4.8 VANE SHEAR TEST (VST)
4.8十字板剪切试
4.8.1 General
4.8.1概述
The vane shear test (VST) involves the use of a simple rotated blade to evaluate the undrained shearstrength in soft to stiff clays and silts. The use of the VST should be limited to soils in which slow(6o / min) rotation of the blade will lead to undrained shearing.
十字板剪切试验是用旋转的叶片测量软土、硬土以及粉土的不排水抗剪强度。该试验只能在土中进行，缓慢旋转叶片（6°/min）就可以得到土的不排水抗剪强度。
4.8.2 Equipment
4.8.2试验设备
Equipment necessary for a VST includes a four-sided vane with a height to diameter (H/D) ratio of2, rods, and a torque-measuring device. Additional equipment may include a rod sheath, protectionshoe, or slip coupling to account for rod friction, and a gear drive to provide a constant rate ofrotation.
十字板剪切试验所需的设备有：一个有四条边的刀片，它的高和直径之比为2；一个扭矩测量设备，此外还需要一个柱鞘、护筒或一个滑动耦合装置来测量柱鞘的摩擦力、一个传动装置提供恒定的转速。
The standard vane has a diameter (D) of 65 mm, a height (H) of 130 mm, and a vane edge thickness(t) of 2 mm. However, vane sizes range from a diameter of 38 to 92 mm, a height of 76 to 184 mm,a blade thickness between 1.6 and 3.2 mm, and are attached to a 12.7-mm diameter rod. The roddiameter may need to be increased in stiff materials to prevent yielding of the rod during rotation.The vane may be rectangular, double-tapered, or single-tapered (i.e., tapered at the bottom of thevane). Using a tapered vane will facilitate placement of the vane in stiffer materials. A typical vaneand a summary of the geometric parameters used to identify a vane are provided in figure 19.
标准的十字板直径为65mm，高度为130mm，叶片厚度为2mm。然而十字板的尺寸有很多种，它的直径从38mm到92mm，高度从76mm到184mm，叶片厚度从1.6mm到3.2mm，被固定到一个直径为12.7mm的传力杆上。在坚硬的土体中旋转时，为防止柱发生弯曲，因此要增加柱的直径。剪切板可以是矩形、单锥面或双锥面（锥面在剪切板的底部）。锥面的剪切板可以用于坚硬的地质环境中。一种典型的十字形剪切板和确定它的参数如图19所示。
Vane size selection is a function of the anticipated strength of the soil and accuracy of the torquewrench. Larger vanes are typically used in soft soils and smaller vanes used in stiffer soils. While alarge vane will provide better
resolution than a smaller vane, it may cause more disturbance duringinsertion, be more difficult to rotate and thus lead to additional disturbance, or result in loads thatoverstress the capacity of the torque wrench. A number of different sized vanes, as well as torquewrenches with varying capacity, should be brought to the field to accommodate potentially variableconditions.
十字剪切板的选择要根据土的预计强度和扭矩扳手的精确度，大的十字板用于软土中，小的用于较坚硬的土中，但是大的十字板精度比小的高。在插入的过程中会产生很多的干扰，而且随着旋转难度的增加会产生更多的干扰，这或许会超过扭矩扳手的量程值。不同尺寸的十字板和多种量程的扭矩扳手能够适应潜在变化的地质环境。
4.8.3 Procedures
4.8.3试验过程
Procedures for the vane shear test are outlined in ASTM D 2573. Depending upon what type ofvane shear device is used, there is the potential for friction to develop along the rod. The torque-measuring equipment can record this friction. This rod friction needs to be minimized andaccounted for in the calculation of shear strength. Typical methods to account for rod frictioninclude: (1) rods protected within a sheath; or (2) measurement of rod friction with a slip coupling.If the vane test is performed below the bottom of a borehole, the depth to the top of the vane fromthe bottom of the borehole should be equal to about 4 borehole diameters to minimize disturbanceeffects.
十字板剪切过程如ASTM D2573中所示。根据所使用的设备，以及摩擦力的大小来确定柱的尺寸，扭矩测量仪可以测量扭矩的大小。柱上的摩擦力应被降到最低，该摩擦力会对剪力的计算产生影响。柱上的摩擦力产生的原因有：（1）柱上的柱鞘；（2）如果试验在低于钻孔的位置进行，测量的摩擦力会有滑动耦合。
The VST should be started within 5 minutes of insertion, and the vane should be rotated at 6o perminute. This usually results in a time to failure between 2 and 5 minutes and is usually fast enoughto assure undrained conditions, but time to failure may be up to 10 to 15 minutes in very soft clays. Readings of torque at 30 second to 1-minute intervals are recommended to provide an assessment ofthe soil response. Additionally, systems are currently available which record the applied torque withtime or angle of rotation. Systems that use a gear drive to rotate the vane can eliminate some of thepotential operator error, but limit the flexibility necessary to test extremely soft soils.
