第5章土的抗剪强度
第五章土的抗剪强度
名词解释
1、抗剪强度：指土体抵抗剪切破坏的极限能力。
2、库仑定律：将土的抗剪强度ιf 表示为剪切面上法向应力σ的函数，即φστtan +=c f ，
式中c 、Ф分别为土粘聚力和内摩擦角，该关系式即为库仑定律。
3、莫尔一库仑强度理论：由库仑公式表示莫尔包线的强度理论。填空:
1．根据莫尔一库仑破坏准则，土的抗剪强度指标包括和。
2．莫尔抗剪强度包线的函数表达式是。
3．土的抗剪强度有两种表达方法：一种是以表示的抗剪强度总应力法，另一种是以表示的抗剪强度有效应力法。
4．应力历史相同的一种土，密度变大时，抗剪强度的变化是；有效应力增大时，抗剪强度的变化是。
5．直接剪切仪分为控制式和控制式两种，前者是等速推动试样产生位移，测定相应的剪应力，后者则是对试件分级施加水平剪应力测定相应的位移。
6．排水条件对土的抗剪强度有很大影响，实验中模拟土体在现场受到的排水条件，通过控制加荷和剪坏的速度，将直接剪切试验分为快剪、和。
7．对于孔隙中充满水的完全饱和土，各向等压条件下的孔隙压力系数等于，表明施加的各向等压等于；对于干土，各向等压条件下的孔隙压力系数等于。
8．对于非饱和土，土的饱和度越大，各向等压条件下的孔隙压力系数越。
参考答案
1．粘聚力，内摩擦角；2．φστtan +=c f ；3．总应力，有效应力； 4．增
大，增大；5．应变，应力；6．固结快剪，慢剪；7．1，孔隙水压力，o ；8.大
选择题
1、建立土的极限平衡条件依据的是（ 1 ）。
(1)极限应力圆与抗剪强度包线相切的几何关系；
(2)极限应力圆与抗剪强度包线相割的几何关系；
(3)整个莫尔圆位于抗剪强度包线的下方的几何关系
(4)静力平衡条件
2、根据有效应力原理，只要（ 2 ）发生变化，土体强度就发生变化
(1)总应力；(2)有效应力；(3)附加应力；(4)自重应力。
3．无侧限抗压强度试验可用来测定土的（ 4 ）。
(1)有效应力抗剪强度指标； (2)固结度； (3)压缩系数； (4)灵敏度。
4．对于高灵敏度饱和软粘土，室内试验测得的强度值与原位土强度的关系是
（2 ）。
(1)室内试验测得的强度值明显地大于原位土强度；
(2)室内试验测得的强度值明显地小于原位土强度；
(3)室内试验测得的强度值等于原位土强度；
(4)室内试验测得的强度值近似等于原位土强度。
5．由于土固体颗粒在工程常见应力范围内认为是不可压缩的，土体的体积变化和孔隙体积变化的大小关系是（3）。
(1)前者大于后者；(2)前者小于后者；(3)二者相等；(4)无法确定。6．饱和粘性土的不固结不排水抗剪强度主要取决于（2）。
(1)围压大小；(2)土的原有强度；(3)孔隙压力系数大小；(4)偏应力大小。7．下列描述正确的是（2）。
(1)正常固结土样剪切破坏过程体积增加，而超固结试样在剪切破坏过程体积减小；
(2)正常固结土样剪切破坏过程体积减少，而超固结试样在剪切破坏过程体积增加；
(3)正常固结上样和超固结试样在剪切破坏过程体积均减少；
(4)正常固结土样和超固结试样在剪切破坏过程体积均增加。
8．对同一种饱和粘性土分别进行不固结不排水、固结不排水和固结排水试验，正确的是（4）
(1)如果将三种不同排水条件下的剪切试验结果以总应力表示，将得出完全不同的破坏包线，若以有效应力表示，也得到完全不同的有效应力破坏包线；
(2)如果将三种不同排水条件下的剪切试验结果以总应力表示，将得出近乎同一条破坏包线，若以有效应力表示，则得到完全不同的有效应力破坏包线；
(3)如果将三种不同排水条件下的剪切试验结果以总应力表示，将得出近乎同一条破坏包线，若以有效应力表示，也得到近乎同一条有效应力破坏包线；
(4)如果将三种不同排水条件下的剪切试验结果以总应力表示，将得出完全不同的破坏包线，若以有效应力表示，则得到近乎同一条有效应力破坏包线。
9．加密实砂土边坡表现出滑动特征后，要处理边坡，处理的目的是防止继续滑动，滑动面抗剪强度应取（2）。
(1)峰值强度；(2)残余强度；(3)比例极限；(4)零。
10、不同初始孔隙比的同一种砂土在相同围压下受剪，下列描述正确的是（1、2、4）。
(1)松砂在整个剪切过程中表现明显的剪缩特征；
(2)密砂在剪切过程先出现剪缩，然后表现出明显的剪胀特性；
(3)如果饱和砂土的初始孔隙比小于临界孔隙比，受到动荷载作用时，会出现液化现象；
(4)如果饱和砂土的初始孔隙比大于临界孔隙比，受到动荷载作用时，会出现液化现象。
11、下列描述正确的是（2、3）。
(I)若土样受剪过程产生正的孔隙水压力，则有效内摩擦角小于总应力内摩擦角；
(2)若土样受剪过程产生负的孔隙水压力，则有效内摩擦角小于总应力内摩擦角；
(3)若土样受剪过程产生正的孔隙水压力，则有效内摩擦角大于总应力内摩擦角；
(4)若土样受剪过程产生负的孔隙水压力，则有效内摩擦角大于总应力内摩擦角。
12、下列描述正确的是（1、3）。
(1)土体变形发展过程不仅与其组成和结构有关，也与应力路径和应力历史有关；
(2)莫尔一库仑抗剪强度指标不论在什么应力水平下均是恒值；
(3)莫尔一库仑抗剪强度指标实际上随应力水平的变化而变化；
(4)土体变形发展过程与其组成和结构有关，但与应力路径和应力历史无关；
简答题
1、简述影响土抗剪强度的因素。
答：影响土抗剪强度的因素主要有：
(1)土粒的矿物成分、颗粒形状与级配。颗粒越粗，表面越粗糙，棱角状颗粒，其内摩擦角越大；粘土矿物成分不同，土粒表面薄膜水和电分子力不同，内聚力也不同；胶结物质可使内聚力增大。
(2)土的原始密度。原始密度越大，土粒间表面摩擦力和咬合力越大，即内摩擦角越大，同时，密度越大，土粒紧密接触，土内聚力也越大。
(3)土的含水量。当含水量增加时，水分在土粒表面形成润滑剂，使内摩擦角减小；含水量增加也使薄膜水变厚，则粒间电分子引力减弱，内聚力降低。
(4)土的结构。土的结构受扰动，则内聚力降低。
(5)试验方法和加荷速率。试验方法和加荷速率不同，特别在不同试验排水条件下，得到的抗剪强度数值是不同的。
2、在分析实际工程问题时，如何确定土的抗剪强度指标?
