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第五节地基承载力
一、地基剪切破坏模式
(一)地基剪切破坏的三种模式
地基的剪切破坏模式主要有三种:整体剪切破坏、刺入剪切破坏和局部剪切破坏.
(1)整体剪切破坏.有轮廓分明的从地基到地面的连续剪切滑动面,邻近基础的土体有明显的隆起,可使上部结构随基础发生突然倾斜,造成灾难性破坏.
(2)刺入剪切破坏.地基不出现明显连续的剪切滑动面,以竖向下沉变形为主.随荷载的增加,地基土不断被压缩,基础竖向下沉,垂直刺入地基中,基础之外的土体无变形.基础除在竖向有突然的小移动之外,既没有明显的失稳,也没有大的倾斜.
(3)局部剪切破坏.随荷载的增加,紧靠基础的土层会出现轮廓分明的剪切滑动面,滑动面不露出地表,在地基内某一深度处终止.基础竖向下沉显著,基础周边地表有隆起现象.只有产生大于基础宽度之半的下沉量时,滑动面才会露于地表.任何情况下,建筑物均不会发生灾难性倾倒,基础总是下沉,深埋于地基之中.
(二)破坏模式p-s曲线的特点
三种破坏模式的 p-s曲线虽然各有特点,但整体剪切破坏明显存在三个变形阶段,见图18-29.
1．线性变形阶段
荷载p较小时,出现oa直线段,土粒发生竖向位移,孔隙减小 ,产生地基的压密变形,土中各点均处于弹性应力平衡状态,地基中应力一应变关系可用弹性力学理论求解.
2．塑性变形阶段
如图中ac段,a点的荷载为地基边缘将出现塑性区的临界值,故称a点的荷载为临塑荷载p cr.曲
线ac 段表明p-s 不再是线性关系,变形速率不断加大,主要是塑性变形.随荷载的 加大,塑性变形区从基础边缘逐渐开展并加大加深,荷载加大到c 点时,塑性变形区扩展为连续滑动面,则地基濒临失稳破坏,故称c 点对应的 荷载为极限荷载p u .p-s 曲线上的 峰值荷载(图中曲线1、2)或p-s 曲线变化率变为恒值起始点的 荷载(曲线3)均定为户.值.ac 段上任意一点对应的 荷载均称为塑性荷载.p cr 与p u 可视为塑性荷载中的 特殊点.
3．完全破坏阶段
p-s 曲线c 点以下]的 阶段,基础急剧下沉,荷载不能增加(图中曲线1、2)或荷载增加不多(曲线3).
二、临塑荷载、界限荷载、极限荷载、破坏荷载
临塑荷载p c 是指地基中刚要出现塑性剪切区的 临界荷载.
塑性荷载是指地基中发生任一大小 塑性区时,其相应的 荷载.如基底宽度为b,塑性区开展深度为b/4或b/3时,相应的 荷载为14p 、13
p 称为界限荷载.
极限荷载p u 指使地基发生失稳破坏前的 那级荷载.
破坏荷载是指基地发生失稳破坏时的 荷载.
三、地基承载力概念
地基承载力是指单位面积上地基所能承受的 荷载.地基承受这一荷载时,在强度方面,相对于破坏状态的 极限荷载有足够大的 安全储备;而所产生的 变形均在容许的 范围内.
四、地基承载力的 确定方法
按应《地基规范》规定确定地基承载力.
地基承载力特征值也可由载荷试验或其他原位测试公式计算,并结合工程实践经验等方
法综合确定.
(一)按《地基规范》规定确定地基承载力
当基础宽度大于3米或埋置深度大于0.5米时,从荷载试验或其他原位测试、经验值等方
法确定的 地基承载力特征值,尚应按下式修正
()() 30.5a ak b d m f f b d ηγηγ=+-+-(18-51)
式中:f a --修正后的 地基承载力特征值(kPa);
f ak --地基承载力特征值(kPa),按规范的 原则确定;
b η、d η--分别为基础宽度和埋深的 地基承载力修正系数,按基底下土的 类别查规范表取值; γ--基础底面以下土的 重度(kN/米3),地下水位以下取浮重度;
b--基础底面宽度(米),当基宽小 于3米按3米取值,大于6米按6米取值;
γ米--基础底面以上土的 加权平均重度(kN/米3),地下水位以下取有效重度;
d--基础埋置深度(米),一般自室外地面标高算起,在填方整平地区,可自填土地面标高处算起,但填土在上部结构施工后完成时,应从天然地面标高处算起,对于地下室,如采用箱形基础或筏基时,基础埋置深度自室外地面标高处算起,当采用独立基础或条形基础时,应从室内地面标高处算起.
【例18-12】在相同的 砂土地基上,甲、乙两基础的 底面均为正方形,且埋深相同.基础甲的 面积为基础乙的 2倍,根据载荷试验得到的 承载力进行深度和宽度修正后,有:
A ．基础甲的 承载力大于基础乙
B ．基础乙的 承载力大于基础甲
C ．两个基础的 承载力相等
D ．根据基础宽度不同,基础甲的 承载力可能大于或等于基础乙的 承载力,但不会小 于基础乙的 承载力
解 增大基础宽度和埋深可以提高地基承载力.根据《建筑地基基础设计规范》(GB
50007-2011),可对基础宽度在3-- 6米范围内的 基础地基承载力进行提高修正.据题意,影
响两基础地基承载力的 因素只有基础宽度.
答案:D
【例18-13】对于相同的 场地,下面哪种情况可以提高地基承载力并减少沉降？
A.加大基础埋深,并加做一层地下室．
B ．基底压力p(kPa)不变,加大基础宽度
C ．建筑物建成后抽取地下水
D ．建筑物建成后,填高室外地坪
解 A 项,增大基础埋深可减小 基底附加应力,进而减小 基础沉降,且由地基承载力特征值计算公式:()() 30.5a ak b d m f f b d ηγηγ=+-+-可知,埋深d 值增大,可适当提高地基承载力;B 项,加大基础宽度可提高地基承载力,但当基础宽度过大时,基础的 沉降量会增加;c 项,抽取地下水会增大土的 自重应力,进而增大基础沉降量;D 项,提高室外地坪,增大了 基底附加应力,进而会增大基础沉降量.