十字板剪切试验应该在仪器插入土的5min内完成，而且转速应该保持6°/min。在2到5min完成实验可能导致实验失败，而且速度要快以保证不排水实验环境。在软土中10到15min 完成实验也会导致实验失败。建议30s到1min记录一次扭矩，这样可以对土的反
应做出评价。此外，在记录扭矩时可以同时记录旋转的时间和角度。系统通过驱动装置使叶片旋转以防止一些人为的失误，但这也限制了实验的灵活性，这在软土中实验时十分重要的。
4.8.4 Parameters Measured
4.8.4参数测量
Three parameters can be obtained from the vane shear test: (1) undrained shear strength (s u,VST ); (2)remolded undrained shear strength (s r,VST ); and (3) sensitivity (S t,VST ). It should be noted that thesubscript VST is added to each parameter to note that the parameter was obtained using vane sheartest data. The undrained shear strength, remolded shear strength, and sensitivity will differdepending upon the mode of shear, as well as the strain level and degree of remolding.
可以从十字板剪切实验中获得三个参数：（1）不排水抗剪强度（2）重塑土不排水抗剪强度（3）灵敏度。每个参数下会有VST 脚标，表示该参数是通过VST 实验得到的。不排水抗剪强度、重塑土不排水抗剪强度、灵敏度根据抗剪模型、拉力水平和重塑水平的不同而不同。
During rotation, the torque (T) is measured and the maximum torque (T max ) is used to calculate theundrained shear strength based on the vane geometry. Prior to calculation of undrained shearstrength (s u,VST ), the torque associated with rod friction (T rod ) must be subtracted from the measuredtorque (T net = T max – T rod ). Best practice involves using a sheath (or a slip coupling) to eliminate rodfriction, and thus T net would equal T max . The undrained shear strength for a standard rectangularvane (H/D = 2) is expressed as:
在旋转的过程中测量扭矩的大小，根据十字板的尺寸，最大扭矩被用来计算不排水抗剪强度。在计算不排水抗剪之前，必须从所测得的扭矩中减去柱上摩擦力产生的扭矩。消除摩擦力最好的方法是利用柱的鞘套，因此max T T net =，标准的矩形十字板计算不排水抗剪强度的表达式：3
,76D T S net VST u π= (公式14) where D is the diameter of the vane (see figure 19). For the general case of rectangular or taperedvanes, the following equation is used to calculate undrained shear strength:
这里D 表示十字板直径，对于一般的矩形或锥形十字板用下面的公式计算：
)6cos cos (122,H iB D iT D D T S net
VST u ++=π (公式15)
the remolded strength is achieved in the same manner as the peak strength, except the torquereading is taken during rotation of the vane following 10 rapid turns. The torque associated with rodfriction should be
recorded prior to the remolded test, and then subtracted from the maximum torquerecorded for calculations of s r,VST . The sensitivity of the soil from vane shear tests is expressed as:
用同样的方式得到重塑土的抗剪强度，将其作为最大强度。如果在旋转过程中所得到的扭矩是在低于10转时得到的，那柱的摩擦力产生的扭矩应该在测重塑土强度之前测量，接着从最大弯矩中排出干扰项。十字板剪切试验计算土的灵敏的公式为：
VST r VST
u VST t S S S ,,, (公式16)
4.9 USE OF DRILL RIGS TO PERFORM IN-SITU TESTS
4.9利用钻孔设备现场试验
When using a drill rig to perform in-situ tests such as the CPT, DMT, and PMT, it will be necessaryto carefully pass wires, cables, and tubing through the drill rod and couplings. The inside diameterof the coupling will typically be the limiting diameter. The ends of cables will typically be thelargest diameter of the cable or tubing system and should therefore be smaller than the diameter ofthe drill rod couplings. Typically, AW drill rod is used when CPTs are performed from drill rigs.Wires, cables, and tubing will need to exit through a coupling at the ground surface. The topcoupling should have a slot in the side to enable cables and tubing to pass through without beingpinched or cut.
利用钻孔设备现场试验，例如：CPT 、DMT 、PMT 。连接好电线和缆索，钻孔柱和联动器。耦合器的内径一般为固定直径，缆索端部的直径为缆索或管系统中直径的最大值，但是该直径应该比钻孔柱耦合器直径小。一般情况下当采用钻孔设备进行CPT 法测试时，应采用AW 钻孔柱。电线、缆索和管道需要在地表面通过一个耦合器。在顶部的边上应该有一个狭槽，来让缆索和管道通过，而不用被压紧或剪断。
It is important to ensure that the adapter for the in-situ testing device be appropriately attached to the drill rod. Threads for the CPT and DMT are usually proprietary and manufacturers of CPT and DMT equipment do not typically have drill rod adapters readily available. For this reason, it is best practice to have a drilling equipment supplier weld the CPT or DMT adapter to the appropriate drill rod coupling.
确保现场测试设备的适配器准确的固定到钻孔柱上.CPT 和DMT 设备生产商可以生产所需要的线，但是无法生产合适的钻孔柱适配器。因为这个原因，最好的方式是钻孔设备供应商能把设备适配器焊在钻孔柱耦合器上。
Casing may be needed to support the borehole above the zone of testing for the VST and PMT tests. Typical casing sizes are provided in FHWA HI-97-021 (1997). Appropriate casing sizes and diameters will be a function of the probe diameter and are outlined in ASTM D 2573 for the VST and ASTM D 4719 for the PMT.