答：首先根据工程问题的性质确定分析方法，进而决定采用总应
力或有效应力强度指标，然后选择试验方法。一般认为，有效应力强度指标宜用于分析地基的长期稳定性，而对于饱和软枯土的短期稳定问题，则宜采用不固结不排水试验或快剪试验的强度指标。
一般工程问题多采用总应力分析法，其指标和测试方法的选择大致如下：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，可采用不固结不排水试验或快剪试验的结果；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(如枯土层中夹砂层)，则可以采用固结排水试验和慢剪试验指标；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。
3、简要说明能否采用临界孔隙比判断砂土液化现象。
答：临界孔隙比e cr是判断砂土受剪体变趋势的指标，当砂土的初始孔隙比e0大于e cr，受剪时其体积减小，反之体积增大。如果饱和砂土的e0值大于e cr，其在剪应力作用下，由于剪缩必然使孔隙水压力增高，而有效应力降低，致使砂土的抗剪强度降低，特别当饱和松砂受到动荷载作用(例如地震)，由于孔隙水来不及排出，孔隙水压力不断增加，就有可能使有效应力降低到零，因而使砂土像流体那样完全失去抗剪强度，这种现象称为砂土的液化。但当饱和砂土的e0值小于e cr时，因剪胀产生负孔压，则不会出现液化现象。因此，采用临界孔隙比能够判断砂土液化现象。
土的抗剪强度的测定方法 包括三轴剪切试验、直剪试验、无侧限压缩试验。 直剪试验 主要部分是剪切盒，剪切盒分上下盒，上盒通过量力环固定于仪器架上，下盒放在能沿滚珠槽滑动的底盘上。用环刀切出的一块厚20mm的圆饼形，试验时，将土饼推入剪切盒内，现在试样上加垂直压力p，然后通过推进螺杆推动下盒，使是试样沿上下盒间的平面直接接受剪切，剪力T由量力环测定，剪切变形S由百分表测定。 对于饱和试样，在直剪试验过程中，无法严格控制试样的排水条件，只能通过控制剪切速率近似模拟排水条件。根据固结和剪切过程中的排水条件，直剪试验分为固结慢剪、固结快剪、快剪。 缺点：人为固定的破坏面，剪切面上的应力状态复杂，在剪切前，最大主应力是作用于试样上的竖向应力，试样处于侧限状况，σ2=σ3=k0σ1。加剪应力t后，主应力的方向发生偏转，且剪应力越大，偏转角也越大，所以主应力的大小与方向在试验过程中均是不断变化的。应力和应变分布不均，且在试验中随剪切位移的增大，剪切面积逐渐减小。排水条件不明确。 三轴剪切试验，三轴试验中，可同时变化周围压力σ3和偏差应力（σ1-σ3），工程中最常用的是σ3=常数的常规三轴压缩试验。试样始终处在轴对称应力状态，轴向应力σa是最大主应力σ1，两个侧向应力总是相等，即σ2=σ3。 将常规三轴压缩试验分为两个阶段： 1、施加围压阶段，通过橡皮膜对试样施加一个各向相等的围压力σ1=σ2=σ3=σc。在 这个阶段，如果打开排水阀门，并让试样中由围压产生的超静孔压完全消散，孔隙 水排出，伴以土样体积的压缩，这一过程成为固结，如果关闭排水阀门，不允许试 样中的孔隙水排出，试样内保持有超静孔隙水压力，这个过程成为不固结。 2、剪切阶段，保持σ3=σc不变，通过轴向活塞杆对试样施加轴向偏差应力 ?σ1=（σ1-σ3）进行剪切。在剪切过程中，如果打开排水阀门，允许试样内的孔隙 水自由进出，并根据土样渗透性的大小控制加载速率，使试样内不产生超静孔压，这个过程成为排水。在剪切过程中关闭排水阀门，不允许试样内的孔隙水进出，试 样内保持有超静孔压，这个过程成为不排水。在不排水剪切过程中，饱和土试样的 体积保持不变。 固结排水CD，固结不排水CU，不固结不排水UU。 三轴试验中强度包线的确定方法 三轴试验可以完整地反映土样受力变形直到破坏的全过程，研究土体的应力-应变关系，研究土体的强度特性。 要确定土体的强度包线，要确定土样的破坏点及其应力状态， 1、当应力-应变曲线存在峰值时，（密砂或超固结黏土试验结果，应变软化），取峰值对 应的最大偏差应力作为破坏偏差应力（σ1?σ3） 。研究土的残余强度时，取试验 f 作为破坏偏差应力。 曲线的终值（σ1?σ3） r 2、当应力应变曲线为持续硬化型，不存在峰值（松砂或正常固结黏土试验结果），取 。 规定的轴向应变值（15%）所对应的偏差应力作为破坏偏差应力（σ1?σ3） f
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
