饱和粘性土的抗剪强度指标
引言
饱和粘性土是一种土壤类型，具有高度的黏性和可变形性。在土壤工程中，了解饱和粘性土的抗剪强度指标是非常重要的，这可以帮助工程师评估和设计土壤结构的稳定性。本文将介绍饱和粘性土的抗剪强度指标以及评估和应用这些指标的方法。
饱和粘性土的抗剪强度指标
饱和粘性土的抗剪强度可以通过以下指标进行评估：
1. 剪切强度参数
剪切强度参数描述了土壤在受到剪切力时的抵抗能力。常用的剪切强度参数包括： - 内摩擦角（$\\phi$）：表示土壤粒子之间的内摩擦阻力。$\\phi$ 的大小直接影响土壤的切变强度。常用的测定方法包括剪切试验和倾斜试验。 - 剪切强度（c）：表示土壤的粘聚力。c是土壤在没有内摩擦阻力的情况下的抵抗剪切的能力。常用的测定方法包括直剪试验和钻孔取样。
2. 应变软化指标
应变软化指标描述了土壤在受到剪切力时发生的体积收缩和强度降低现象。常用的应变软化指标包括： - 压缩指数（Cc）：表示土壤的挤压性和压缩性。Cc越大，土壤的体积收缩能力越强。常用的测定方法包括压缩试验和固结试验。 - 固结指数（Cs）：表示土壤的压缩性和可塑性。Cs越大，土壤的压缩性越强。常用的测定方法包括固结试验和回弹试验。
3. 动态强度指标
动态强度指标描述了土壤受到动态荷载或震动时的抵抗能力。常用的动态强度指标包括： - 剪切模量（G）：表示土壤对剪切力的抵抗能力。G可以通过动力触探试验和动力测试测定。 - 震动模数（M）：表示土壤受到震动时的刚度和能量耗散能力。M的测定方法包括动力剪切试验和共振柱试验。
评估和应用抗剪强度指标的方法
为了评估和应用饱和粘性土的抗剪强度指标，可以采用以下方法：
1. 实验室试验
实验室试验是评估土壤抗剪强度指标的常用方法，通过对土壤样本进行不同的
试验，可以获得抗剪强度指标的参数值。常用的实验室试验包括剪切试验、压缩试验、固结试验和动力试验等。
2. 野外观测
野外观测是评估土壤抗剪强度指标的另一种方法，通过在现场进行测试和监测，可以获取土壤的实际工程性质。常用的野外观测方法包括静力触探、动力触探和振动测试等。
3. 数值模拟
数值模拟是一种通过计算机模拟饱和粘性土的行为和性质的方法，可以预测土
壤结构在不同加载条件下的变形和破坏情况。常用的数值模拟方法包括有限元法和边界元法等。
结论
饱和粘性土的抗剪强度指标是评估和设计土壤结构稳定性的关键参数。通过实
验室试验、野外观测和数值模拟等方法，可以准确地评估和应用这些指标，从而确保土壤工程的可靠性和安全性。
参考文献
•李建礼, 徐斌, 周琦 (2017). 饱和粘性土剪切强度参数的评价方法研究.
岩土工程学报, 39(12): 2233-2240.
•Peck, R.B., Hanson, W.E., & Thornburn, T.H. (1974). Foundation Engineering. Wiley, New York.
•刘姝 (2007). 土工试验讲义. 中国水利水电出版社.