需要一个套箱去支撑空洞，空洞在进行VST和DMT测试的上方，套箱尺寸在FHWAHI-97-021(1997)中所示。合适的套箱尺寸和直径将会起重要的作用。对VST和PMT测量方法描述如图表所示。
If non-standard equipment is used to advance the probe, such as a drill rig or GeoProbe truck, the time for advancement of each rod should be recorded for CPT and DMT tests. A CPT contractor may be able to use the data acquisition system to record time of penetration along with depth, tip resistance, sleeve friction, and penetration pore pressure. It should be specified that the subcontractor provide time information along with depth information, if their system is capable of recording time. The penetration should be maintained relatively constant, at a rate of 20 + 5 mm/sec for the CPT and DMT. Any pauses in penetration should be noted on a log.
如果没有标准的设备去提前测试，例如钻孔设备或探测车，每根柱的提前时间应该被记录。CPT承包商应利用数据获得系统去记录渗透时间和深度、倾覆阻力、套筒摩擦和渗透压力。如果分包商的系统可以记录时间，他们应该提供时间信息和深度信息渗透应保持20±5mm/s速度保持不变，对于CPT和DMT，在记录过程中的任何中断都应该被记录。
4.10. IN-SITU TESTING IN ROCK
4.10 岩石的现场测试
4.10.1 General
4.10.1 概述
In-situ testing to evaluate rock mass deformation modulus and shear strength is sometimes required for the design of foundations for major structures such
as dams and bridges, however, such testing is not performed for structural foundations or slopes associated with typical highway applications. Circumstances where in-situ rock testing may be carried out for highway projects include 66 foundations comprising closely fractured and weak rock that could compress, resulting in settlement of the structure, or continuous, low strength discontinuities on which sliding could take place. The need for in-situ testing would arise when it is not possible to obtain undisturbed samples, or sufficiently large samples, for laboratory testing. This section provides an overview of specific insitu testing methods that may be used for rock (see table 11) and is based largely on information presented in Wyllie (1999).
对于设计大坝和桥梁这样的建筑基础，现场测试岩石的变形系数和抗剪强度是必要的。然而，这种测试并没有在高速公路的路基和斜坡中应用。岩石现场试验的环境可能对高速公路的项目有影响，包括组成基础的裂缝和低强度的岩石可能被压缩，导致结构产生沉降，或者连续和低强度的岩石会导致滑坡的发生。当不能获得未被干扰的土样时或大量土样做现场试验时，做现场实验的必要性就会增加。这里提供了几种现场试验的方法，这些方法可以用来测量岩石。
Three methods of in-situ deformation modulus and shear strength testing are described in this section. These include: (1) borehole dilatometer; (2) borehole jack; and (3) in-situ direct shear test.
这里给出了3种测量变形系数和抗剪强度的方法，包括：（1）钻孔弹性模量计（2）钻孔千斤顶（3）现场直接剪切试验。
4.10.2 Borehole Dilatometer
4.10.2 钻孔弹性模量计
The borehole dilatometer is similar to the pressuremeter used in soil. At each testing depth, a uniform radial pressure is exerted on the walls of the drill hole by means of a flexible rubber sleeve. As with the pressuremeter, the
volumetric expansion of the borehole can be measured by the inflation medium (generally oil or water) as the pressure is raised, or by electronic transducers that measure radial displacement of the inside of the sleeve. For the latter type, the measurement devices are generally arranged at right angles that further enables the anisotropy of the rock to be evaluated. The expansion volume of the borehole can be measured with a calibrated hand-operated screw pump. Alternatively, the volumetric expansion can be measured directly in the probe.
67 Because of the generally stiff character of most rock (even fractured rock), the hydraulic system should be relatively stiff and the system should be calibrated prior to and after testing. Figure 20 shows typical pressure-dilation graphs for a calibration test carried out in a material of known modulus; this figure also shows the result of a test carried out in rock. A complete test usually consists of three loading and unloading cycles, with dilation and pressure readings being taken on both the loading and unloading cycles.
钻孔弹性模量计和土压力计相似。在每一个测试的深度，通过一个柔软的橡胶套管对所钻孔洞的内壁施加压力，当压力增加时钻孔体积膨胀，膨胀的体积可以通过膨胀计来测量，或电子传感器来测量内部套管的半径位移。对于后一种类型，测量设备被安装在一个合适的角度，从而可以评价各向异性的岩石。钻孔膨胀的体积可通过手动的螺杆泵来测量。总之，膨胀的体积可以在探测时直接测量。因为一般岩石具有硬度大的特点，所以地下水十分重要，应该在实验前和试验后进行观测。图20是一个典型的压力扩张图，这幅图可用于已知材料系数的标准试验，也可以表示岩石测试的结果。一个完整的实验包括3次加载和卸载的过程在反复加载和卸载过程中读取体积的膨胀和压力。
4.10.3 Borehole Jack
4.10.3 钻孔千斤顶法
As an alternative to the flexible dilatometer and in rock that may be too stiff for the dilatometer, the borehole jack (ASTM D4971) can be used to measure rock mass deformability in a drill hole. The jack exerts a directional pressure by
means of semi-cylindrical steel loading platens, with the deformation being measured with linear variable differential transformers (LVDTs) built into the jack. Calculation of the modulus is carried out in a similar manner to that of the dilatometer, except that allowance must be made for the more complicated boundary conditions (i.e., pressure is not exerted uniformly in the borehole) and the relative stiffness of the steel platens compared to the insitu rock mass.