第五章土的抗剪强度 第一节概述 土是固相、液相和气相组成的散体材料。一般而言，在外部荷载作用下，土体中的应力将发生变化。当土体中的剪应力超过土体本身的抗剪强度时，土体将产生沿着其中某一滑裂面的滑动,而使土体丧失整体稳定性。所以，土体的破坏通常都是剪切破坏。 在工程建设实践中，道路的边坡、路基、土石坝、建筑物的地基等丧失稳定性的例子是很多的(图5-1)。为了保证土木工程建设中建(构)筑物的安全和稳定，就必须详细研究土的抗剪强度和土的极限平衡等问题。 图5-1 土坝、基槽和建筑物地基失稳示意图 (a)土坝(b)基槽(c)建筑物地基 土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的能力，其数值等于土体产生剪切破坏时滑动面上的剪应力。抗剪强度是土的主要力学性质之一，也是土力学的重要组成部分。土体是否达到剪切破坏状态，除了取决于其本身的性质之外，还与它所受到的应力组合密切相关。不同的应力组合会使土体产生不同的力学性质。土体破坏时的应力组合关系称为土体破坏准则。土体的破坏准则是一个十分复杂的问题。到目前为止，还没有一个被人们普遍认为能完全适用于土体的理想的破坏准则。本章主要介绍目前被认为比较能拟合试验结果，因而为生产实践所广泛采用的土体破坏准则，即摩尔—库伦破坏准则。 土的抗剪强度，首先取决于其自身的性质，即土的物质组成、土的结构和土所处于的状态等。土的性质又与它所形成的环境和应力历史等因素有关。其次，土的性质还取决于土当前所受的应力状态。因此，只有深入进行对土的微观结构的详细研究，才能认识到土的抗剪强度的实质。目前，人们已能通过采用电子显微镜、X射线的透视和衍射、差热分析等等新技术和新方法来研究土的物质成分、颗粒形状、排列、接触和连结方式等，以便阐明土的抗剪强度的实质。这是近代土力学研究的新领域之一。有关这方面的研究，可参 132
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
目录 第一章土的物理性质 (1) 第二章土的渗透性和水的渗流 (11) 第三章土中应力和地基应力分布 (14) 第四章土的压缩性及地基沉降计算 (23) 第五章土的抗剪强度 (34) 第六章天然地基承载力 (43) 第七章土压力 (51)
第一章土的物理性质 一、内容简介 土的力学性质由其物理性质所决定，而土的物理性质又取决于土的成分、结构和形成过程等。在本章中将介绍土的生成、矿物组成、结构及其联结、三相含量指标、土体状态、土（岩）的工程分类等。 二、基本内容和要求 1 ．基本内容 （ 1 ）土的形成； （ 2 ）土的粒径组成及物质成分； （ 3 ）土中的水及其对土性的影响（粘粒与水的表面作用）； （ 4 ）土的结构及联结； （ 5 ）土的三相含量指标及换算关系； （ 6 ）土的物理状态及有关指标； （ 7 ）土（岩）的工程分类。 2 ．基本要求 ★ 概念及基本原理 【掌握】土的粒径组成（或颗粒级配、粒度成分）；粒组划分；粒径分析；粒径分布曲线（级配曲线）及其分析应用；土的三相含量指标；砂土及粘性土的物理状态及相应指标；砂土的相对密实度及状态划分；粘性土的稠度和可塑性；稠度和稠度界限；塑性指数及液性指数； 【理解】土的形成过程；粒径分析方法（筛分法、比重计法）；不均匀系数；曲率系数；土的矿物成分及相应的物理性质；土中水的形态及相应的性质；粗粒土、粉土、粘性土的结构及对土性的影响；重塑土；粘性土的灵敏度及触变性；标准贯入试验及标贯数；塑限及液限的确定方法；土（岩）的工程分类 ★ 计算理论及计算方法 【掌握】土的三相含量指标关系的推导；土的三相含量指标的计算；相对密实度的计算；塑性指数及液性指数的计算；★ 试验
第5章土的抗剪强度 5.1概述 土的抗剪强度是指土体对于外荷载所产生的剪应力的极限抵抗能力。当土中某点由外力所产生的剪应力达到土的抗剪强度时,土体就会发生一部分相对于另一部分的移动，该点便发生了剪切破坏。工程实践和室内试验都验证了建筑物地基和土工建筑物的破坏绝大多数属于剪切破。例如堤坝、路堤边坡的坍滑(图5.1a)，挡土墙墙后填土失稳(图5.1b)建筑物地基的失稳(图 5.1c)，都是由于沿某一些面上的剪应力超过土的抗剪强度所造成。因此土的抗剪强度是决定地基或土工建筑物稳定性的关键因素。所以研究土的抗剪强度的规律对于工程设计、施工和管理都具有非常重要的理论和实际意义。 由于土的抗剪强度是岩土的重要力学性质之一，本章主要讲述叙述土抗剪强度的基本概念、土地抗剪强度的基本理论、土的抗剪强度的试验方法及土的抗剪强度指标的应用。 5.2土的抗剪强度的基本理论 5.2.1直剪试验 土的抗剪强度可以通过室内试验与现场试验测定。直剪试验是其中最基本的室内试验方法。 直剪试验使用的仪器称直剪仪。按加荷方式分为应变式和应力式两类。前者是以等速推动剪切盒使土样受剪，后者则是分级施加水平剪力于剪力盒使土样受剪。目前我国普遍应用的是应变式直剪仪如图5.2所示。试验开始前将金属上盒和下盒的内圆腔对正，把试样置于上下盒之间。通过传压板和滚珠对土样先施加垂直法向应力σ=p/F(F-土样的截面积)，然后再施加水平剪力T，使土样沿上下盒水平接触面发生剪切位移直至破坏。在剪切过程中，隔固定时间间隔，测读相应的剪变形，求出施加于试样截面的剪应力值。于是即可绘制在一定法应力条件下，土样剪变形λ与剪应力τ的对应关系(图5.3a)。 τf。同一种 土的几个不 同土样分别 施加不同的 垂直法向应 力σ做直剪 试验都可得 到相应的剪 应力-剪切 位移曲线 (图5.3a)， 根据这些曲线求出相应于不同的法向应力σ试样剪坏时剪切面上的剪应力τf。在直角坐标σ-τ关系图中可以作出破坏剪应力的连线(图5.3b)。在一般情况下，这个连线是线性的，称为库伦强