有关土的经验参数一、原状土物理性质指标变化范围 原状土物理性质指标变化范围，见表3-3-28。 注：粘砂土3＜I p≤7；砂粘土7＜I p≤17 二、土的平均物理、力学性质指标，见表3-3-29。土的平均物理、力学性质指标，见表3-3-29。
注：①平均比重采取：砂——2.66；粘砂土——2.70；砂粘土——2.71；粘土——2.74； ②粗砂和中砂的E 0值适用于不均匀系数C u = = 3者，当C u ＞5时应按表中所列值减少 。C u 为中间值时E 0 值按内插法确定； ③对于地基稳定计算，采用人摩擦角φ的计算值低于标准值2°。 10 60d d 32
三、土的压缩模量一般范围值 土的压缩模量一般范围值，见表3-3-3-。 注：砂粘土7＜I p≤7；粘土I p＞17 四、粘性土剪强度参考值 粘性土抗剪强度参考值，见表3-3-31。 注：粘砂土3＜I p≤7；砂粘土7＜I p≤7；粘土I p＞17 五、土的侧压力系数（ξ）和泊松比（u）参考值
注：粘土I p＞17；粉质粘土10＜I p≤17；I p≤10 五、变形模量于压缩模量的关系 变形模量E0是指土体在无侧限条件下应力与应变之比，其中的应变包含弹性应变和塑性应变两部分。因此，变形模量较弹性模量E小，通常在土与基础的共同作用分析中用变形模量E。变形模量一般是通过现场载荷试验确定，一些地方通过静力触探、标贯试验与变形模量建立了经验公式。 压缩模量Es是在侧限条件下应力与应变的比值，是通过室内试验获取的参数。 两者的关系：对于软土E0近似等于Es；较硬土层，E0=βEs，β=2～8，土愈坚硬，倍数愈大。
土的抗剪强度一一粘聚力和内摩擦角 内縻擦角与黏（内）聚力： 土的抗剪强度由滑动面上土的黏聚力〈阻挡剪切）和土的内摩阻力两部分组成. 内摩擦角大小取决于上粒间的摩阻力和连锁作用，内摩擦角反映了土的摩阻性质。 黏聚力是黏性上的特性指标，黏聚力包括上粒间分子引力形成的原始黏聚力和上中化合物的胶结作用形成的固化黏聚力。因而内摩擦角与黏聚力是土抗剪强度的两个力学指标。上的抗剪强度指上对剪切破坏的极限抵抗能力，丄体的强度问题实质是上的抗剪能力问题。土的抗剪强度指标——内摩擦角（P、黏（内）聚力C 上的内摩擦角（。） C-±的粘聚力（KPa） A C与上的性质有关，还与实验方法、实验条件有关。因此，谈及强度指标时，应注明它的试验条件。（直剪实验、三轴剪切试验等） 土的抗剪强度 第一节概述 建筑物由于上的原因引起的事故中，一部分是沉降过大，或是差异沉降过大造成的：另一方面是由于上体的强度破坏而引起的。对于土工建筑物（如：路堤、上坝等）来说，主要是后一个原因。从事故的灾害性来说，强度问题比沉降问题要严重的多。而上体的破坏通常都是剪切破坏；研究上的强度特性，就是研究土的抗剪强度特性。 ①上的抗剪强度（“）：是指土体抵抗抗剪切破坏的极限能力，英数值等于剪切破坏时滑动的剪应力. ②剪切而（剪切带）：上体剪切破坏是沿某一而发生与剪切方向一致的相对位移，这个而通常称为剪切而。 其物理意义:可以认为是由颗粒间的内摩阻力以及由胶结物和朿缚水膜的分子引力所造成的粘聚力所组成. 无粘性上一般无连结，抗剪强度主要是由颗粒间的摩擦力组成，这与粒度、密实度和含水情况有关. 粘性丄颗粒间的连结比较复杂，连结强度起主要作用，粘性突的抗剪强度主要与连结有关。 决上土的抗剪强度因素很多，主要为:上体本身的性质，土的组成、状态和结构;而这些性质又与它形成环境和应力历史等因素有关：此外，还决泄于它当前所受的应力状态。 土的抗剪强度主要依靠室内经验和原位测试确圧，试验中，仪器的种类和试验方法以及模拟上剪切破坏时的应力和工作条件好坏，对确泄强度值有很大的影响。 第二节抗剪强度的基本理论 一、库仑定律（剪切定律）1773年法国学者 在法向应力变化范用不大时，抗剪强度与法向应力的关系近似为一条直线，这就是抗剪强度的库仑左律. 1 / 10