灵活的弹性模量计法可以作为一种选择，但对于一些坚硬的岩石可能不适用。此时，钻孔千斤顶法可用于测量钻孔岩石体的变形。千斤顶通过一个半圆柱的钢滚筒施加定向的压力，随着变压器对千斤顶线性变化的控制来测量岩石的变形。系数的计算采用和弹性模量计法同样的方式。除了复杂的边界限制条件和比钢滚筒更坚硬的岩石条件。
4.10.4 In-situ Direct Shear Testing
4.10.4 现场直接剪切试验
In-situ direct shear testing is typically not performed due to the expense associated with the test setup. This test may be appropriate, however, for critical cases in which the shear strength of an undisturbed, potentially sensitive, infilling is required for design analyses. In cases where the infilling is displaced, it is likely that laboratory direct shear tests carried to residual conditions on recompacted infilling material would be sufficient. Figure 21 shows a schematic illustration of an 68 in-situ direct shear test performed in an adit. Testing can be conducted on a rock surface using cables anchored into the rock adjacent to the test site to supply the reaction for loading in the direction normal to the shear load.
由于开支和实验的设置，一般不采用现场直接剪切试验。然而，对于未被干扰的，敏感的填充物需要设计分析时，这种测试是合适的。在换填的区域，对再压缩物进行室内直接剪切试验可能是准确的。图21表示出了一个在平坑内进行现场剪切实验的例子，测试可以在石头的表面进行，利用绳索固定到邻近的试验点的石头上来承受施加剪力的荷载所产生的反作用。
4.11 GEOPHYSICAL TESTING
4.11 物理测试
Geophysical testing is often used as part of the initial site exploration phase of a project and/or to provide supplementary information collected by widely-spaced observations (i.e., borings, test pits, outcrops etc.). Geophysical testing can be used for establishing stratification of subsurface materials, the profile of the top of bedrock, depth to groundwater, limits of types of soil deposits, rippability of hard soil and rock, and the presence of voids, buried pipes, and depths of existing foundations. Data from geophysical testing should always be correlated with information from direct methods of exploration.
物理测试通常作为项目最初现场调查的一部分，或者提供收集到了一些补充信息，物理测试可以用来建立地下的层理，基岩顶部的轮廓，地下水的深度，沉积土的界限，坚硬土体和岩石的波段性，以及基础处空洞管道，物理探测方法得到的数据应该和直接测试方法得到的数据一一对应。
Geophysical testing offers some notable advantages and some disadvantages that should be considered before the technique is recommended for a specific application. The advantages are summarized as follows:
物理探测方法提供了一些明显的优点和缺点，这些缺点在一些特定的要求应用时要提前考虑，它的优点总结如下：
?Many geophysical tests are non-invasive and thus offer significant benefits in cases where conventional drilling, testing, and sampling are difficult (e.g., deposits of gravel, talus deposits) or where potentially contaminated soils may occur in the subsurface. 69
?In general, geophysical testing covers a relatively large area, thus providing the opportunity to characterize large areas with few tests. It is particularly
well-suited to projects that have large longitudinal extent compared to lateral extent (such as for new highway construction).
?Geophysical measurement assesses the characteristics of soil and rock at very small strains, typically on the order of 0.001 percent thus providing information on truly elastic properties.
?For the purpose of obtaining information on the subsurface, geophysical methods are relatively inexpensive when considering cost relative to the relatively large areas over which information can be obtained.
在传统的钻孔测试和取样十分困难的情况时或者潜在地下污染土时，物理测试法的非侵害性具有重大的好处。
一般情况下，物理测试可以覆盖很大区域，因此，很少次数的实验便可以测试较大的区域，该方法最纵向和横向大的工程十分适合（例如新的高速工程建设）
物理测试评价土和岩石特性的拉力非常小，相当于其它方式的0.001%，是以前弹性性质所反映的信息。
为了获得地下的信息，当考虑开支时，物理测试方式是最便宜的，相比于较大区域的信息。
Some of the general disadvantages of geophysical methods include:
?Most methods work best for situations in which there is a large difference in stiffness between adjacent subsurface units.
?It is difficult to develop good stratigraphic profiling if the general stratigraphy consists of hard material over soft material
?Results are generally interpreted qualitatively and therefore useful results can only be obtained by an experienced engineer or geologist familiar with the particular testing method.
?Specialized equipment is required (compared to more conventional subsurface exploration tools).
物理测试方法的一些缺点
大部分方法在地下单元之间坚硬程度有很大不同的地方都会良好的工作。
如果坚硬岩层位于软弱岩层的上方，那么绘制底层断面图将会十分的困难。
结果一般被定性的解释，因此有价值的结果只能被有经验的工程师或地质学者获得和一些特殊测试的测试方法一样。
需要一些专业的设备（相对于一些传统的地下探测工具）
There are a number of different geophysical in-situ tests that can be used for stratigraphic information and in the determination of engineering properties. Table 12 provides a summary of the various geophysical methods that are currently available in U.S. practice. Additional information on the procedures used for these methods is provided in AASHTO (1988), FHWA-HI-97-021 (1997), and Campanella (1994). Additional general discussion regarding the major headings in table 12 is presented, with particular emphasis on the potential application to highway engineering.
有许多不同的物理测试方法，这些方法可以用来测量底层信息，决定底层的工程性质。表12提供了多种目前在美国比较实用的物理探测方法的描述。有关这些方法的信息在文件中描述。有关表12中的主题的讨论被呈现，在高速公路上的潜在应用也被特别强调。
Seismic Methods: These methods are becoming increasingly popular for highway and general geotechnical engineering practice, as they have the potential to provide quantitative data regarding the shear wave velocity of the subsurface materials. The shear wave velocity is directly related to small-strain material stiffness, which in turn, is often correlated to strength and soil/rock type. As such, these techniques are often used for assessing the vertical stiffness profile in a soil deposit and for assessing the interface between soil and rock.
