态下和破坏时的总应力圆和有效应力圆，以及相应的莫尔 （2）证明该地基土的不排水抗剪强度的表达式可以写成： 提示：地基中任一点由 引起的附加主应力为： 式中 ——该点到均布条形荷载两端的夹角。 的均不条形荷载 ，引起荷载中 17.在某饱和粘性土地表瞬时施加一宽度为心线下 深度处点，饱和重度 位在地表。试计算点 在时间 和 的孔隙水压力增量 。土层的静止侧压力系数 ， 。地下水 ，有效应力指标 时是否会发生剪切破坏。 18. 某土样进行直剪试验，在法向压力为100、200、300、400kPa时，测得抗剪强度别为52、83、115、145kPa，试求：（a）用作图法确定土样的抗剪强度指标c和 分 ；（b） 如果在土中的某一平面上作用的法向应力为260kPa，剪应力为92 kPa，该平面是否会剪切破坏？为什么？ 19. 某饱和黏性土无侧限抗压强度试验的不排水抗剪强度行三轴不固结不排水试验，施加周围压力用下发生破坏？ 20. 某黏土试样在三轴仪中进行固结不排水试验，破坏时的孔隙水压力为试验结果为： 试件Ⅰ：试件Ⅱ： 试求：（a）用作图法确定该黏土试样的 ；（b）试件Ⅱ破坏面上的法向有效 ，两个试件的，如果对同一土样进 ，试问土样将在多大的轴向压力作 应力和剪应力；（c）剪切破坏时的孔隙水压力系数A。 21. 某饱和黏性土在三轴仪中进行固结不排水试验，得 和 坏？为什么？ 22. 某正常固结饱和黏性土试样进行不固结不排水试验得进行固结不排水试验，得有效抗剪强度指标坏，试求剪切破坏时的有效大主应力和小主应力。 23. 在22题中的黏土层，如果某一面上的法向应力 突然增加到200kPa，法向应力刚增加 ，对同样的土 ，如果试样在不排水条件下破 的作用，测得孔隙水压力 ，如果这个试件受到，问该试件是否会破 时沿这个面的抗剪强度是多少？经很长时间后这个面抗剪强度又是多少？ 24. 某黏性土试样由固结不排水试验得出有效抗剪强度指标试件在周围压力 ，如果该 。 下进行固结排水试验至破坏，试求破坏时的大主应力 习题参考答案 一、简答题 1. 【答】土的抗剪强度可表达为实质上就是抗剪强度参数。 2. 【答】对于同一种土，抗剪强度指标与试验方法以及实验条件都有关系，不同的试验方法以及实验条件所测得的抗剪强度指标是不同。 ， 称为抗剪强度指标，抗剪强度指标 3. 【答】（1）土的极限平衡条件： 即 或 土处于极限平衡状态时破坏面与大主应力作用面间的夹角为，且 （2）当为无粘性土（）时，或 ，但是它小于该面上的抗剪强 4. 【答】因为在剪应力最大的平面上，虽然剪应力最大度 ，所以该面上不会发生剪切破坏。剪切破坏面与小主应力作用方向夹角 5. 【答】直剪试验土样的应力状态：；三轴试验土样的应力状态： 0 。直剪试验土样的大主应力作用方向与水平面夹角为90。 6. 【答】 直剪试验 试验方法 试验过程 成果表达 试验方法 三轴压缩试验 成果表试验过程 达 试样在施加围不固结不排水压和随后施加试样施加竖向压快剪 力后，立即快速(Q-test, （0.02mm/min）quick shear 施加水平剪应力test) 使试样剪切 undrained 验自始至终关test) 闭排水阀门 固结快剪 允许试样在竖向固结不排水三轴试验，简称固， 结不排水试验 (CU-test, 试样在施加围压时打开排水阀门，允许排水固结，待固， ， (UU-test, 个过程中都不unsolidation 允许排水，试不排水试验 剪切破坏的整， 三轴试验，简称 竖向压力直至(consolidated 压力下排水，待quick shear test) 固结稳定后，再快速施加水平剪应力使试样剪切破坏 consolidation 结稳定后关闭undrained test) 排水阀门，再施加竖向压力，使试样在不排水的条件下剪切破坏 试样在施加围允许试样在竖向压力下排水，待慢剪 固结稳定后，则(S-test, slow 以缓慢的速率施shear test) 加水平剪应力使试样剪切 ， 固结排水三轴压时允许排水试验，简称排水固结，待固结试验 稳定后，再在(CD-test, 排水条件下施consolidation 加竖向压力至drained test) 试件剪切破坏 ， 目前，室内测定土的抗剪强度指标的常用手段一般是三轴压缩试验与直接剪切试验，在试验方法上按照排水条件又各自分为不固结不排水剪、固结不排水剪、固结排水剪与快剪、固结快剪、慢剪三种方法。