土的抗剪强度--粘聚力和内摩擦角 内摩擦角与黏( 内) 聚力: 土的抗剪强度由滑动面上土的黏聚力〈阻挡剪切) 和土的内摩阻力两部分组成。 内摩擦角大小取决于土粒间的摩阻力和连锁作用, 内摩擦角反映了土的摩阻性质。 黏聚力是黏性土的特性指标, 黏聚力包括土粒间分子引力形成的原始黏聚力和土中化合物的胶结作用形成的固化黏聚力。因而内摩擦角与黏聚力是土抗剪强度的两个力学指标。 土的抗剪强度指土对剪切破坏的极限抵抗能力，土体的强度问题实质是土的抗剪能力问题。 土的抗剪强度指标——内摩擦角φ、黏( 内) 聚力C φ——土的内摩擦角（°） C——土的粘聚力（KPa） φ、C与土的性质有关，还与实验方法、实验条件有关。因此，谈及强度指标时，应注明它的试验条件。（直剪实验、三轴剪切试验等） 土的抗剪强度 第一节概述 建筑物由于土的原因引起的事故中，一部分是沉降过大，或是差异沉降过大造成的；另一方面是由于土体的强度破坏而引起的。对于土工建筑物（如：路堤、土坝等）来说，主要是后一个原因。从事故的灾害性来说，强度问题比沉降问题要严重的多。而土体的破坏通常都是剪切破坏；研究土的强度特性，就是研究土的抗剪强度特性。 ①土的抗剪强度（τf）：是指土体抵抗抗剪切破坏的极限能力，其数值等于剪切破坏时滑动的剪应力。 ②剪切面（剪切带）：土体剪切破坏是沿某一面发生与剪切方向一致的相对位移，这个面通常称为剪切面。 其物理意义：可以认为是由颗粒间的内摩阻力以及由胶结物和束缚水膜的分子引力所造成的粘聚力所组成。 无粘性土一般无连结，抗剪强度主要是由颗粒间的摩擦力组成，这与粒度、密实度和含水情况有关。 粘性土颗粒间的连结比较复杂，连结强度起主要作用，粘性土的抗剪强度主要与连结有关。 决定土的抗剪强度因素很多，主要为：土体本身的性质，土的组成、状态和结构；而这些性质又与它形成环境和应力历史等因素有关；此外，还决定于它当前所受的应力状态。 土的抗剪强度主要依靠室内经验和原位测试确定，试验中，仪器的种类和试验方法以及模拟土剪切破坏时的应力和工作条件好坏，对确定强度值有很大的影响。 第二节抗剪强度的基本理论 一、库仑定律（剪切定律） 1773年法国学者 在法向应力变化范围不大时，抗剪强度与法向应力的关系近似为一条直线，这就是抗剪强度的库仑定律。
有关土的经验参数 一、原状土物理性质指标变化范围 原状土物理性质指标变化范围，见表3-3-28。 注：粘砂土3＜I p≤7；砂粘土7＜I p≤17 二、土的平均物理、力学性质指标，见表3-3-29。 土的平均物理、力学性质指标，见表3-3-29。
注：①平均比重采取：砂——2.66；粘砂土——2.70；砂粘土——2.71；粘土——2.74； ②粗砂和中砂的E 0值适用于不均匀系数C u ==3者，当C u ＞5时应按表中所列值减少。C u 为中间值时 E 0值按内插法确定； ③对于地基稳定计算，采用人摩擦角φ的计算值低于标准值2°。 三、土的压缩模量一般范围值 土的压缩模量一般范围值，见表3-3-3-。 10 60d d 32
注：砂粘土7＜I p≤7；粘土I p＞17 四、粘性土剪强度参考值 粘性土抗剪强度参考值，见表3-3-31。 注：粘砂土3＜I p≤7；砂粘土7＜I p≤7；粘土I p＞17 五、土的侧压力系数（ξ）和泊松比（u）参考值 注：粘土I p＞17；粉质粘土10＜I p≤17；I p≤10 五、变形模量于压缩模量的关系 变形模量E0是指土体在无侧限条件下应力与应变之比，其中的应变包含弹性应变和塑性应
变两部分。因此，变形模量较弹性模量E小，通常在土与基础的共同作用分析中用变形模量E。变形模量一般是通过现场载荷试验确定，一些地方通过静力触探、标贯试验与变形模量建立了经验公式。 压缩模量Es是在侧限条件下应力与应变的比值，是通过室内试验获取的参数。 两者的关系：对于软土E0近似等于Es；较硬土层，E0=βEs，β=2～8，土愈坚硬，倍数愈大。
土质学与土力学 7土的抗剪强度 《土质学与土力学》 第七章 土的抗剪强度 第一节 概述 建筑物由于土的原因引起的事故中，一部分是沉降过大，或是差异沉降过大造成的；另一方面是由于土体的强度破坏而引起的。对于土工建筑物（如：路堤、土坝等）来说，主要是后一个原因。从事故的灾害性来说，强度问题比沉降问题要严重的多。而土体的破坏通常都是剪切破坏；研究土的强度特性，就是研究土的抗剪强度特性。 ①土的抗剪强度（τf ）：是指土体抵抗抗剪切破坏的极限能力，其数值等于剪切破坏时滑动的剪应力。 ②剪切面（剪切带）：土体剪切破坏是沿某一面发生与剪切方向一致的相对位移，这个面通常称为剪切面。 