地震勘探法：这种方法在高速公路和一般物理探测工程中变得越来越流行，同时这种方法有提供地下材料剪力波速率的能力，剪力波的速率和低张拉力材料的坚硬程度有直接的关
系，而且和拉力的大小和土或岩石的种类有关。同样的，这种技术也被用来评价沉积土的纵向坚硬程度，而且可以用来评价土和岩石接触面的强度。
Electrical Methods: These methods are usually used when attempting to locate voids or locally distinct materials. With regards to highway applications, these procedures may be applicable for assessing the potential for karst activity along a potential transmission corridor, or for locating specific underground drums and/or voids. The techniques provide qualitative information only and are usually part of a two- or three-phased investigation program.
电测法：当试图去定位空隙或局部有区别的材料时，经常使用该方法。在高速公路方面的应用对于评价卡斯特活动或传播走廊这种过程是合适的，或为定位准确的地下鼓丘和空隙，这种技术仅提供数量信息，而是两到三阶段调查项目的一部分。
Gravity and Magnetic Methods: These methods are similar to the previously described electrical methods, except that they rely on the correlations between the influence of voids and subsurface anomalies and differences in the earth’s micro-gravitational field and/or the magnetic fields, rather than the changes in the electrical fields.
地心引力和地磁力法：这种方法和之前介绍的电测法相似。除了它依赖空隙地下异常现象、地球微重力或磁力区域的关联，而不是电器领域的变化。
Near-surface Nuclear Methods: These techniques have been used for several years in the field of soil construction. Through careful calibration, it is possible to reliably assess the moisture content and density of compacted soils. These techniques have gained widespread adoption as reliable quantitative techniques
地标原子能法：这种方法已经在有关土的建设领域应用了很多年。经过小心的审核，评价压缩土壤的湿度和密度是可能的。这门技术作为可靠的数字技术而被广泛的应用。
Borehole Methods: Downhole geophysical techniques have been
recognized as providing reliable indications of a wide range of soil properties. The downhole/crosshole techniques have proven to provide reliable measure of shear wave velocity. As reported previously, this parameter is directly related to small-strain stiffness and is correlated to strength and soil type. The downhole logging techniques have seen little use in highway construction, but they have been the mainstay for deep geologic characterization in oil exploration and deep geologic characterization. The principal advantage is the ability to obtain several different geophysical tests/ indicators by “stringing”these tools together in a deep boring
钻孔法：井底的物理探测法被认为可以可靠的预测大范围内土的性质。已经证明了钻孔技术提供了可靠的方法来测量剪力波速率，正如之前的描述这个系数与它的微小应变强度有直接的关系，而且和土的强度和类型有关。这项井底勘察技术很少在高速公路上应用，但它却是石油勘察、地质描述和深层地质描述的主要技术方法。最主要的优点是能够获得几种不同的测试方法和预测，通过在深孔中把这些工具连在一起。
With specific regards to highway construction, the authors have identified a few typical examples where geophysical testing could be used to compliment conventional exploration.
由于高速公路建设的特殊性，作者已经定义了几种情况，在这些情况中物理探测法可以用来完成传统的测试。
Highly Variable Subsurface Conditions: In several geologic settings, the subsurface conditions along a transportation corridor may be expected to be variable. This variability could be from underlying karst development above limestone, alluvial deposits, including buried terrace gravels, across a wide floodplain, buried boulders in a talus slope. For these cases, conventional exploration techniques may be very difficult and if “refusal”is encountered at one depth, there is a strong likelihood that different materials underlie the
region. In these cases, a preliminary subsurface characterization profile using geophysical testing could prove advantageous in designing future focused investigations.
易变化的地下环境：在一些地质环境中，地下环境和运输通道可能是多变的。这些变化可能是由于潜在的地下卡斯特在各种基础上的发展，例如：石灰岩、冲击层、被埋藏的层叠碎石、冲积平原、斜面上埋藏的卵石。对这些情况，利用地球物理测试可以初步描述地下轮廓，这在以后的调查中是有利的。
Regional Studies: Along a transmission corridor it may be necessary to assess the depth to (and through) rippable rock. Alternative alignments may or may not be possible, but the cost implications may be significant. Therefore, it is important to obtain a profile related to rock/soil stiffness. Geophysical testing is a logical consideration for this application, as a precursor to invasive investigation.
局部的研究：评价传动走廊的深度到可裂岩层是十分必要的。可替代的方法是不确定的，但花费的影响是十分重要的。因此，得到岩石或土壤的坚硬程度简况是十分必要的。物理测试方法对这些应用有了合理的考虑，作为侵入调查的先驱。
Settlement Sensitive Structures: The prior two examples related to cases where the geophysical testing served as the front–end of a multi-phase project. In the case where a settlementsensitive structure is to be founded on deposits of sands, the in situ modulus of the sand deposit is critical. After assessing the characteristics of the site, it may be helpful to quantify the deformation modulus via geophysical testing at the specific foundation site.