但直剪试验方法中的“快”和“慢”，并不是考虑剪切速率对土的抗剪强度的影响，而是因为直剪仪不能严格控制排水条件，只好通过控制剪切速率的快、慢来近似模拟土样的排水条件。由于试验时的排水条件是影响粘性土抗剪强度的最主要因素，而三轴仪能严格控制排水条件，并能通过量测试样的孔隙水压力来求得土的有效应力强度指标。如有可能，宜尽量采用三轴试验方法来测定粘性土的抗剪强度指标。 各种试验方法的实用性： 抗剪强度指标的取值恰当与否，对建筑物的工程造价乃至安全使用都有很大的影响，因此，在实际工程中，正确测定并合理取用土的抗剪强度指标是非常重要的。 对于具体的工程问题，如何合理确定土的抗剪强度指标取决于工程问题的性质。一般认为，地基的长期稳定性或长期承载力问题，宜采用三轴固结不排水试验确定的有效应力强度指标，以有效应力法进行分析；而饱和软粘土地基的短期稳定性或短期承载力问题，宜采用三轴不固结不排水试验的强度指标，以总应力法进行分析。 对于一般工程问题，如果对实际工程土体中的孔隙水压力的估计把握不大或缺乏这方面的数据，则可采用总应力强度指标以总应力法进行分析，分析时所需的总应力强度指标，应根据实际工程的具体情况，选择与现场土体受剪时的固结和排水条件最接近的试验方法进行测定。例如，若建筑物施工速度较快，而地基土土层较厚、透水性低且排水条件不良时，可采用三轴不固结不排水试验(或直剪仪快剪试验)的结果；如果施工速度较慢，地基土土层较薄、 透水性较大且排水条件良好时，可采用三轴固结排水试验(或直剪仪慢剪试验)的结果；如果介于以上两种情况之间，可采用三轴固结不排水试验(或直剪仪固结快剪)的结果。 由于三轴试验和直剪试验各自的三种试验方法，都只能考虑三种特定的固结情况，但实际工程的地基所处的环境比较复杂，而且在建筑物的施工和使用过程中都要经历不同的固结状态，要想在室内完全真实地模拟实际工程条件是困难的。所以，在根据实验资料确定抗剪强度指标的取值时，还应结合工程经验。 7. 【答】孔隙压力系数A为在偏应力增量作用下孔隙压力系数，孔隙压力系数B为在各向应力相等条件下的孔隙压力系数，即土体在等向压缩应力状态时单位围压增量所引起的孔隙压力增量。 三轴试验中，先将土样饱和，此时B=1，在UU试验中，总孔隙压力增量为： ；在CU试验中，由于试样在 于是总孔隙压力增量为： 作用下固结稳定，故 ， 8. 【答】（1）土的抗剪强度不是常数；（2）同一种土的强度值不是一个定值；（3）土的抗剪强度与剪切滑动面上的法向应力 相关，随着 的增大而提高。 9. 【答】（1）土的基本性质，即土的组成、土的状态和土的结构，这些性质又与它的形成环境和应力历史等因素有关；（2）当前所处的应力状态；（3）试验中仪器的种类和试验方法；（4）试样的不均一、试验误差、甚至整理资料的方法等都会影响试验的结果。 10. 【答】（1）根据土体的极限平衡理论可知，土中某点态，它所代表的作用面即为土体的剪切破裂面，且破裂角力平衡条件，可得作用于土体某单元体内与大主应力 作用面成 ，该点即处于极限平衡状 。另外，根据静角任意方向平面上的法 向正应力和剪应力为： 使该平面上的剪应力达到最大值，必须使应力作用面与大主应力作用面的夹角是 。显然， ，即 ，，要 。所以，土体中最大剪，所以土体的最大剪应 ，此时 力面不是剪切破裂面。（2）对于饱和软粘土，在不排水条件下，其内摩擦角 成立，即土体的最大剪应力面即为剪切破裂面。 11. 【答】直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验、现场十字板剪切试验 若建筑物施工速度较快，而地基土的透水性和排水条件不良时，可采用三轴仪不固结不排水试验或直剪仪快剪试验的结果；如果地基荷载增长速率较慢，地基土的透水性不太小（如低塑性的粘土）以及排水条件又较佳时（如粘土层中夹砂层），则可以采用固结排水或慢剪试验结果；如果介于以上两种情况之间，可用固结不排水或固结快剪试验结果；由于实际加荷 情况和土的性质是复杂的，而且在建筑物的施工和使用过程中都要经历不同的固结状态，因此，在确定强度指标时还应结合工程经验。 