答案:A
【例18-14】关于地基承载力特征值的 深度修正式伽()0.5d m d ηγ-,下面说法不正确的 是:
A. ()0.5d m d ηγ-的 最大值为5.5d m ηγ
B ．()0.5d m d ηγ-总是大于或等于0,不能为负值
C ．d η总是大于或等于1
D ．m γ取基底以上土的 重度,地下水以下取浮重度
解 《建筑地基与基础设计规范》规定:“d 为基础埋深,宜为室外地面标高算起”.规范中并未对基础埋深最大值作出限值.
答案:A
【例18-15】下面哪种情况不能提高地基承载力:
A.加大基础宽度
B ．增加基础埋深
C ．降低地下水
D ．增加基础材料的 强度
解:岩基的 破坏主要为剪切破坏,因此,从理论上看,极限承载力应该主要取决于岩体和结构面的 抗剪强度.
答案:D
(二)按荷载试验确定地基承载力
载荷试验是地基承载力的 原位测试方法.
1．浅层平板载荷试验
(1)地基土浅层平板载荷试验可适用于确定浅部地基土层的 承压板下应力主要影响范围
内的 承载力.承压板面积不应小 于0.25米2,对于软土不应小 于0.5米2
.
(2)试验基坑宽度不应小 于承压板宽度或直径的 3倍.应保持试验土层的 原状结构和天
然湿度.宜在拟试压表面用粗砂或中砂层找平,其厚度不超过20米米.
(3)加荷分级不应少于8级,最大加载量不应小 于设计要求的 两倍.
(4)每级加载后,按间隔10米in 、10米in 、10米in 、15米in 、15米in,以后为每隔半小 时测读一次沉降量,当在连续两小 时内,每小 时的 沉降量小 于O.1米米时,则认为已趋稳定,可加下一级荷载.
(5)当出现下列情况之一时,即可终止加载:
①承压板周围的 土明显地侧向挤出;
②沉降量s 急骤增大,荷载一沉降(p-s)．曲线出现陡降段;
③在某一级荷载下,24h 内沉降速率不能达到稳定;
④沉降量与承压板宽度或直径之比大于或等于0.06.
当满足前三种情况之一时,将其对应的前一级荷载定为极限荷载.
(6)承载力特征值的确定应符合下列规定:
①当p-s曲线上有比例界限时,取该比例界限所对应的荷载值;
①极限荷载小于对应比倒界限的荷载值的 2倍时,取极限荷载值的一半;
②不能按上述两款要求确定时,当压板面积为0.25～0. 50米2,可取s/b=0.01～0.015
所对应的荷载,但其值不应大于最大加载量的一半.
(7)同一土层参加统计的试验点不应少于3个,当试验实测值的极差不超过其平均值的
30%时,取此平均值作为该土层的地基承载力特征值f ak.
2．深层平板载荷试验要点
(1)深层平板载荷试验可适用于确定深部地基土层及大直径桩桩端土层在承压板下主要
影响范围内的承载力.
(2)深层平板载荷试验的承压板采用直径为0.8米的刚性板,紧靠承压板周围外侧的土层
高度应不少于80厘米.
(3)加荷等级可按预估极限承载力的 1/10～1/15分级施加.
(4)每级加荷后,第一个小时内按间隔10米in、10米in、10米in、15米in、15米in,以后为每隔半小时测读一次沉降量.当在连续两小时内,每小时的沉降量小于0.1米米时,则认为已趋稳定,可加下一级荷载.
(5)当出现下列情况之一时,可终止加载:
①沉降量s急骤增大,荷载-沉降( p-s)曲线上有可判定极限承载力的陡降段,且沉降量超过
0.04d(d为承压板直径);
②在某级荷载下,24h内沉降速率不能达到稳定;
③本级沉降量大于前一级沉降量的 5倍;
④当持力层土层坚硬,沉降量很小时,最大加载量不小于设计要求的 2倍.
(6)承载力特征值的确定应符合下列规定:
①当p-s曲线上有比例界限时,取该比例界限所对应的荷载值;
②满足前三条终止加载条件之一时,其对应的前一级荷载定为极限荷载,当该值小于对应比例界限的荷载值的 2倍时,取极限荷载值的一半;
③不能按上述两款要求确定时,可取s/d=0.01～0.015所对应的荷载值,但其值不应大
于最大加载量的一半.
(7)同一土层参加统计的 试验点不应少于三点,当试验实测值的 极差不超过平均值的
30%时,取此平均值作为该土层的 地基承载力特征值f ak .
(三)按土的 抗剪强度指标计算地基承载力(不常用)
当荷载偏心距e 小 于或等于0.033的 基础地面宽度(即:e ≤0. 033l,而l 指的 是弯矩作用方向的 基础底面尺寸)时,根据由试验和统计得到的 土的 抗剪强度指标标准值,可按下式计算地基土承载力特征值
a b d m c k f M b M d M c γγ=++(18-52)
式中: f a ——由土的 抗剪强度指标确定的 地基承载力特征值(kPa);
米b 、米d 、米c ——承载力系数,可查相应表格;
b ——基础底面宽度,b>6米时按6米计,对于砂土b<3米时按3米计;
c k --基底下一倍基宽深度范围内的 黏聚力标准值(kPa);
d 、γ、γ米——同前.
(四)按理论计算公式确定地基承载力
1．斯肯普顿地基极限承载力公式
斯肯普顿公式应用于饱和软黏土地基(?=0).