敏感的结构：前面两个例子适用于物理探测方法作为多方面项目前端的情况，当对沉降敏感的结构建立在沉积的砂土上时，对沉积土的系数要求十分严格。在评价现场的特点后，在建设地点确定沉降系数是有帮助的。
These examples demonstrate that geophysical testing has a potentially important role in the
subsurface characterization of soils and rocks. Like the other “tools”described in this document, the
particular selection of the appropriate technology is very much a function of the site conditions and the goals of the characterization program. In this document, focus is placed on geophysical testing techniques that can be used to measure soil shear wave velocity, V s, such as seismic refraction, SASW, and seismic cone penetrometer. The relevance and evaluation of this parameter for static deformation analysis of various geotechnical structures is provided in chapter 5.
这些例子证明了物理测试方法在地下岩土描述方面起到了重要作用。正如文件中所描述的其它工具一样，根据特殊的环境选择合理的技术在测定现场环境和描述项目方面会起重要作用。在这个文件中重点强调物理测试技术，这里可以用来测试土的剪力波速vs、震波折射、和地震圆锥贯入计。有关的静态沉降分析的多种结构系数在第五章中提供。
4.12 LABORATORY SOIL TESTING
4.12 土的室内试验
4.12.1 Introduction
4.12.1 介绍
Laboratory testing of soil samples recovered during subsurface explorations is the most common technique to obtain engineering properties necessary for design. A laboratory-testing program consists of index tests to obtain general information on material consistency and performance tests to measure specific properties (e.g., shear strength, compressibility, hydraulic conductivity) for design and constructability assessments. This section provides information on common laboratory test methods for soil including testing equipment, general procedures related to each test, and parameters measured by the tests. A
discussion of the interpretation of these tests to obtain properties is provided in chapter 5.
对地下探测中获得的土样进行室内试验，这对设计所需的工程性质来说是普遍的。一个室内试验项目包括指数试验去获得材料稠度的一般信息，特性试验是获得特殊性质（例如：剪力强度、压缩性、渗透系数）来进行设计或进行建设评估。这部分提供了有关土的室内试验的方法，包括试验设备，每个实验的一般流程和试验方法和系数测量方法。关于土的性质的试验解释在第五章中提供。
Laboratory soil testing will be required for most projects and it is therefore necessary to appropriately select the types and quantities of laboratory tests to be performed. A careful review of all data obtained during the field investigation is essential to developing an appropriately scoped laboratory-testing program. In some cases, owners may wish to hire external testing laboratories to perform select tests. It is necessary that testing requests be clear and sufficiently detailed. Unless specialized testing is required, the owner should require that all testing be performed in accordance with appropriate specification for laboratory testing such as those codified in AASHTO and ASTM. Table 13 provides a listing of commonly-performed laboratory tests. Tables 14 and 15 provide a summary of typical soil index and performance tests, respectively. Additional information on these tests is provided in subsequent sections.
土的室内试验对大部分项目来说是必须的，而且需要选择合适的试验，进行合适的试验次数。认真的检查试验数据，对了解室内试验是必要的。在一些情况下，业主可能会雇佣外埠公司进行试验。试验的要求必须明确和详细，除非要进行专业的测试，业主要按照规范进行试验。表13提供了一些试验方法，表14和15提供了一些土的索引和试验总结，关于这些实验的额外信息在随后部分中介绍。
4.12.2 Quality Assurance for Laboratory Testin
4.12.2 室内试验的质量保证
4.12.2.1 Sample Tracking
4.12.2.1 样品追踪
Whether the laboratory testing is performed in-house or is subcontracted, samples will likely be assigned a laboratory identification number that differs from the identification number assigned in the field. A list should be prepared which matches the laboratory identification number with the field identification number. This list can also be used to provide tracking information to ensure that each sample arrived at the lab. When requesting laboratory testing, both the field identification number and the laboratory identification number should be used on the request form. A spreadsheet or database program is useful to manage sample identification data.
无论室内试验是自身完成还是分包出去，样品将会被分配一个实验室识别号码，这个号码将不同于在现场的识别号码，应该准备一个表格，在表格中将室内试验的编码和现场的编码匹配起来。这个表格可以用来提供追踪信息确保每一个样品送达实验室。当要求进行室内试验时，现场编码和实验室编号应该按照所要求的形式，利用电子数据表或数据库来编号是十分方便的。
4.12.2.2 Sample Storage
4.12.2.2样品的存储
Undisturbed soil samples should be transported and stored so that that the moisture content is maintained as close as possible to the natural conditions (AASHTO T 207, ASTM D 4220 and 5079). Samples should not be placed, even temporarily, in direct sunlight. Undisturbed soil samples should be stored in an upright position with the top side of the sample up.
未被扰动的土样应该被存储和运走，这样它的含水量就会和土样的天然含水量接近。土样不能直接放在太阳下，哪怕时间很短也不可以。未被干扰的土样应该垂直放置，且土样的顶面应该朝上。
As storage time increases, moisture will migrate within a tube. Potential for disturbance and moisture migration within the sample will increase with
time, and samples tested after 30 days should be noted on the laboratory data sheet. Excessive storage time can lead to additional sample disturbance that will affect strength and compressibility properties. Additionally, stress relaxation, temperature changes, and storage in a room with humidity below 90 percent will have detrimental effects to the samples. Longterm storage of soil samples should be in temperature and humidity controlled environments. The temperature control requirements may vary from sub freezing to ambient and above, depending on the environment of the parent formation. The relative humidity for soil storage normally should be maintained at 90 percent or higher.