土的抗剪强度 要的性质之一。本文主要介绍了与土的抗剪强度的有关的试验，并对于相关试验优缺点进行评价分析。 1. 概述 土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土的重要力学性质之一。在土力学中，采用摩尔-库仑强度准则，用内摩擦角和内聚力两个指标描述土的抗剪强度规律，即在土的破裂面上，抗剪强度随法向应力增长的规律。土的抗剪强度在计算承载力、评价地基稳定性以及计算挡土墙土压力时，都有重要的应用。因此，正确的测定土的抗剪强度，对于计算和评价土体的性质有重要的意义。根据土体受力面和受力方式不同，测定土的抗剪强度的方法和仪器也不同，目前常用的方法主要有室内的直接剪切试验、无侧限抗压强度试验和三轴压缩试验及原位的十字板剪切试验等。本文主要针对直接剪切试验和三轴压缩试验进行分析对比。 2. 实验室测定土的抗剪强度的方法 实验室测定土的抗剪强度主要通过直接剪切试验和三轴压缩试验，其对应的仪器为直接剪切仪和三轴压缩仪。 2.1 直接剪切试验。
直接剪切试验是在某一预订的面上剪切土的试件，测定该面上的剪应力和抗剪强度的试验。我国目前普遍采用的是应变控制式直剪仪，如图1，对试样施加某一法向应力，然后等速推动下盒，使试样在沿上下盒之间的水平面上受剪直至破坏，剪应力的大小可借助与上盒接触的量力环而确定。根据试样在剪切过程中剪应力与剪切位移之间的关系曲线，如图2（2-a），可以确定抗剪强度f。通常同一种土取4个试样，分别在不同的法向应力下剪切破坏，可将试验结果绘制成如图2（2-b）所示的抗剪强度f与法向应力之间的关系曲线。 按照剪切前土的固结程度，剪切时排水的条件以及剪切加荷的快慢，直接剪切试验方法可分3种： （1）快剪试验(不排水剪) 。对试样施加竖向压力后，立即快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。一般从加荷到剪坏只用3～5min。由于剪切速率快，可认为整个过程不排水。 （2）固结快剪试验(固结不排水剪) 。在法向压力下试样充分排水，待完全固结后，再快速施加水平剪力使试样剪切破坏。 （3)慢剪试验(排水剪) 。对试样施加竖向压力后，给予充分时间，使试样孔隙中的水全部排出而达到完全固结，再以缓慢的速率施加水平剪应力直至试样剪切破坏，从而使试样在受剪过程中一直充分排水和产
第五章土的抗剪强度及其参数确定 土的抗剪强度是土体在受到剪切力作用下抵抗破坏的能力。土的抗剪 强度是土力学中的重要参数，用于设计土体的承载力及稳定性。 土的抗剪强度与土体的力学性质有关，主要包括土粒间的摩擦力和粘 聚力。土粒间的摩擦力是由于土粒之间的接触而产生的阻力，而粘聚力是 吸附在土粒表面的水膜力量。土的抗剪强度可通过劈裂强度和摩擦强度来 表示，即抗剪强度=粘聚力+摩擦力。 土体的抗剪强度可通过室内试验测定。常见的试验方法有直剪试验、 三轴剪切试验和扭转试验等。其中，直剪试验是最简单的一种试验方法， 适用于研究土体的剪切特性及其参数的确定。 直剪试验是将土样切割成一定形状的试件，然后施加垂直于剪切面的 正压力和平行于剪切面的剪切力，观察土样的破坏模式及其抗剪强度。试 验可以得到剪切应力-剪切应变曲线，从而确定土体的抗剪强度及其参数。 直剪试验中，土样的形状和尺寸对试验结果有一定影响。常见的土样 形状有圆形、方形、矩形等。土样尺寸的选择要符合土体的工程实际，并 考虑统计性。在试验过程中，还需控制剪切速率、正压力等试验条件。 直剪试验得到的剪切应力-剪切应变曲线常表现为线性段和非线性段。线性段表征土体的弹性特性，非线性段表征土体的塑性特性。通过拟合这 两个段的曲线，可以确定土体的抗剪强度及其参数。 土体的抗剪强度参数主要包括内摩擦角和粘聚力。内摩擦角是土体摩 擦力大小的一种表征，可通过试验结果计算得到。粘聚力是土体粘聚力大 小的一种表征，需要通过试验得到。根据试验结果，可以进一步确定土体 的抗剪强度参数。
土的抗剪强度及其参数对土体的工程设计和稳定性分析具有重要的意义。确定准确的抗剪强度参数可以保证土体工程的安全可靠性，也有助于优化土体的设计和施工方案。因此，在土力学和岩土工程中，研究土的抗剪强度及其参数的确定是一个重要的课题。
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
土的抗剪强度试验方法 【中国地质大学（武汉）工程学院】 抗剪强度指标c、φ值，是土体的重要力学性质指标，正确地测定和选择土的抗剪强度指标是土工计算中十分重要的问题。 土体的抗剪强度指标是通过土工试验确定的。室内试验常用的方法有直接剪切试验、三轴剪切试验；现场原位测试的方法有十字板剪切试验和大型直剪试验。 一、直接剪切试验 (一)试验仪器与基本原理 直剪试验所使用的仪器称为直剪仪，按加荷方式的不同，直剪仪可分为应变控制式和应力控制式两种，前者是以等速水平推动试样产生位移并测定相应的剪应力；后者则是对试样分级施加水平剪应力，同时测定相应的位移。目前常用的是应变控制式直剪仪（示意图）。 试验时，垂直压力由杠杆系统通过加压活塞和透水石传给土样，水平剪应力则由轮轴推动活动的下盒施加给土样。土体的抗剪强度可由量力环测定，剪切变形由百分表测定。在施加每一级法向应力后，匀速增加剪切面上的剪应力，直至试件剪切破坏。 将试验结果绘制成剪应力τ和剪切变形S的关系曲线（见图5-9）。一般地， 。 将曲线的峰值作为该级法向应力下相应的抗剪强度τ f