2 5.14 4) 5.1u m p c q c q c d πγ=++=+=+（(18-53)
它是饱和软黏土地基在条形荷载作用下的 极限承载力公式.是普朗特尔一雷斯诺极限荷
载公式在?=0时的 特例.
对于矩形基础,参考前人的 研究成果,斯肯普顿( A.W ．Ske 米pton,1952)给出的 地基极限承载力公式为
51155u m b d p c d l b γ????=+++ ???????
(18-54) 式中:c--地基土黏聚力(kPa)取基底以下0.707b 深度范围内的 平均值,考虑饱和黏性土和粉土在不排水条件下的 短期承载力时,黏聚力应采用土的 不排水抗剪强度c u ;
b 、l 、d--分别为基础的 宽度、长度和埋深(米);
m γ --基础埋置深度d 范围内土的 加权平均重度(kN/米3).
工程实际证明,用斯肯普顿公式计算的 软土地基承载力与实际情况是比较接近的 ,安全系数K 可取
1.1～1.3.
2．太沙基地基极限承载力公式
太沙基( K. Terzaghi,1943)提出了 条形浅基础的 极限荷载公式.太沙基从实用的 角度
考虑认为,当基础的 长宽比l/b ≥5及基础的 埋置深度d ≤6时,就可视为是条形浅基础.基
底以上的 土体看作是作用在基础两侧底面上的 均布荷载q=m γ d,并假定基础底面是粗糙的 . 太沙基的 极限承载力公式
12
u q c p bN qN cN γγ=++ (18-55) 式中:N γ、N q 、N c ——为承载力系数,它们都是无量纲系数,仅与土的 内摩擦角?有关,可由表18-4查得.
太沙基公式承载力系数表表18-4
公式(18-55)只适用于条形基础,对于圆形或方形基础,太沙基提出了 半经验的 极限荷载公式.圆形基础
0. 6 1. 2u q c P RN qN cN γγ=++ (18-56)
式中:R--圆形基础的 半径;
其余符号意义同前.
方形基础
0. 4 1. 2u q c P RN qN cN γγ=++ (18-57)
式(18—55)～式(18-57)只适用于地基土是整体剪切破坏的 情况,即地基土较密实,其p-s 曲线有明显的 转折点,破坏前沉降不大等.对于松软土质,地基破坏是局部剪切破坏,沉降较大,其极限荷载较小 .太沙基建议在这种情况下采用较小 的 ;、c 值代入上述各式计算极限承载力.即令
2tan tan 3??=,13
c c = (18-58) 根据?值从表18-4中查承载力系数,并用c 代入公式计算.
用太沙基极限承载力公式计算地基承载力时,其安全系数一般取为3.
3．汉森地基承载力公式
汉森(B ．Hanson,1961,1970)提出的 在中心倾斜荷载作用下,不同基础形状及不同埋置深度时的 极限承载力计算公式如下
12
u q q q q c c c c p bN i s d qN i s d cN i s d γγγγγ=++ (18-59) 式中:N γ、q N 、c N ——承载力系数,
i γ、q i 、c i ——荷载倾斜系数;
s γ、q s 、c s ——基础形状系数;
d γ、q d 、c d ——深度系数.
其余符号意义同前.以上所有系数均可查有关表格.
(五)按当地建筑经验确定基地承载力
在拟建场地附近,调查邻近已有建筑物的 形式、构造、荷载、地基土层情况与采用的 承载力数值,具有一定的 参考价值.对简单场地、中小 工程,可通过综合分析,参用当地尤其是邻近场地的 经验.对中等复杂场地或大中型工程,参用当地经验仍可能减少勘察工作量.
在应用建筑经验法时,首先要注意了 解拟建场地有无新填土、软弱夹层、地下沟洞等不利情况.对于地基持力层,可通过现场开挖进行视觉鉴别,根据土的 名称和所处状态估计地基承载力.这些工作也可与基坑验槽相结合进行.
【例18-16】土的 强度指标f 、9涉及下面的 哪一种情况:
A. 一维固结
B ．地基土的 渗流
C ．地基承载力
D ．黏性土的 压密
解:只有确定地基极限承载力时,会涉及内摩擦角?和黏聚力c.
答案:C
地基土抗剪强度指标C、φ值的确定 1. 抗剪强度的物理意义及基本理论 土在外力作用下在剪切面单位面积上所能承受的最大剪应力称为土的抗剪强度。土的抗剪强度是由颗粒间的内摩察力以及由胶结物和水膜的分子引力所产生粘聚力共同组成。 在法向应力不大时，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。 S=c+σtanφ 2. 抗剪强度的试验方法 2.1室内剪切试验 包括直接剪切试验和三轴剪切试验，主要适用于粘性土和粉土，砂土可按要求的密度制备土样。 2.2 除土工试验以外其他确定抗剪强度C、Φ值的方法 根据原位测试数据确定抗剪强度C、Φ值的经验方法 (1) 动力触探 沈阳地区《建筑地基基础技术规范》（DB21-907-96）资料（深度范围不大于） 砂土、碎石土内摩察角标准值Φk (2) 标准贯入试验 国外砂土N与Φ的关系经验关系式主要有Dunhan、大崎、Peck、Meyerhof等研究的经验公式，见《工程地质手册》（第四版）P193。经试算（详见国外砂土标贯击数N与内摩察角Φ的关系（按公式计算））采用Φ值进行承载力特征值fak计算时，对于粉、细砂采用Φ=（12N）0.5+15，对于中、粗、砾砂采用Φ=0.3N+27计算出的数值实际能较为吻合（N为经杆长修正后的标贯击数）。根据计算成果，N 与Φ的对应关系见下表： N与内摩察角Φ（度）的经验关系表