随着存储时间的增长，湿度将会降低。土样潜在的扰动和湿度降低会随着时间的增长而增加。如果在30天后才进行试验，应该在实验室的记录表中记录，过长的存储时间会增加样例的干扰，这将影响土的强度和压缩性质。此外，应力、温度的改变、存储环境的湿度低于90%，将会对土样产生不利影响，长期存储的土样要控制好温度和湿度，温度的控制要求从零下到零上变化，主要取决于土样的原始组成环境。保存土样的湿度应该控制在90%或90%以上。
Long-term storage of soil samples in sampling tubes is not recommended. During long term storage the sample tubes may corrode. This accompanied by the adhesion of the soil to the tube may develop such resistance to extrusion that some soils may experience internal failures during extrusion. Often these failures cannot be seen by the naked eye; x-ray radiography (ASTM D 4452) will likely be necessary to confirm the presence of such conditions. If these samples are tested as “undisturbed”specimens, the results may be misleading.
不推荐将土样长时间存储在取样管内，长时间的存储会腐蚀取样管。取样管内壁所附着的土会产生挤出阻力，这导致土样在取出时将会发生破坏，通常这些失败是肉眼所看不到的。
此时，用X射线来测试是十分必要的，如果这些土样被当做样品试验，那结果将会产生误导。
4.12.2.3 Sample Handling
4.12.2.3样品的处理
Careless handling of undisturbed soil samples may cause major disturbances that could lead to serious design and construction consequences. Samples should always be handled by experienced personnel in a manner that ensures that the sample maintains structural integrity and natural moisture condition. Saws and knives used to prepare soil specimens should be clean and sharp. Preparation time should be kept to a minimum, especially where the maintenance of the moisture content is critical. Specimens should not be exposed to direct sun, freezing, or precipitation.
不认真处理未被干扰的土样，可能会产生严重的干扰，这些干扰可能会对设计和建设产生严重的后果。应该让有经验的人员来处理样品。确保土样保持结构的完整和自然地湿度条件。用来准备土样的锯条和刀片应该干净和锋利，准备的时间应该最短，尤其对含水量要求比较高的土样。土样不能直接暴露在阳光下、寒冷的环境或从空中坠落。
4.12.2.4 Specimen Selection
4.12.2.4 样品的选择
The selection of representative specimens for testing is one of the most important aspects of sampling and testing procedures. Selected specimens must be representative of the formation or deposit being investigated. The senior laboratory technician, the geologist and/or the geotechnical engineer should study the drilling logs, understand the geology of the site, and visually examine the samples before selecting the test specimens. Samples should be selected on the basis of their color, physical appearance, and structural features. Specimens should be selected to represent all types of materials present at the site, not just the worst or the best. Samples with discontinuities
and intrusions may prematurely fail in the laboratory. If these features are small and randomly located, however, they would not necessarily cause such failures in the field. Such local failures should be noted but not selected as representative of the deposit.
为实验选择具有代表性的样品，这对取样和实验过程来说是十分重要的。选择的样品必须代表构造和所调查的沉积情况。高等级的技术员，地质学家或地质工程师应该研究取样记录。了解现场的地质情况。在选择样品前检查土样。样品的选择应该以它的颜色、物理特征和结构特征为基础。样品应该代表现场的所有类型材料，不能只有最好的或者最坏的。如果样品中断或者被侵入可能会导致实验失败。如果这些特征十分小而且随机产生，它们将不会导致失败。这些局部的失败应该被标记，但不能作为沉积土的代表。
4.12.3 Effects of Sample Disturbance
4.12.3 土样干扰的影响
As a result of drilling, sampling, sample extrusion, and trimming to form a specimen for testing, nominally undisturbed specimens from samples obtained using methods presented in table 7 will become disturbed. These processes change the effective stress condition in the soil sample; that is, the effective stress in the soil at the time after a sample is trimmed and prepared for testing is different than that of the same soil in the ground. Figure 22 provides an illustration of the stress changes that a soil undergoes as it is transferred from the ground (given by point A at an at-rest (K o) condition) to a laboratory specimen. At point F in figure 22, significant stress relief has occurred, and the specimen is at a higher void ratio than the in-situ condition. Since the laboratory sample is at a higher void ratio (i.e., less dense) than it was in-situ, a laboratory strength test performed on the specimen would likely exhibit a lower strength and a higher compressibility relative to the same soil at the in-situ void ratio.