其物理意义：可以认为是由颗粒间的内摩阻力以及由胶结物和束缚水膜的分子引力所造成的粘聚力所组成。 无粘性土一般无连结，抗剪强度主要是由颗粒间的摩擦力组成，这与粒度、密实度和含水情况有关。 粘性土颗粒间的连结比较复杂，连结强度起主要作用，粘性突的抗剪强度主要与连结有关。 决定土的抗剪强度因素很多，主要为：土体本身的性质，土的组成、状态和结构；而这些性质又与它形成环境和应力历史等因素有关；此外，还决定于它当前所受的应力状态。 土的抗剪强度主要依靠室内经验和原位测试确定，试验中，仪器的种类和试验方法以及模拟土剪切破坏时的应力和工作条件好坏，对确定强度值有很大的影响。 第二节 抗剪强度的基本理论 一、库仑定律（剪切定律） 1773年 法国学者 在法向应力变化范围不大时，抗剪强度与法向应力的关系近似为一条直线，这就是抗剪强度的库仑定律。 无粘性土：φστtg f ?= 粘性土：φστtg f ?=+c 式中：f τ：土的抗剪强度，Kpa ； σ：剪切面的法向压力，Kpa ； φtg ：土的内摩擦系数； φ：土的内摩擦角，度； c ：土的内聚力，Kpa 。 σφtg ：内摩擦力。 库仑定律说明：（1）土的抗剪强度由土的内摩擦力σφtg 和内聚力c 两部分组成。 （2）内摩擦力与剪切面上的法向应力成正比，其比值为土的内摩擦系数φtg 。 （3）表征抗剪强度指标：土的内摩擦角φ和内聚力c 。 无粘性土的c ＝0，内摩擦角（φtg ）主要取决于土粒表面的粗糙程度和土粒交错排列的情况；土粒表面越粗糙，棱角越多，密实度越大，则土的内摩擦系数大。 粘性土的内聚力c 取决于土粒间的连结程度；内摩擦力（σφtg ）较小。
七 土的抗剪强度 一、填空 1、无粘性土的抗剪强度来源于__________，粘性土的抗剪强度来源于________和___________。 2.粘性土抗剪强度库仑定律的总应力的表达式f τ=___________，有效应力的表达式 f τ=____________。 3.剪切试验按排水条件不同，划分为_________，__________，_________；一般________的指标比__________的指标小。 4.饱和粘性土的固结度=U __________，也可以表示成=U __________，随着固结度的提高，饱和粘性土的抗剪强度__________。 5.无粘性土的抗剪强度公式是____________，其中σ是___________应力。 6.地基为厚粘土层，施工速度快，应选择_____________抗剪强度指标。 7.某些工程施工工期较长，能固结排水，当工程完工后，使用荷载短期内突增，宜选择__________试验的抗剪强度指标。 8.土体的剪应力等于土的抗剪强度时的临界状态称之为土的___________的状态。 9.土的抗剪强度指标是____________，测定抗剪强度指标的工程用途是_____________。 10.破裂角指的是___________与____________的夹角，其大小为______________。 11.十字板剪切试验适用于原位测定___________土的抗剪强度，测得的土体相当于___________实验条件下的抗剪强度指标。 答案： 1.土颗粒间的摩擦及啮合，土粒间的胶结，土粒间的摩擦力 2.?σtan +c 、 ?μσ'-+'tan )(c 3.快剪、慢剪、固结快剪、快剪、慢剪 4. σσ'、∞ S S t ，增长 5．?σtan ，正 6.快剪 7.固结快剪 8.极限平衡 9.C 和? ，强度及稳定性验算 10破裂面，大主应力作用面，2 45? α+= 11.饱和软粘土，不排水 剪 二、选择题 1 某房屋地基为厚黏土层，施工速度快，则在工程上地基土抗剪强度指标宜用下列哪种试验 确定？（ ）。 （A ）固结快剪 （B ）快剪 （C ）慢剪 2 某土样的20?=，则该土样破坏面与小主应力作用面间的夹角为（ ）。 （A ）35 （B ）45 （C ）55 3 某黏性土的15,15C kpa ?==，当作用在剪切面上法向应力为零时，其抗剪强度为 （ ）。 （A ）7.5kpa （B ）15kpa (C)0