(3) 静力触探试验 《工程地质手册》（第四版）P210，砂土的内摩察角可根据静力触探参照下表取值。 砂土的内摩察角Φ 根据现场剪切试验确定抗剪强度C、Φ值 该方法成本较高，一般很少采用，主要用于场地稳定性评价，见《工程地质手册》（第四版）P234。粗粒混合土的抗剪强度C、Φ值通过现场剪切试验确定。 3. 岩土体抗剪强度指标的经验数据 3.1 土的抗剪强度指标经验数据 (1) 砂土的内摩察角与矿物成分和粒径的关系 (2) 不同成因粘性土的力学性质指标 3.2 岩石的抗剪强度指标经验数据
第5章土的抗剪强度试题及答案 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
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
地基土抗剪强度指标Cφ值的确定 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
地基土抗剪强度指标C、φ值的确定 1. 抗剪强度的物理意义及基本理论 土在外力作用下在剪切面单位面积上所能承受的最大剪应力称为土的抗剪强度。土的抗剪强度是由颗粒间的内摩察力以及由胶结物和水膜的分子引力所产生粘聚力共同组成。 在法向应力不大时，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。 S=c+σtanφ 2. 抗剪强度的试验方法 室内剪切试验 包括直接剪切试验和三轴剪切试验，主要适用于粘性土和粉土，砂土可按要求的密度制备土样。 除土工试验以外其他确定抗剪强度C、Φ值的方法 2.2.1 根据原位测试数据确定抗剪强度C、Φ值的经验方法 (1) 动力触探 沈阳地区《建筑地基基础技术规范》（DB21-907-96）资料（深度范围不大于15m） 砂土、碎石土内摩察角标准值Φk
(2) 标准贯入试验 国外砂土N与Φ的关系经验关系式主要有Dunhan、大崎、Peck、Meyerhof等研究的经验公式，见《工程地质手册》（第四版）P193。经试算（详见国外砂土标贯击数N与内摩察角Φ的关系（按公式计算））采用Φ值进行承载力特征值f ak计算时，对于粉、细砂采用Φ=（12N）+15，对于中、粗、砾砂采用Φ=+27计算出的数值实际能较为吻合（N 为经杆长修正后的标贯击数）。根据计算成果，N与Φ的对应关系见下表： N与内摩察角Φ（度）的经验关系表 (3) 静力触探试验 《工程地质手册》（第四版）P210，砂土的内摩察角可根据静力触探参照下表取值。 砂土的内摩察角Φ 2.4.2 根据现场剪切试验确定抗剪强度C、Φ值 该方法成本较高，一般很少采用，主要用于场地稳定性评价，见《工程地质手册》（第四版）P234。粗粒混合土的抗剪强度C、Φ值通过现场剪切试验确定。 3. 岩土体抗剪强度指标的经验数据 土的抗剪强度指标经验数据 (1) 砂土的内摩察角与矿物成分和粒径的关系
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。
2017高等土力学 1.在土的弹塑性模型中, 屈服面和破坏面有何不同和有何联系？ 答：屈服面是土体的应力在应力空间上的表现形式，可以看成是三维应力空间里应力的一个坐标函数，因此对土体来说，不同的应力在应力空间上有不同的屈服面，但是破坏面是屈服面的外限，破坏面的应力在屈服面上的最大值即为破坏面，超过此限值土体即破坏。 2.何谓曼代尔－克雷尔效应？ 答：土体在固结的初期，内部会出现孔隙水压力不消散而是上升，布局地区孔隙水压力超过初始值的现象。此效应仅在三维固结中出现，而在一维固结试验中并没有出现，在Biot的“真三维固结”理论可以解释磁现象。 3.与剑桥模型相比，清华弹塑性模型可以反映土的由剪应力引起的体积膨 胀（剪胀）。说明它是如何做到这一点的。 答：清华模型的硬化参数是关于塑形体应变和塑形剪应变的函数，而剑桥模型不是；此外，清华模型的屈服面椭圆与强度包线的交点不是椭圆顶点，因此会有剪胀。 4.天然岩土边坡的滑坡大多在雨季发生，解释这是为什么。 答：天然岩土边坡的滑坡发生总结起来两个原因，其一抗滑力减小，其二下滑力增大。在暴雨的天气中，因为地表雨水的下渗导致岩土体的含水率增加，从而提高了岩土体的重量，增大了下滑力；下雨天气因为雨水的下渗，岩土体遇水软化的特性导致抗滑力减小；另外在渗透性好的岩土体中，岩土体内部雨水沿坡面下渗，渗透力会降低岩土坡体的安全系数，因此一上几方面的原因导致了滑坡大部分发生在雨季。 5.比奥（Biot）固结理论与太沙基－伦杜立克（Terzaghi-Randulic）扩散 方程之间主要区别是什么？后者不满足什么条件？二者在固结计算结 果有什么主要不同？ 答：区别：扩散方程假设应力之和在固结和变形过程中保持常数，不满足变形协调条件。 结果：比奥固结理论可以解释土体受力之后的应力、应变和孔压的生成和消散过程，理论上是严密计算结果也精确。比奥固结理论可以解释曼代尔-克雷效