变换几种法向应力σ的大小，测出相应的抗剪强度τ f 。在σ-τ坐标上，绘制曲线，即为土的抗剪强度曲线，也就是莫尔-库伦破坏包线，如图5-10所示。 (二)试验方法分类 为了在直剪试验中能尽量考虑实际工程中存在的不同固结排水条件，通常采用不同加荷速率的试验方法来近似模拟土体在受剪时的不同排水条件，由此产生了三种不同的直剪试验方法，即快剪、固结快剪和慢剪。 （1）快剪。快剪试验是在土样上下两面均贴以腊纸，在加法向压力后即施加水平剪力，使土样在3~5分钟内剪坏，由于剪切速率较快，得到的抗剪强度指标用 c q 、φ q 表示。 （2）固结快剪。固结快剪是在法向压力作用下使土样完全固结。然后很快施加 水平剪力，使土样在剪切过程中来不及排水，得到的抗剪强度指标用c cq 、φ cq 表示。 （3）慢剪。慢剪试样是先让土样在竖向压力下充分固结，然后再慢慢施加水平剪力，直至土样发生剪切破坏。使试样在受剪过程中一直充分排水和产生体积变 形，得到的抗剪强度指标用c s 、φ s 表示。
实验一 土的抗剪强度试验 一、实验目的 本试验的目的在于测定土的内摩擦角及内聚力，以供计算承载力、评价地基稳定性及计算土侧压力等用。 二、土的抗剪强度 土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，土内某一面上的抗剪强度就是抵抗该面两侧土体发生滑动的最大阻力，这阻力由土的内摩擦力和内聚力所组成，可近似地用库仑公式表示如下： 粘土性 c tg a f +=ϕστ (a kp ) 砂土 ϕστtg a f = (a kp ) 式中f τ——土的抗剪强度 （a kp ） a σ——剪切面上土所承受的垂直压力，ϕ——土的内摩擦角（度） c ——土的内聚力 （a kp ） 测定土的抗剪强度试验设备可分成两类：一类是具有能控制剪切面的仪器、其中广泛应用的是单剪切面应变控制式直接剪切仪和应力控制式直接剪切仪；另一类是三轴剪切仪。 就土样剪切过程中孔隙水变化情况的不同，采用直剪仪的试验方法有： （1）慢剪法 加垂直压力使土样压缩达到稳定，然后以小于0.02 mm ／min 的剪切速度慢慢施加水平剪力，固结渗出的水能及时排出。 （2）快剪法 加垂直压力后，以0.8mm ／min 的剪切速度迅速施加剪力，在3~5分钟内剪断为止，整个试验过程中土样的含水量基本保持不变。 （3）固结快剪 先加垂直压力使土样完全固结，然后迅速施加剪力至剪断为止，在剪切过程中土样的含水量基本保持不变。 选定剪切方法时，应尽量与土在工程中的情况相符。 本试验采用应变控制式直接剪切仪作固结快剪。 三、设备及仪器 1、ZJ-2型等应变直剪仪主要部分为:（1） 剪切推动座部分；（2）剪切盒部分；（3）
测力环部分；（4）竖向加荷部分.主要技术指标如表： 表 ZJ-型直剪仪主要技术指标 2、百分表（精度0.01mm）两只； 3、停表一只。 四、仪器操作说明 1、仪器试用前，先校准杠杆水平（调节件16平衡锤），杠杆水平时，杠杆下沿应平齐立柱件（14）的中间红线。 2、将限位板10钢珠在导轨上放好，放上件18滑动框，按土工试验要求，放入土样，透水石，盖上传压板，放好钢珠（12），调节件5传压螺钉与钢珠接触，使杠杆下沿抬至立柱的上红线左右（若试样未经预压，可略抬高些），杠杆下沿处于上下红线之间，出力都有在精度范围内。 3、调整量力环、百分表对零。若需测下沉量，则安装垂直百分表、并对零。 kp）重复试验或连续试验中，无需 4、按试验需施加垂直载荷，吊盘为一级荷重（50 a 每次将砝码、吊盘取下，加荷时可左旋手轮乙，使支起的杠杆慢慢放下，卸荷时右旋手轮乙，使传压螺钉脱离钢珠，容器部件能自由取放为止。 5、待土样达到固结要求时，拧出螺丝插销，以均匀速率转动手轮甲，进行剪切，若量力环中的百分表指针不再前进，或有显著后退，表示土样已剪坏，记下所需数据。 6、退回时，反方向旋转手轮甲，推动座上附有插销，以便每次试验结束后，拔出插销，手旋推进杆，可快速退至原位。 7、卸荷 8、试验结束后，应注意：（1）将砝码、吊盘取下，以保护刀口。（2）应将仪器全部擦拭干净，金属表面涂薄油脂，以防锈蚀，还要定期打开面板，在齿面、回转等处加适量黄油。 五、试验步骤
第4章土的抗剪强度 §4.1概述 土的抗剪强度是指土体对外荷载所产生的剪应力的极限抵抗能力。在外荷载作用下，土体中将产生剪应力和剪切变形，当土体某点由外力产生的剪应力达到土的抗剪强度时，土就沿着剪应力作用方向产生相对滑移，该点便发生剪切破坏。工程实践和室内试验都证明了土是由于受剪而产生破坏，剪切破坏是土体强度破坏的重要特点，因此，土的强度问题实质就是土的抗剪强度问题。 在工程实践中与土的抗剪强度有关 的工程问题，主要有以下三类（图4-1）： 第一，是土作为材料构成的土工构筑物 的稳定问题，如土坝、路堤等填方边坡 以及天然土坡等稳定问题（图4-1a）； 第二，是土作为工程构筑物的环境的问 题，即土压力问题，如挡土墙、地下结 构等的周围土体，它的强度破坏将造成 对墙体过大的侧向土压力，以至可能导 致这些工程构筑物发生滑动、倾覆等破 坏事故（图4-1b）；第三，是土作为建 筑物地基的承载力问题，如果基础下的 地基土体产生整体滑动或因局部剪切破 坏而导致过大的地基变形，都会造成上 部结构的破坏或影响其正常使用的事故 （图4-1c）。图4-1 工程中土的强度问题 （a）土坡滑动；（b）挡土墙倾覆； （c）地基失稳 §4.2土的强度理论与强度指标 4.2.1 抗剪强度的库仑定律 土体发生剪切破坏时，将沿着其内部某一曲线面（滑动面）产生相对滑动，而该滑动面上的剪应力就等于土的抗剪强度。1776年，法国学者库仑（C.A.Coulomb）根据砂土的试验结果（图4-2a），将土的抗剪强度表达为滑动面上法向应力的函数，即 （4-1） τtan σ ϕ = ⋅ f 以后库仑又根据粘土的试验结果（图4-2b），提出更为普遍的抗剪强度表达形式： （4-2） τtan σ ϕ ⋅ =c + f