工程常识之 土的剪切试验和强度指标 1、直接剪切试验在直剪仪中分别施加不同竖向压力，然后分别对施 加水平剪切力进行剪切，求得破坏时的剪应力T,根据库仑定律确定土的抗剪强度参数：内摩擦角屮和黏聚力C。 试验方法分三种： （1）快剪Q（Quickshear）：在试样上施加垂直压力后，立即加水平剪切力。在整个试验中，不允许试样的原始含水率有所改变（试样两端敷以隔水纸），即在试验过程中孔隙水压力保持不变（3〜5min内剪坏）。 对透水性强的土（渗透系数大于10-6cm/s）不适用。 （2）固结快剪CQ（ConsolidationQuickshear）：在垂直压力下土样完全排水固结稳定后，以很快速度施加水平剪力。在剪切过程中不允许排水（规定在3〜5min内剪坏）。 得到的强度指标适用于总应力法。 （3）慢剪S（Slowshear）：在加垂直荷重后，使其充分排水（试样两端敷以滤纸），在土样达到完全固结时，再加水平剪力；每加一次水平剪力后，均需经过一段时间，待土样因剪切引起的孔隙水压力完全消失后，再继续加下一次水平剪力。 得到的强度指标适用于有效应力法。 上述三种试验方法的受力条件不同，所得抗剪强度值也不同。因 此，必须根据土所处的实际应力情况来选择试验方法。 2、三轴剪切试验
在三轴仪中，分别在不同的恒定周围压力(即小主应力a )下， 3 施加轴向压力(即产生主应力差a-a )，进行剪切直至破坏，然后根 13 据摩尔-库伦理论确定土的抗剪强度参数：内摩擦角屮和黏聚力c 。 试验方法分三种： (1)不固结不排水剪UU (UnconsolidationUndrained )：试样在 施加周围压力和随后施加轴向压力力直至剪坏的整个试验过程中都 不允许排水，这样从开始加压直至试样剪坏，土中的含水量始终保持不变，孔隙水压力也不可能消散，可以测得总应力抗剪强度指标c u ， u (2)固结不排水剪CU (ConsolidationUndrained )：试样在施加 周围压力时，允许试样充分排水，待固结稳定后，再在不排水的条件下施加轴向压力，直至试样剪切破坏，同时在受剪过程中测定土体的孔隙水压力，可以测得总应力抗剪强度指标c,(p 和有效应力抗剪 cucu 强度指标c '，p '。 图中可知(p '大于 p ，c '小于c ) cucu (3)固结排水剪CD (ConsolidationDrained )：试样先在周围压 力下排水固结，然后允许试样在充分排水的条件下增加轴向压力直至 U S 1三紬OD 试验匪 庚包躲
土体抗剪强度指标的选用 一、土强度指标 在深基坑设计中，土压力的计算是支护设计的基础依据和关键所在，而在土压力计算中，土体的粘聚力c、内摩擦角Φ又是最基本的参数。例如，同一种饱和粘性土，在固结排水和固结不排水试验中就表现出不同的摩擦角，而在不固结不排水试验中，内摩擦角为零。 在进行土强度指标试验时，分为三种情况考虑，即三轴的不固结不排水剪（UU），固结不排水剪（CU）及固结排水剪（CD），与其相对应的直接剪切试验分别为快剪，固结快剪和慢剪。 有人将直剪试验的固结快剪说成是固结不排水试验，将快剪称为不排水试验，也是错误的。 对于粘性土，很快的剪切速度对于粘土确实限制了排水，其固结快剪指标往往与三轴固结不排水试验相近； 但是对于粉土、砂土来说，固结快剪和固结不排水可能就完全不同。由于直剪试验上下盒之间存在缝隙，对于渗透系数比较大的砂土，即便在快剪过程中，这种缝隙也足以排水。因此，对于砂土而言，固结快剪、快剪试验得到的指标基本上就是有效应力指标。把三轴固结不排水试验指标和固结快剪指标不加区别是错误的。 二、各种规范对土压力计算参数的规定 各种规范中关于土压力的计算参数的规定五花八门： 1、建设部行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120－99） 对于砂性土，采用水土分算，取土的固结不排水抗剪强度指标或者固结快剪强度指标计算；对于粘性土及粉性土，采用水土合算，地下水以下取饱和重度和总应力固结不排水（固结快剪）抗剪强度指标计算。 水土合算，采用固结快剪峰值强度指标有争议。 2、冶金工业部标准《建筑基坑工程技术规范》（YB9258－97） 一般情况宜按照水土分算原则计算，有效土压力取有效应力抗剪强度指标