一.回答下列问题： 1.何谓非饱和土的基质吸力? 举出一种非饱和土的强度公式。 2.三轴试验中的膜嵌入或顺变性（Membrane Penetration）对试验结果有什么影响？对什么土和什么类型的试验影响比较大？ 3.说明普朗特尔（Prandtl）和太沙基（Terzaghi）的地基极限承载力公式的基本假设条件和滑裂面形状。 4.何谓德鲁克（Drucker)假说？何谓相适应和不相适应的流动规则？对两种情况各举一个土的弹塑性模型。 5.某饱和砂土的固结不排水三轴试验结果如下图所示，在p－q 坐标定性绘出有效应力路径。应当如何确定这种土的有效应力强度指标？ σ1-σ3 q ε1 o p σ3 u 二. 选择一个问题回答： 1.在深覆盖层上修建土石坝时，坝体和覆盖层的防渗结构物主要有那些型式？各有什么优缺点？ 2.在地基处理方法中有哪些型式的复合地基桩？说明其适用范围。 三．最近在岩土工程界关于基坑支护土压力计算的讨论很热烈, 试谈谈你对土压力的“水土合算”与“水土分算”的看法 四. 某油罐地基工程采用堆载预压法进行地基加固，地基土的抗剪强度指标如图所示，已知中心点M处的自重应力为：σsz=40kPa, σsx=32 kPa. 当设计堆载压 力p＝200 kPa时在M点引起的附加压力σz=120 kPa,σx=30 kPa,分析M点是否 会破坏？应如何进行堆载才能防止地基破坏？ 粉质粘土 孔压系数A=0.4 c'=10Kpa H ?'=30? k=5?10-6cm/s 五．在一个高2米的铁皮槽中装有饱和的均匀松砂，其孔隙比e=0.85,砂的比重Gs=2.67,内摩擦角φ=32?。然后在振动时砂土发生了完全液化。由于槽壁位移，槽内的砂土的水平土压力是主动土压力，试计算砂土液化前后的槽壁上和槽底上的土压力和水压力。（10分） 饱和松砂 2．0米 六．回答下列问题： （一）说明高层建筑上部结构、基础和地基的相互作用关系。 （二）规范规定：一般粘性土中的预制桩，打入后15天，对软粘土，打入后21天，才能进行静载试验，为什么？ （三）为什么对于小型建筑物地基一般是承载力控制；对于大型建筑物地基一般是沉降控制？ （四）有一个建筑物的地基承载力基本值是120kPa，要求的设计承载力是250kPa，设计者在原地基上增加了70厘米厚的水泥土
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。
地基土抗剪强度指标C、0值的确定 1.抗剪强度的物理意义及基本理论 土在外力作用下在剪切面单位面积上所能承受的最大剪应力称为土的抗剪强度。土的抗剪强度是由颗粒间的内摩察力以及由胶结物和水膜的分子引力所产生粘聚力共同组成。 在法向应力不大时，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。 S=c+（T tan ? 2.抗剪强度的试验方法 2.1室内剪切试验 包括直接剪切试验和三轴剪切试验，主要适用于粘性土和粉土，砂土可按要求的密度 制备土样。 2.2除土工试验以外其他确定抗剪强度C、①值的方法 2.2.1根据原位测试数据确定抗剪强度C、①值的经验方法 （1）动力触探 沈阳地区《建筑地基基础技术规范》（DB21-907-96）资料（深度范围不大于15m） 砂土、碎石土内摩察角标准值①k
（2）标准贯入试验 国外砂土N与①的关系经验关系式主要有Dunhan、大崎、Peck、Meyerhof等研究的经验公式，见《工程地质手册》（第四版）P193o经试算（详见国外砂土标贯击数N与内摩察角①的关系（按公式计算））采用①值进行承载力特征值f ak计算时，对于粉、细砂采用①=（12N）0.5+15，对于中、粗、砾砂采用①=0.3N+27计算出的数值实际能较为吻合（N 为经杆长修正后的标贯击数）。根据计算成果，N与①的对应关系见下表： N与内摩察角①（度）的经验关系表 （3）静力触探试验 《工程地质手册》（第四版）P210,砂土的内摩察角可根据静力触探参照下表取值。 砂土的内摩察角① 2.4.2根据现场剪切试验确定抗剪强度C、①值 该方法成本较高，一般很少采用，主要用于场地稳定性评价，见《工程地质手册》（第四版）P234o粗粒混合土的抗剪强度C、①值通过现场剪切试验确定。 3.岩土体抗剪强度指标的经验数据 3.1 土的抗剪强度指标经验数据 （1）砂土的内摩察角与矿物成分和粒径的关系 ⑵ 不同成因粘性土的力学性质指标
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： ? ? ? ? ? ++??? ? ?+=245tan 2245tan 231??σσo o c ? ? ? ? ? --?? ? ? ?-=245tan 2245tan 213??σσo o c ? ? ? ? ? -=245tan 213?σσo ? ?? ? ? +=245tan 2 31?σσo
第七章土的抗剪强度 一、单项选择题 1. 土体的破坏从本质上讲是由于。 (A) 压坏(B) 拉坏(C) 剪坏 2. 一个饱和粘性土试样，在三轴仪内进行常规固结不排水试验，在恒侧压力下增加竖向应力至破坏， 若土的孔压参数A=1，试问试验过程中有效应力路线ESP线为。 3. 有三种塑性指数不同的土样（Ⅰ）I P>17，（Ⅱ）I P=10，（Ⅲ）I P<7，试问哪一种土的内摩擦角?最大？B (A) （Ⅰ）(B) （Ⅲ）(C) （Ⅱ） 4. 松砂或软土，在剪切破坏时，其体积。C (A) 不会变化(B) 膨胀(C) 缩小 5. 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。B (A) 与试样顶面夹角呈45?面(B) 与试样顶面夹角呈45?+φ/2面 (C) 与试样顶面夹角呈45?-φ/2面 6. 有一个饱和粘土试样，在室压σ3=70kPa应力下固结，然后在不排水条件下增加轴力（σ1-σ3）至50kPa 时土样发生破坏。若土样的孔隙水压力参数B=1，A=0，试问破坏时的有效大主应力σ1'为。 C (A) 50 kPa (B) 70 kPa (C) 120 kPa 7. 一个饱和粘性土试样，进行三轴固结不排水试验，并测出孔隙水压力，可以得到一个总应力圆和有 效应力圆，则。C (A) 总应力圆大(B) 有效应力圆大(C) 两个应力圆一样大 8. 一个饱和的粘性土试样，在三轴仪内进行不固结不排水试验。试问土样的破坏面。A (A) 与水平面呈45?(B) 与水平面呈60?(C) 与水平面呈75? 9. 饱和的粘性土，在同一竖向荷载p作用下进行快剪、固结快剪和慢剪，试验方法所得的 强度最大。C