第一章 土的物理性质及其工程分类 P 60[2-2] 解：V=21.7cm 3，m=72.49－32.54＝39.95g ，m S =61.28－32.54＝28.74g ，m W =72.49－61.28=11.21g 7.2195 .39= = V m ρ＝1.84g/ cm 3，74.2821.11==s w m m w ＝39％ 07.1184 .1)39.01(174.21)1(=-+⨯⨯=-+=ρωρW S d e P 60[2-3] 解：963.0185 .1) 34.01(171.21)1(=-+⨯⨯=-+=ρωρW S d e 963.01963.071.21++=++=e e d s sat ρ＝1.87 g/ cm 3，87.0187.1=-=-='W sat ρρρ g/ cm 3 g ργ'='＝0.87×10＝8.7 kN/m 3 P 60[2-4] 解：已知77.1=ρg/cm 3, w ＝9.8％，s d ＝2.67，461.0min =e ,943.0max =e ∴656.0177.1) 098.01(167.21) 1(=-+⨯⨯= -+= ρωρW S d e ， ∈=--=--=6.0461 .0943.0656.0943.0min max max e e e e D r （0.33，0.67） ∴该砂土处于中密状态。 P 60[2-5] 解：已知s d ＝2.73，w ＝30％，=L w 33％，=P w 17％ 土样完全饱和→1=r S ，sat ρρ= 819.073.23.01=⨯=⇒== e e wd S S r ，819.01819 .073.21++=++=e e d s sat ρ＝1.95 g/ cm 3 3 .0195 .11+= +=w d ρρ＝1.5 g/ cm 3，161733=-=-=P L p w w I 81.016 1730=-=-=P P L I w w I 10＜16=p I ≤17→该土为粉质粘土 0.75＜81.0=L I ≤1→该土处于软塑状态 [附加1-1]证明下列换算公式： （1）w s d e d ρρ+= 1；（2）γe e S s w r ++=1γγ；（3）n n w S w s r γγ)1(-= （1）证明：设e V V V V V V e V S V V S V S +=+===⇒=1,1 w s s w s s s s d e d V V d V V V m ρρρρ+==== 1 （2）证明：设e V V V V V V e V S V V S V S +=+===⇒=1,1 V g V V V g m m V mg V G s s w w s w )()(ρργ+=+=== e e S V V V S s w r s s w v r ++=+=1γγγγ （3）证明：设n V n V n V V V s v v -==⇒==1,,1
《土力学》习题 第一章 土的物理性质及工程分类 选择题 1.土颗粒的大小及其级配，通常是用颗粒级配曲线来表示的。级配曲线越平缓表示： A ．土颗粒大小较均匀，级配良好 B.土颗粒大小不均匀，级配不良 C. 土颗粒大小不均匀，级配良好 2.作为填土工程的土料，压实效果与不均匀系数u C 的关系： A ．u C 大比u C 小好 B. u C 小比u C 大好 C. u C 与压实效果无关 3.有三个同一种类土样，它们的含水率w 都相同，但是饱和度r S 不同，饱和度r S 越大的土，其压缩性有何变化？ A.压缩性越大 B. 压缩性越小 C. 压缩性不变 4.有一非饱和土样，在荷载作用下，饱和度由80%增加至95%。试问土样的重度γ和含水率w 怎样改变？ A ．γ增加，w 减小 B. γ不变，w 不变 C. γ增加，w 增加 5.土的液限是指土进入流动状态时的含水率，下述说法哪种是对的？ A ．天然土的含水率最大不超过液限 B. 液限一定是天然土的饱和含水率 C. 天然土的含水率可以超过液限，所以液限不一定是天然土的饱和含水率 判断题 6.甲土的饱和度大与乙土的饱和度，则甲土的含水率一定高于乙土的含水率 7.粘性土的物理状态是用含水率表示的，现有甲、乙两种土，测得它们的含水率乙甲w w ，则可以断定甲土比乙土软 8.土的液性指数L I 会出现L I >0或L I <0的情况 9.土的相对密实度r D 会出现r D >1或r D <1的情况 10.土的天然重度越大，则土的密实性越好 计算题 11.击实试验，击实筒体积1000cm 2，测得湿土的质量为1.95kg ，取一质量为17.48kg 的湿土，烘干后质量为15.03kg ，计算含水率w 和干重度d r 。 12.已知某地基土试样有关数据如下：①天然重度r =18.4 kN/m 3，干密度d r =13.2 kN/m 3；