土的抗剪强度 [判断题] 1、同原始粘聚力相似，当土的天然结构被破坏时，固化粘聚力也会随着时间恢复其中的一部分或全部 参考答案：错 [填空题] 2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？参考答案：土的抗剪强度可表达为τ f =σtanφ+c，φ,c称为抗剪强度指标，抗剪强度指标实质上就是抗剪强度参数。 [填空题] 3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？ 参考答案：（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。 [填空题] 4土抵抗剪切破坏的极限能力称为土的（）。 参考答案：抗剪强度 [填空题] 5对于饱和粘性土，若其无侧限抗压强度为q u ，则土的不固结不排水抗剪强度 指标C u =（）。q u /2 参考答案： q u /2 [单项选择题] 6、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
参考答案：C [单项选择题] 7、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 参考答案：B [单项选择题] 8、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 参考答案：A [单项选择题] 9、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σ 3分别为50、100、150kPa，最终测得的强度有何区别？（）。 越大，强度越大 A.σ 3 B.σ 越大，孔隙水压力越大，强度越小 3 C.与σ 无关，强度相似 3 参考答案：C [单项选择题] 10、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 参考答案：C [单项选择题] 11、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
吉林大学2021年9月《土质学与土力学》作业考核试题及答案参考 1. 绝对柔性基础在均匀受压时，基底反力分布图形简化为( )。 A.矩形 B.抛物线形 C.钟形 D.马鞍形 参考答案：A 2. 用友V8.61软件系统中用户的口令长度最长不能大于( )个字符。 A、20 B、30 C、10 D、40 参考答案A 3. 地基破坏型式主要与土的压缩性有关，还与基础埋深、加荷速率等因素有关。( ) A.错误 B.正确 参考答案：B 4. 坡顶增加荷重，地下水位下降，地震荷载，渗流力这些都是土坡滑动失稳的内因。( ) A.错误 B.正确 参考答案：A 5. 土中附加应力起算位置为( )。 A.天然地面 B.基础底面 C.室外设计地面 D.室内设计地面
参考答案：B 6. 在饱和土的排水固结过程中，随着有效应力的增加，( )。 A.孔隙水压力相应增加 B.孔隙水压力相应减少 C.总应力相应增加 D.总应力相应减少 参考答案：B 7. 标准贯入试验用的规定的锤重为63.5kg和落距100cm把标准贯入器打入土中，记录贯入一定深度所需的锤击数N值的原位测试方法( )。 标准贯入试验用的规定的锤重为63.5kg和落距100cm把标准贯入器打入土中，记录贯入一定深度所需的锤击数N值的原位测试方法( )。 A、错误 B、正确 正确答案：A 8. 运行机构的运行阻力有( ) A、物体引力 B、摩擦阻力 C、坡度阻力 D、惯性阻力 参考答案B,C,D 9. 天然土层在历史上所经受过的最大固结压力，称为前期固结压力。( ) A.错误 B.正确 参考答案：B 10. 关于土中应力说法正确的是( )。 A.土中应力按产生的原因分为自重应力和附加应力