第三章 土的强度 3.1 概述 土与人类的关系十分密切。在人类进化发展的上万年历史中，挖沟筑堤，疏河开渠，建造房屋殿宇、庙堂墓塔，首先涉及的是土的强度问题。长期实践经验的积累，使人们对土的强度的重要性有了较深刻的理解。 土的强度理论研究甚至早于“土力学”学科的建立，亦即早在太沙基（Terzaghi ）1925年出版其著作《土力学》之前。1776年，库仑（Coulomb ）就在试验的基础上提出了著名的库仑公式： ?στtg c f += (3.1.1) 1900年莫尔（Mohr ）提出：在土的破坏面上的抗剪强度是作用在该面上的正应力的单值函数： )(f f f στ= (3.1.2) 这样，库仑公式（3.1.1）只是在一定应力水平下式（3.1.2）的线形特例。从而建立了著名的莫尔－库仑强度理论。 在随后的许多年中，人们针对莫尔－库仑强度理论中抗剪强度与中主应力无关的假设，进行了大量的中主应力对土抗剪强度影响的研究，并且企图在土力学中引进广义密塞斯（Mises ）和广义屈雷斯卡（Tresca ）强度理论， 但它们与土的强度性质实在相差太大。只有到了20世纪60年代以后，随着计算机技术的发展及大型土木工程的兴建，关于土的应力－应变－强度－时间关系即本构关系的研究广泛开展，人们才逐步认识到土的强度与土的应力－应变关系是密不可分的，它是土受力变形过程的一个阶段；并进一步认识到除剪切强度以外，还有拉伸强度、断裂及与孔隙水压力有关的土的破坏问题。这样，一些与土的本构模型相应适应的土强度准则也相继被提出。另一方面，人们也力图从微观机理上研究土的强度及建立强度理论；探索原状土、非饱和土、区域性土和老粘土等的强度问题。 源于土的碎散性、多相性和在长期地质历史造成的多变性，土的强度也呈现其特殊性。 首先，由于土是碎散颗粒的集合，它们之间的相互联系是相对薄弱的。所以土的强度主要是由颗粒间的相互作用力决定，而不是由颗粒矿物的强度本身直接决定的。土的破坏主要是剪切破坏，其强度主要表现为粘聚力和摩擦力，亦即其抗剪强度主要由粒间的粘聚力和摩擦力组成。而土是三相组成的，固体颗粒与液、气相间的相互作用对于土的强度有很大影响，所以引入了孔隙水压力、吸力等土力学所特有的影响土强度的因素。土的地质历史造成土强度强烈的多变性、结构性和各向异性。土强度的这些特点体现在它受内部和外部、微观和宏观众多因素的影响，成为一个十分复杂的课题。 不同的土试样（它一般是代表一个受力均匀的土单元）在不同条件下的加载试验，可得到不同的应力－应变关系。一般可表示为图3-1-1中的几种情况。对于不同的应力应变关系，其破坏的确定也是不同的。 σ ② σ σ ① ① ② ε ε (a)应变硬化 (b) 应变软化 图3.1.1 几种土的应力应变关系曲线
土体抗剪强度指标的选用 、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①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指标，粘性土无条件取得有效应力强度指标时，可采用固结不排水（固结快剪）
地基土抗剪强度指标 C、φ值的确定 1.抗剪强度的物理意义及基本理论 土在外力作用下在剪切面单位面积上所能承受的最大剪应力称为土的抗 剪强度。土的抗剪强度是由颗粒间的内摩察力以及由胶结物和水膜的分子引 力所产生粘聚力共同组成。 在法向应力不大时，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。 S=c+σtan φ 2.抗剪强度的试验方法 室内剪切试验 包括直接剪切试验和三轴剪切试验，主要适用于粘性土和粉土，砂土可按要求的密度 制备土样。 除土工试验以外其他确定抗剪强度C、Φ 值的方法 2.2.1根据原位测试数据确定抗剪强度C、Φ 值的经验方法 (1)动力触探 沈阳地区《建筑地基基础技术规范》（ DB21-907-96）资料（深度范围不大于 15m） 砂土、碎石土内摩察角标准值Φ k 重型动力触探内摩察角标准值Φk（度） （修正后）卵石圆砾、砾砂中、粗砂粉、细砂2 4 6 8 10 12
14 16 18 20 25 — 30 — (2)标准贯入试验 国外砂土 N 与Φ的关系经验关系式主要有 Dunhan、大崎、 Peck、Meyerhof 等研究的经验公式，见《工程地质手册》（第四版） P193。经试算（详见国外砂土标贯击数 N与内摩察角Φ的关系（按公式计算））采用Φ值进行承载力特征值 f ak计算时，对于粉、细砂采用Φ=（ 12N） +15，对于中、粗、砾砂采用Φ=+27 计算出的数值实际能较为吻合（ N 为经杆长修正后的标贯击数）。根据计算成果， N 与Φ的对应关系见下表： N与内摩察角Φ（度）的经验关系表 N 土类 4681012152025304050 粉、细砂 中、粗砾砂 (3)静力触探试验 《工程地质手册》（第四版） P210，砂土的内摩察角可根据静力触探参照下表取值。 砂土的内摩察角Φ Ps（MPa）1 2 3 4 5 11 15 30 Φ（度）29 31 32 33 34 36 37 39 2.4.2根据现场剪切试验确定抗剪强度C、Φ 值 该方法成本较高，一般很少采用，主要用于场地稳定性评价，见《工程地质手册》（第四版） P234。粗粒混合土的抗剪强度 C、Φ 值通过现场剪切试验确定。 3.岩土体抗剪强度指标的经验数据 土的抗剪强度指标经验数据