第四章土的抗剪强度（4学时） 内容提要1土的抗剪强度及其破坏准则； 2•土的极限平衡条件； 3•土的抗剪强度指标的测定； 4.强度指标的表达方法及指标的选用。 能力培养要求 1掌握测定土的抗剪强度指标的试验仪器和试验方法。 2•会用土中一点的极限平衡条件式，判别土所处的应力状态。 3•会用库仑定律判别土的状态。 4 •掌握强度指标的选用。 5•了解不同排水条件对强度指标的影响。 教学形式 教师主讲、课堂讨论、学生讲评、提问答疑、工程案例分析等 第一节土的抗剪强度及其破坏准则 教学目标 1理解直接剪切试验与抗剪强度定律。 2•理解抗剪强度指标c、©及其影响因素。 教学内容设计及安排 一、土的强度与破坏形式 土的抗剪强度一一土体抵抗剪切破坏的极限能力。 注意：土体受荷作用后，土中各点同时产生法向应力和剪应力，其中法向应力作用将使土体发生压密，这是有利的因素；而剪应力作用可使土体发生剪切，这是不利的因素。因此, 土的强度破坏通常是指剪切破坏，所谓土的强度往往指抗剪强度。 二、土的抗剪强度规律----库仑定律 库仑（Coulomb根据砂土的剪切试验，得到抗剪强度的表达式 粘性土的抗剪强度表达式式中 f ——土的抗剪强度，kPa； ――剪切面上的法向应力，kPa； ——土的内摩擦角，°; c ----- 土的粘聚力，kPa。 c和称为土的抗剪强度指标 以上两式为著名的抗剪强度定律，即库仑定律，如下图:
对于无粘 tan ）构成；对于粘性土，其抗剪强度由摩擦力 （tan ）和粘聚力 （c ）两部分构成。 三、土的抗剪强度影响因素 土的原始密度 剪切面上的法向总应力 土粒的形状 土粒表面的粗糙程度 土粒级配 粘粒含量 影响因素矿物成分 含水量 土的结构 【注意】：c 和 是决定土的抗剪强度的两个重要指标，对某一土体来说， c 和 并不 是常数，c 和 的大小随试验方法、固结程度、土样的排水条件等不同而有较大的差异。 第二节土的极限平衡条件 教学目标 1 •掌握土中一点的极限平衡条件及其土中一点的应力状态的判定。 2•了解摩尔----库仑强度准则。 教学内容设计及安排 一、土中一点的应力状态 现以平面课题为例分析土中某点的应力状态。设作用 在单元体 上的大、小主应力分别为1和3,在单元体上任 摩擦力咬动摩擦 影响因素 咬合摩擦 粘聚力土粒之间的胶结作用 颗粒之间的分子引力 r 」 1 I B 7 2八c - I / V L G i 1, i 【讨论】：土的抗剪强度不是一个定值， 性土，其抗剪强度仅仅由粒间的摩擦力 6 m
第五章土的抗剪强度 【例5-1】已知某土样直剪试验结果，当法向压力σ为50kPa、100kPa、200kPa、300kPa时，测得抗剪强度τf分别为31.2kPa、62.5kPa、125.0kPa、187.5kPa。 1) 试确定该土的抗剪强度指标，并判别是砂土还是粘性土？ 2) 若地基中某点σ3＝100 kPa，σ1＝350 kPa，该点是否已发生剪切破坏？ 3) 当作用在此土中某平面上的法向应力和剪应力分别是350kPa和150kPa，是否会剪切破坏？ 【解题思路】 本题可以用数理统计方法来求解第一问，但是十分繁杂，所以这里采用作图的方法来解答，比较直观。将土样剪切试验所得的强度指标标点连线，即为土体抗剪强度包线。在第二问中，可以用作图法求解，即以σ1、σ3所得的摩尔应力圆和抗剪强度包线的位置来判别土样是否破坏。如果摩尔圆和强度包线相离，则土样内任何一个面上都不会达到极限平衡状态；如果二者相切，则切点所代表的土样平面已达到极限平衡状态；如果二者相割，则土样早已破坏，这种情况也是不可能的。实际上，如果按土样实际受力在σ－τφ曲线上所标的点在土的抗剪强度曲线以下，则土样不会破坏；若在曲线上，则土样达到极限状态。 【解答】 （1）以法向应力σ为横坐标，抗剪强度τφ为纵坐标，按相同比例将土样抗剪强度试验结果标点连线成土的抗剪强度曲线，如图所示。可量取得粘聚力c＝0，内摩擦角ϕ＝320（也可由线性回归求得）。该土为砂土。 （2）当σ3＝100 kPa时，根据土的极限平衡理论，由公式可得：
而实际的σ1＝350kPa，大于按极限平衡条件求得的最大主应力?1，故可判断该点已剪切破坏。其实，σ1与σ3所对应的摩尔圆（如上图中圆）与σ－τφ曲线相割，亦可判别出该点已经破坏。 （3）当σ1＝350kPa，τ＝150kPa时，将此值标于坐标轴上（如图中的所示A点），该点位于σ－τφ曲线的下方，可知该平面不会发生剪切破坏。也可由公式求得其抗剪强度： 【例5-2】某饱和粘性土由固结不排水试验测得的有效抗剪强度指标为c’=20kPa，ϕ ＝200。（1）如果该土样受到总应力σ3＝120 kPa，σ1＝200 kPa作用，测得孔隙水压力为u＝100kPa，试样是否会破坏？ （2）如果对该土样进行固结排水试验，围压σ3＝120 kPa，该试样破坏时应施加多大的偏压？ 【解题思路】 土体抗剪强度的实质主要是有效应力强度来体现的，孔隙水压力对土体强度没有作用，因此研究土体中是否产生破坏，用有效应力来表示更加准确合理。同时有效应力同样满足有效应力表示的极限平衡条件，可以根据有效应力的极限平衡条件判断土体所处的状态。在土体进行固结排水试验时，有效应力和总应力是相同的，可以根据极限平衡条件得到偏压的大小。 【解答】 （1）试样受到的大、小有效应力 与共同作用使土样处于极限平衡状态时的有效大主应力 因此该土样已经发生破坏。