75 第五部分 土的抗剪强度 一、计算题 5-1-1某饱和粘性土，由无侧线抗压强度试验测得不排水抗剪强度 u c =70kPa ，如果对同一土样进行三轴不固结不排水试验，施加周 围压力3σ=20 kPa 。求当轴向压力为300 kPa 时，试件能否发生破坏？ 5-1-2饱和粘土试样在三轴仪中进行固结不排水试验，破坏时 1σ=400 kPa ，3σ= 200kPa ，孔隙水压力1u =150 kPa ，c '=60 kPa ，ϕ' =︒30。求破坏面上反向有效应力，剪应力及剪切破坏时的孔 隙水压力系数A 。 5-1-3某正常固结饱和粘性土试样，其不固结不排水强度指标为0ϕ=0，u c = 10kPa 进行固结不排水试验，得有效抗剪强度指标 c '=0，ϕ'=︒30。 （1）如试样在不排水条件下破坏，求破坏时有效大主应力和小主应力。 （2）如某一面上法向应力σ突然增加到100kPa ，法向应力刚增加时沿这个面的抗剪强度是多少？经很长时间后该面抗剪强度是多少？ 5-1-4某黏土有效强度指标：0='c ，︒='30ϕ，作不固结不排水三轴试验。在每一种试验中，三轴周围压力保持不变为
76 2002/m kN 。试计算： （1）在不固结不排水试验中，破坏时孔隙压力是1202/m kN .求式样破坏时的有效竖向压力强度是多少？ （2）固结不排水试验测得在破坏时的有效竖向压力强度为1502/m kN .求破坏时孔隙水压力为多少？ 5-1-1某土工实验室进行应变式直剪试验，数据如表5-1所列。试整理分析得出该土样的抗剪强度指标。已知剪力盒面积A=302cm ，应力环系数K=0.2kPa/0.01mm ，百分表每格=0.01mm 。 垂直荷载（kN ） 0.15 0.30 0.60 0.90 应力环系数(格) 120 160 280 380 5-1-6对某饱和粘性土进行三轴固结不排水试验，kPa 3003=σ，孔隙水压力kPa u f 100=。 已知强度指标︒='30ϕ，kPa c 10='。求破坏时轴向有效应力' 1σ 及斯开普敦孔隙水压力系数A 。 5-1-7某砂土三轴剪切试验，在kPa 301=σ，kPa 103=σ时破坏。 （1）绘出极限应力圈； （2）用图解法求内擦角； （3）求破坏面位置。 5-1-8由无侧限抗压强度试验测得饱和黏性土的限侧先抗压强度
3.4 土的强度指标 3.4.1 土的抗剪强度 1、土的抗剪强度定义 在工程实践中，建筑物地基和土工构筑物常产生如图3-18所示的破坏情况。这是因为土体在自重或外荷载作用下，土中一点的剪应力τ达到了土的最大抗剪能力，该点土就要处于极限状态。当荷载继续增加，这样的点逐渐扩展，最后连成一个滑动面（也称破裂面）。当一部分土体（滑动体）相对另一部分土体滑动时，即为土体剪切破坏。所谓土的抗剪强度就是指土抵抗剪切的最大能力，即土体剪切破坏时，作用在剪切面上的极限剪应力，用f τ表示。 2 、库 伦 定 律 1 776年库伦（C.A.Coulomb ）通过一系列的土的强度试验 得出了在一般情况下，砂性土的抗剪强度f τ与作用在剪 切面上的法向应力σ成直线关系，如图3-19所示，即： φστtg f = （3-25） 后来通过试验研究进一步提出了粘性土抗剪强度的 表达式： φ στtan +=c f （3-26） 式中 c ——土的粘聚力（kPa ）； φ ——土的内摩擦角（度）。 式（3-26）就是著名的土的抗剪强度库伦定律，f τσ-关系曲线称为土的抗剪强度线。 c 、φ称为土的抗剪强度指标。由实验知，一般砂土的φ值大于粘性土的φ值，且砂土的c 值为零。由公式（3-25）可知f τ是随着由法向应力σ的大小而变化的。 3、土的抗剪强度的构成及影响因素 1）土的抗剪强度的构成 土的抗剪能力是由于砂土有摩阻力和粘性土有粘聚力、摩阻力所致。 （1）粘聚力：
原始粘聚力：系土粒间的分子吸力和公共结合水膜的作用，当土被扰动后，该粘聚力即被破坏，但能缓慢恢复。 加固粘聚力：系土中胶结物质的胶结作用，当土扰动后，该粘聚力被破坏，且不能恢复，只能由另外胶结物再形成。 （2）摩阻力： 摩擦力：是指土粒表面间的摩擦阻力。 咬合力：由于颗粒间的嵌入和联锁作用在产生相对滑动时需克服的力称为咬合力。 2）抗剪强度的影响因素 （1）土粒的矿物成分、形状、大小及颗粒级配： 矿物成分不同，土粒表面薄膜水和电分子吸力不同，则原始粘聚力也不同。另外胶结物质可使加固粘聚力增大。 土粒形状不规则的比圆卵形的摩阻力大；土粒愈细小，表面积愈大，与水的作用愈强烈，粘聚力大；颗粒粗大且形状多不规则，摩阻力大；颗粒级配愈好，愈易压密，粘聚力和摩阻力均增大。 （2）原始密实度：原始密实度愈密实其粘聚力和摩阻力愈大。 （3）含水量：含水量愈高则粘粒表面薄膜水愈厚，粒间甚至被自由水分离，胶结力及粒间吸力减小，因而粘聚力小。对无粘性土来说，水可起润滑作用，因而摩阻力减小。 （4）土的结构扰动：受扰动的土结构被破坏，土体变得疏松，粘粒间胶结物质以及土粒、离子、水分子所组成的平衡体系受到破坏，因而摩阻力和粘聚力均下降。 （5）有效法向压力：有效法向压力愈大，即粒间传递的应力愈大，土体愈易挤紧压密，其粘聚力和摩阻力也愈大。当然，不能大到使土体剪切破坏。 （6）土体的应力历史：超固结土的f τ值比正常固结土的大，而正常固结土的又比欠固结土的大，这是因为前者的密实度高于后者。 3.4.2 土的极限平衡条件 土体在自重和外载荷作用下，当某点的剪应力τ达到土的抗剪强度 f τ时，该点就处于濒临破坏的极限平衡状态，被称为土的摩尔-库伦强度理论。即 τ=f τ （3-27） 此式即为最原始的土的极限平衡条件式。根据库伦定律： φστtan +=c f 按材料力学，σ、τ均可用主应力（如平面问题的1σ和3σ） 求得，因此将式（3-27）改用1σ、3σ、c 和φ表达，用来 判断土体破坏与否甚为方便。 1．土中一点的应力状态 为简单起见，只研究平面应力状态问题，如图3-20为
第5章土的抗剪强度试题及答案 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，，该点最大剪应力值为，与主应力的夹角为。 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。
答案+我名字 2020年春季学期课程作业土力学第1次 土力学 题号一二合计 已做/题量0 / 200 / 200 / 40 得分/分值0 / 600 / 400 / 100 一、单项选择题(共20 题、0 / 60 分) 1、 土的饱和度Sr是指（）。 A、 土中水的体积与土粒体积之比 B、 土中水的体积与土的体积之比 C、 土中水的体积与气体体积之比 D、 土中水的体积与孔隙体积之比 收藏该题 2、 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
应力状态 D、 应力历史 收藏该题 3、 土的结构可分为（）。 A、 单粒结构、蜂窝结构、絮状结构 B、 结核构造、蜂窝结构、絮状结构 C、 层面构造、结核构造、蜂窝结构 D、 裂隙构造、层面构造、结核构造 收藏该题 4、 土力学中,静止土压力属于（）平衡状态。 A、 塑性 B、 极限 C、 弹性 收藏该题
固结实验的排水条件为（）。 A、 单面排水 B、 双面排水 C、 不排水 D、 先固结，后不排水 收藏该题 6、 固结实验的排水条件为（）。 A、 单面排水； B、 双面排水； C、 不排水； D、 先固结，后不排水 收藏该题 7、 普朗德尔极限承载力理论中在塑性区III区，破裂面与水平面的夹角为（）。
B、 C、 D、 收藏该题 8、 库伦土压力理论通常适用于（）。 A、 粘性土 B、 无粘性土 C、 粉土 收藏该题 9、 土的变形模量可通过（）实验来测定。 A、 压缩 B、 载荷
渗透 D、 剪切 收藏该题 10、 毛细水的上升，主要是水受到下述何种力的作用( )。 A、 粘土颗粒电场引力作用 B、 孔隙水压力差的作用 C、 水与空气交界面处的表面张力作用。 收藏该题 11、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、 收藏该题 12、下列哪一种土样更容易发生流砂（）。
《土力学》第七章习题集及详细解答 第7章土的抗剪强度 一、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，，该点最大剪应力值为，与主应力的夹角为。 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 。 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。
二、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（）。