一、填空题 1.饱和土体上的总应力由土骨架承担的有效应力和由孔隙承担的孔隙水压力组成，土的强度及变形都是由土的有效应力决定的。 2.莱特邓肯屈服准则在常规三轴压缩实验中，当φ=0°时它在π平面上的屈服与破坏轨迹趋近于一个圆；当φ=90°时，它退化为一个正三角形。由于在各向等压??1=??2=??3时??1 3??3=27,所以K f >27是必要条件，因为静水压力下不会引起材料破坏。 3. 东海风力发电桩基础有8根。 4.通过现场观测与试验研究，目前认为波浪引起的自由场海床土体响应的机制主要取决于海床中孔隙水压力的产生方式。孔隙水压力产生方式有两种：超孔隙水压力的累积（残余孔隙水压力）、循环变化的振荡孔隙水压力 5.目前计算固结沉降的方法有（）、（）、（）及（）。 答案：弹性理论法、工程实用法、经验法、数值计算法。 6.根据莫尔—库伦破坏准则，理想状态下剪破面与大主应力面的夹角为（ ）。答案：45°+φ/2 7.土的三种固结状态：欠固结、超固结、正常固结。 8.硬化材料持续受力达到屈服状态后的变化过程：屈服 硬化破坏9.相对密实度计算公式I D =????????-??????????-????????。 10.静力贯入试验的贯入速率一般为2cm/s 。 11用一种非常密实的砂土试样进行常规三轴排水压缩试验， 围压为100kPa 和3900kPa ，用这两个试验的莫尔圆的包线确定强度参数有什么不同？ 答：当围压由100kPa 增加到3900kPa 时，内摩擦角会大幅度降低。
12.塑性应力应变关系分为_____理论和_____________理论两种 增量（流动）、全量（形变） 13.三轴剪切试验依据排水情况不同可分为（）、（）、（） 答案：不固结不排水剪、固结不排水剪、固结排水剪。 14.一种土的含水量越大，其内摩擦角越（小）。 15.剑桥模型（MCC）中的5个参数一次是M VCL中的гλ，以及弹性部分的K υ。 16.剑桥模型的试验基础是正常固结土和超固结土试样的排水和不排水三轴试验。 17.一般情况下，石英砂的内摩擦角为29~33°° 二、简答题 1.影响土强度的一般物理性质？ 答：1.颗粒矿物成分 2.粗粒土颗粒的几何性质 3.土的组成颗粒级配 4.土的状态5.土的结构 6.剪切带的存在对土强度的影响。 2.简述波浪在浅水中传播时有哪些变化？ 答：①波浪守恒； ②波能守恒与波浪浅水变形； ③波浪折射； ④波浪的反射与绕射； ⑤波浪的破碎。
抗剪强度指标统计 根据室内试验结果，结合各层土性质，对埋深55.0m以上各层土的直剪固结快剪c、φ值(峰值)和埋深15.0m以上各层土的直剪快剪c、φ值(峰值)进行统计，当子样个数≥6时，提供最大值、最小值、算术平均值、标准差、变异系数、标准值；当子样个数＜6时，仅提供最大值、最小值、算术平均值、标准值的建议值。统计结果详见表2.4.3： 抗剪强度指标统计表表2.4.3 抗剪强度指标统计表表2.4.3
抗剪强度指标统计表表2.4.3
抗剪强度指标统计表表2.4.3 2.4.4地基土分级荷重下压缩模量指标统计 按层位对本场地地基土分级荷重下压缩模量进行统计，提供算术平均值如表2.4.4： 地基土分级荷重压缩模量指标统计表表2.4.4
2.4.5波速指标统计 本次勘察共布置5个检层法波速试验孔，试验深度20.00m，测点间距为1.0m，有关试验成果见地基土波速测试结果汇总表，各土层平均剪切波速详见表2.4.5： 剪切波速试验成果一览表表2.4.5 剪切波速试验成果一览表表2.4.5 第一节 2.5地基土承载力特征值 根据《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)第5.2.3条，并结合《天津市 如表2.5：岩土工程技术规范》(DB/T 29-20-2017)，按层位提供地基土承载力特征值f ak 地基土承载力特征值一览表表2.5
第二节 2.6不良地质作用及特殊土 2.6.1不良地质作用 根据本次勘察成果及对区域地质条件的分析判定，在本工程拟建场地范围内不良地质作用主要为区域地面沉降。 地面沉降：由于常年进行地下水的开采，天津市的地面沉降较为严重。随着近年来天津市对地下水开采的控制，地面沉降速率呈减小趋势，根据2018年天津市地面沉降年报，该区域自1985年以来累计沉降量800～1200mm，2018年度平均地面沉降量30～50mm，该沉降属于区域性沉降，设计时应引起注意。除此以外不存在其它影响拟建场地整体稳定性的不良地质作用。
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
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)。 为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