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第一章：土的物理性质及工程分类 名词解释 1、土的抗剪强度：土体对外荷载产生剪应力的极限抵抗能力。 2、土的极限平衡状态：摩尔应力圆与抗剪强度线相切时的应力状态。 3、极限平衡条件：根据摩尔库仑破坏准则来研究土体单元处于极限平衡状态时的应力条件及大小主应力之间的关系，该关系称为土的极限平衡条件。 4、孔压系数B：土体在等向应力状态下由外荷载所引起的孔隙水压力与应力增量的比值。 5、孔压系数A：土体在偏向应力状态下由外荷载所引起的孔隙水压力与应力增量的比值。 6、应力路径：用摩尔应力圆上一点的轨迹来表示土体斜截面上的应力变化过程，该点移动的轨迹线称为应力路径。 7、灵敏度：原状土的单轴抗压强度与重塑土的单轴抗压强度的比值。 简答 1、什么是土的抗剪强度，其有何特点？ 答：土体对外荷载产生剪应力的极限抵抗能力。土的抗剪强度来源于土粒间的摩擦强度和粘聚强度，而不是土粒的强
度。对于无粘性土只有抗剪强度，而无抗拉强度；粘性土既有抗剪强度，也有抗拉强度。 2、无粘性土抗剪强度的来源及影响因素是什么？ 答：无粘性土抗剪强度的来源于土粒间的内摩擦力，包括表面摩擦力和咬合力。影响无粘性土抗剪强度的因素有土的物理化学性质、天然密度、含水率及土的结构的影响；此外还受土中孔隙水应力的影响，孔隙水应力越小,有效应力越大,抗剪强度也越大。 3、为什么试验条件不同所测得的抗剪强度不一样？ 答：土的抗剪强度不仅与土的种类、性质有关，还与试验时的排水条件、剪切速度、应力历史、应力路径等因素有关，其中排水条件影响最为显著。 4、什么是土的极限平衡条件，写出表达式？ 答：根据摩尔-库伦破坏准则研究土体单元处于极限平衡状态时的应力条件以及大小主应力之间的关系，该关系称为土的极限平衡条件。对于粘性土： 对于无粘性土： 5、单轴抗压强度试验能否测定一般粘性土的抗剪强度指标？为什么？ 答：不能，因为通过单轴抗压强度试验只能得到一个摩尔应力圆，对于一般的粘性土，单轴抗压强度试验无法得到抗剪强度包线。但对于饱和软粘土，根据三轴不排水剪试验成果，
1. 已知地基土的抗剪强度指标，，问当地基中某点的大主应力 ，而小主应力为多少时，该点刚好发生剪切破坏？ 1. 解： 2. 已知土的抗剪强度指标，，若作用在土中某平面上的正应力和剪应力分别为.，问该平面是否会发生剪切破坏？ 2.解： 因为，所以该平面会发生剪切破坏。 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。 3.解： 4.一饱和粘性土试样在三轴仪中进行固结排水试验，施加周围压力 ，试样破坏时的主应力差，整理试验成果得有效应力强度指标.。问：（1）破坏面上的法向应力和剪应力以及试样中的最大剪应力为多少？（2）为什么试样的破坏面发生在的平面而不发生在最大剪应力的作用面？
解： （1） （2）破坏面上 在最大剪应力作用面上 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达到200kPa时发生破坏，并测得此时试件中的孔隙水压力。试求土地有效粘聚力和有效内摩擦角.破坏面上的有效正应力和剪应力。 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.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。 6.解：该土样未达到极限平衡状态。 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，试样破坏时的主应力差。已知土的粘聚力，内摩擦角 ，是说明为什么试样的破坏面不发生在最大剪应力的作用面？ 7.解： 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，随后施加竖向压力至试样破坏，测得破坏时的孔隙压力系数，求此试样的不排水抗剪强度。 8. 解： 根据土的极限平衡条件： 即
第 5 章土的抗剪强度试题及答案 、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 . 已知土中某点厂一二小匕，丄…匚』，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U ,则土的不固结不排水抗剪强度指标 y_________ 。 9. 已知土中某点二\二“沁，•一一丄二」，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。 1 2 . 土样最危险截面与大主应力作用面的夹角 为 __________________________________________ 。 1 3 . 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。