12. 【答】砂性土的抗剪强度表达式： ；粘性土的抗剪强度表达式： 。同一土样的抗剪强度不是一个定值，因为它受到试验方法特别是排水条 件不同的影响。 13. 【答】土的抗剪强度指标：土的粘聚力、土的内摩擦角 。室内试验有：直接剪切试 验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验；十字板剪切试验为原位测试测定。 14. 【答】三轴压缩试验按排水条件的不同，可分为不固结不排水剪.固结不排水剪和固结排水剪三种试验方法。工程应用时，当地基土的透水性和排水条件不良而施工速度较快时，可选用不固结不排水剪切试验指标；当地基土的透水性和排水条件较好而施工速度较慢时，可选用固结排水剪切试验指标；当地基土的透水性和排水条件及施工速度界于两者之间时，可选用固结不排水剪切试验指标。 15. 【答】优点：简单易行，操作方便；缺点：①不能控制试样排水条件，不能量测试验过程中试件内孔隙水压力变化。②试件内的应力复杂，剪切面上受力不均匀，试件先在边缘剪破，在边缘发生应力集中现象。③在剪切过程中，应力分布不均匀，受剪面减小，计算抗剪强度未能考虑。④人为限定上下盒的接触面为剪切面，该面未必是试样的最薄弱面。 二、填空题 1. 抗剪强度 2. 土粒之间的滑动摩擦以及凹凸面间的镶嵌作用所产生的摩阻力 3. 4. ； 5. 粘聚力；内摩擦角 6. 小 7. ； 【解题过程】∵8. 9. ； ，当时，最大。 【解题过程】当时，最大，此时， 10. 稳定 11. 不固结不排水三轴试验（不排水试验）；固结不排水三轴试验（固结不排水试验）；固结排水三轴试验（排水试验） 12. 13. 极限平衡 14. 等于 三、选择题 题号 答案 题号 答案 题号 答案 1 C 16 D 31 D 2 D 17 A 32 B 3 B 18 B 33 C 4 D 19 B 34 A 5 A 20 C 35 C 6 B 21 A 36 B 7 C 22 C 37 B 8 B 23 B 9 D 24 A 10 A 25 C 11 C 26 C 12 C 27 B 13 A 28 B 14 A 29 C 15 A 30 B 四、判断改错题 1. ×,不能严格控制排水条件。 2. ×，砂土没有粘聚力。 3. ×，可以测灵敏度。 4. √。 5. √。 6. √。 7. √。 8. ×，改“剪切速率”为“排水条件”。 9. ×，在 的平面上剪应力虽然为最大，但相应的抗剪强度更大。 10. ×，应为11. √。 。 12. ×，砂土透水性大，通常只进行排水剪试验。 13. √。 14. √。 五、计算题 1. 解： 2.解： 因为3.解： ，所以该平面会发生剪切破坏。 4.解： （1） （2）破坏面上 在最大剪应力作用面上5.解： 。 正常固结饱和粘性土进行固结不排水剪切试验时， 破坏面上的有效正应力和剪应力分别为： 6.解： 该土样未达到极限平衡状态。 7.解： 8. 解： 根据土的极限平衡条件： 即 将 . . 代入上式，得 解得9.解： 破裂角 （不会破坏） 10.解： 11. 解： （1） （2） 破裂角： （不会破坏） 12. 解： （1）（2） （不会破坏） （3）13. 解： 14. 解： ， 根据土的极限平衡条件，有 即 将 代入上式，得 15. 解： 堆载前 堆载后且当固结度达90%时 16. 解： （1）图略 （2） 17. 解： 时： （不会破坏） 时： （不会破坏） 18. 解： （a）用作图法（如上图）土样的抗剪强度指标c=20kPa和（b） 所以， 未破坏。 19.解： 思考：破坏线是一水平直线，即在剪应力最大的作用平面上发生剪切破坏(特殊) (参见书P192，公式7-14) 20.解：（a）用作图法(见下图)确定该黏土试样的