2.7 （1）修正后的莱特-邓肯模型比原模型有何优点？ 莱特-邓肯模型的屈服面和塑性势面是开口的锥形，只会产生塑性剪胀；各向等压应力下不会发生屈服；破坏面、屈服面和塑性势面的子午线都是直线不能反映围压对破坏面和屈服面的影响。为此，对原有模型进行修正，增加一套帽子屈服面，将破坏面、屈服面、塑性势面的子午线改进为微弯形式，可以反映土的应变软化。 （2）清华弹塑性模型的特点是什么？ 不首先假设屈服面函数和塑性势函数，而是根据试验确定塑性应变增量的方向，然后按照关联流动法则确定其屈服面；再从试验结果确定其硬化参数。因而这是一个假设最少的弹塑性模型 2.8如何解释粘土矿物颗粒表面带负电荷？ 答：（1）由于结构连续性受到破坏，使粘土表面带净负电荷，（边角带正电荷）。 （2）四面体中的硅、八面体中的铝被低价离子置换。 （3）当粘土存在于碱性溶液中，土表面的氢氧基产生氢的解离，从而带负电。 2.9土的弹性模型分类及应用： 线弹性：广义胡克定律 非线弹性：增量胡克定律 高阶弹性模型：柯西弹性模型、格林弹性模型、次弹性模型 ①弹性模型：一般不适用于土，有时可近似使用：地基应力计算；分层总和法②非线弹性模型：使用最多，实用性强：一般 参数不多；物理意义明确；确定参数的试验比较简单③高阶的弹性模型：理论基础比较完整严格；不易建立实用的形式：参数多；意义不明确；不易用简单的试验确定 3.1-3.2正常固结粘土的排水试验和固结不排水试验的强度包线总是过坐标原点的，即只有摩擦力；粘土试样的不排水试验的包线是水平的，亦即只有粘聚力。它们是否就是土的真正意义上的摩擦强度和粘聚强度？ 答：都不是。正常固结粘土的强度包线总是过坐标原点，似乎不存在粘聚力，但是实际上在一定条件下固结的粘土必定具有粘聚力，只不过这部分粘聚力是固结应力的函数，宏观上被归于摩擦强度部分。粘土的不排水试验虽然测得的摩擦角为0，但是实际上粘土颗粒之间必定存在摩擦强度，只是由于存在的超静空隙水压使得所有破坏时的有效应力莫尔圆是唯一的，无法单独反映摩擦强度。 3.3什么是三轴试验的临界孔隙比？论述临界孔隙比与围压的关系。 所谓临界孔隙比是指在三轴试验加载过程中，轴向应力差几乎不变，轴向应变连续增加，最终试样体积几乎不变时的孔隙比，也可以叙述为：用某一孔隙比的砂试样在某一围压下进行排水三轴试验，偏差应力达到（σ1-σ3）ult时，试样的体应变为零；或者在这一围压下进行固结不排水试验中破坏时的孔隙水压力为零，这一孔隙比即为在这一围压下的临界孔隙比。 临界孔隙比与围压的关系：如果对变化的围压σ3进行试验，则发现临界孔隙比是不同的。围压增加临界孔隙比减小，围压减小临界孔隙比增加。 3.4请简述影响土强度的外部因素。 参考答案：
卞首蓉1陈贵喜2 （1.三峡电力职业学院建筑工程系，湖北宜昌443000；2.北京振冲股份有限公 司，北京100102） 摘要：土的抗剪强度是土体的重要力学性质之一，作为工程设计重要的基础资料，与工程建筑物的稳定和正常使用有着密切关系。土的抗剪强度指标φ、c是一对随机变量，必须选择合适的统计方法，分析其统计规律，以保证设计取值的合理与可靠，φ、c的相关性影响着工程的可靠度指标；含水量的变化，施工开挖过程等也会对抗剪强度指标值产生明显影响。本文将说明在工程中应用土的抗剪强度参数值应注意的一些问题。 关键词：抗剪强度指标；统计特征；相关性；施工影响；取值 1.引言 土是一种非连续、各向异性明显的多孔松散堆积物，即使是同一土层，其性质仍有一定的差异。它既不是理想的弹性材料，也不是理想的塑性材料，土的三相组成使其工程性质表现相当复杂。 土的抗剪强度是工程设计中极其重要的影响因素，在工程上的应用很广，主要有下列三个方面： (1)地基承载力与地基稳定性； (2)土坡稳定性； (3)挡土墙及地下结构上的土压力。 其间都包含了土的强度值或强度指标的作用。因此，土的抗剪强度指标值的选取将直接影响到分析结果的精度和实际工程的可靠性。 2.土的抗剪强度指标基本值的确定 2.1土的抗剪强度指标φ、c的统计方法 土的抗剪强度指标φ、c值通常是由试验获得的[1,2]，各种仪器的构造与试验方法都不一样，测定的强度值也不同。利用现有的测试设备和技术条件，欲准确测定土的抗剪强度指标是较为困难的，只能作近似模拟。在《规范》(GB5007-2 002)中明确规定一般应选用三轴UU或CU试验测定强度指标。
地基土抗剪强度指标 cφ值的确定 SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#
地基土抗剪强度指标C、φ值的确定 1. 抗剪强度的物理意义及基本理论 土在外力作用下在剪切面单位面积上所能承受的最大剪应力称为土的抗剪强度。土的抗剪强度是由颗粒间的内摩察力以及由胶结物和水膜的分子引力所产生粘聚力共同组成。 在法向应力不大时，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。 S=c+σtanφ 2. 抗剪强度的试验方法 室内剪切试验 包括直接剪切试验和三轴剪切试验，主要适用于粘性土和粉土，砂土可按要求的密度制备土样。 除土工试验以外其他确定抗剪强度C、Φ值的方法 2.2.1 根据原位测试数据确定抗剪强度C、Φ值的经验方法 (1) 动力触探 沈阳地区《建筑地基基础技术规范》（DB21-907-96）资料（深度范围不大于 15m） 砂土、碎石土内摩察角标准值Φ k
(2) 标准贯入试验 国外砂土N与Φ的关系经验关系式主要有Dunhan、大崎、Peck、Meyerhof等研究的经验公式，见《工程地质手册》（第四版）P193。经试算（详见国外砂土标贯击 计算 数N与内摩察角Φ的关系（按公式计算））采用Φ值进行承载力特征值f ak 时，对于粉、细砂采用Φ=（12N）+15，对于中、粗、砾砂采用Φ=+27计算出的数值实际能较为吻合（N为经杆长修正后的标贯击数）。根据计算成果，N与Φ的对应关系见下表： N与内摩察角Φ（度）的经验关系表 (3) 静力触探试验 《工程地质手册》（第四版）P210，砂土的内摩察角可根据静力触探参照下表取值。 砂土的内摩察角Φ 2.4.2 根据现场剪切试验确定抗剪强度C、Φ值 该方法成本较高，一般很少采用，主要用于场地稳定性评价，见《工程地质手册》（第四版）P234。粗粒混合土的抗剪强度C、Φ值通过现场剪切试验确定。 3. 岩土体抗剪强度指标的经验数据 土的抗剪强度指标经验数据 (1) 砂土的内摩察角与矿物成分和粒径的关系