《土力学》第三章习题集及详细解答 第3章土的渗透性及渗流 一、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。 二选择题 1.反应土透水性质的指标是（）。 A.不均匀系数 B.相对密实度 C.压缩系数 D.渗透系数 2.下列有关流土与管涌的概念，正确的说法是（）。 A．发生流土时，水流向上渗流；发生管涌时，水流向下渗流 B.流土多发生在黏性土中，而管涌多发生在无黏性土中 C.流土属突发性破坏，管涌属渐进式破坏 D.流土属渗流破坏，管涌不属渗流破坏 3.土透水性的强弱可用土的哪一项指标来反映？（）
A.压缩系数 B.固结系数 C.压缩模量 D.渗透系数 4.发生在地基中的下列现象，哪一种不属于渗透变形？（） A.坑底隆起 B.流土 C.砂沸 D.流砂 5.下属关于渗流力的描述不正确的是（）。 A.其数值与水力梯度成正比，其方向与渗流方向一致 B.是一种体积力，其量纲与重度的量纲相同 C.流网中等势线越密集的区域，其渗流力也越大 D.渗流力的存在对土体稳定总是不利的 6.下列哪一种土样更容易发生流砂？（） A.砂砾或粗砂 B.细砂或粉砂 C.粉质黏土 D.黏土 7.成层土水平方向的等效渗透系数与垂直方向的等效渗透系数的关系是（）。 A.> B.= C.< 8. 在渗流场中某点的渗流力（）。 A.随水力梯度增加而增加 B.随水利力梯度增加而减少 C.与水力梯度无关 9.评价下列说法的正误。（） ①土的渗透系数越大，土的透水性也越大，土的水力梯度也越大； ②任何一种土，只要水力梯度足够大，就有可能发生流土和管涌； ③土中任一点渗流力的大小取决于该点孔隙水总水头的大小； ④渗流力的大小不仅取决于水力梯度，还与其方向有关。 A.①对 B.②对 C.③和④对 D.全不对 10.下列描述正确的是（）。
第一次作业 1. ( 单选题) 反映土结构性强弱的指标是（）。(本题8.0分) A、饱和度 B、灵敏度 C、重度 D、相对密实度 学生答案：B 标准答案：B 解析： 得分：8 2. ( 单选题) 无粘性土和粘性土在矿物成分、土的结构、物理状态等方面有重要区别。(本题8.0分) A、正确 B、错误 学生答案：A 标准答案：A 解析： 得分：8 3. ( 单选题) 某无粘性土样的颗粒分析结果如下表所示，该土的名称是（）。
(本题 8.0分) A、中砂 B、粉砂 C、粗砂 D、碎石土 学生答案：A 标准答案：A 解析： 得分：8 4. ( 单选题) 组成土体的土粒很细时，对该土体不正确的描述是（）。(本题8.0分) A、弱结合水含量较高 B、强结合水含量较高 C、液性指数较大 D、塑性指数较大 学生答案：C 标准答案：C 解析： 得分：8 5. ( 单选题) 采用临界孔隙比能够判断砂土液化现象。(本题8.0分)
A、正确 B、错误 学生答案：A 标准答案：A 解析： 得分：8 6. ( 多选题) 影响土抗剪强度的因素主要有（）。(本题12.0分) A、土粒的矿物成分、颗粒形状与级配 B、土的原始密度 C、土的含水量 D、土的结构 E、试验方法和加荷速率 学生答案：A,B,C,D,E 标准答案：ABCDE 解析： 得分：12 7. ( 多选题) 影响土坡稳定的因素有（）。(本题12.0分) A、土坡作用力发生变化 B、土体抗剪强度的降低 C、静水压力的作用
D、地下水在土坝或基坑等边坡中的渗流 E、因坡脚挖方而导致土坡高度或坡角增大 学生答案：A,B,C,D,E 标准答案：ABCDE 解析： 得分：12 8. ( 多选题) 影响土压力的因素有（）。(本题12.0分) A、墙的位移方向和位移量 B、墙后土体所处的应力状态 C、墙体材料、高度及结构形式 D、墙后填土的性质；填土表面的形状 E、墙和地基之间的摩擦特性 F、地基的变形 学生答案：A,B,C,D,E,F 标准答案：ABCDEF 解析： 得分：12 9. ( 多选题) 土的三项比例指标包括（）。(本题12.0分) A、土粒比重 B、含水量 C、密度
岩土力学实验室 岩土力学实验室是研究土的物理、化学以及力学性质和岩体在荷载作用下的应力、变形规律的专业实验室，拥有比较先进的教学和科研实验条件，是高速铁路建造技术国家工程实验室的一个重要组成部分。实验室以面向国民经济建设和社会发展需要，服务重大工程建设为宗旨，承担了大量的应用基础和工程研究项目。 该实验室由以下三个主要部分组成：细颗粒土试验部分，粗颗粒土试验部分，岩石试验部分。 细颗粒土试验部分包括DDS —70微机控制动三轴试验仪和GDS 全自动三轴及非饱和土试验仪，可进行细颗粒土的标准静三轴试验，非饱和土强度试验，渗透试验、应力路径试验以及细颗粒土的动强度、动弹模、阻尼比、疲劳和砂土液化试验等。 粗粒土试验部分包括SZ304型粗粒土三轴剪切仪、TAJ —2000大型动、静三轴试验仪、TA W —800大型直接剪切仪以及TGJ —500微机控制电液式粗粒土工固结仪，可进行粗颗粒土的三轴试验、直接剪切试验、蠕变试验、动强度、动弹模、阻尼比、加筋土强度试验、加筋土动力特性试验以及土与结构物的剪切试验等。 岩石试验部分主要包括;TA W —3000电液伺服岩石三轴试验仪，该试验仪可进行岩石的单轴抗压强度试验，岩石弹性模量、柏松比试验，岩石三轴抗剪强度试验，岩石蠕变试验等。 附各个仪器设备的图片 一、DDS —70微机控制动三轴试验系统 主要技术参数： 试样尺寸：mm 801.39?φ 最大轴压：1370N 最大围压：0.6Mpa 反压：0.3Mpa 频率范围：1~10Hz 最大轴向位移：20mm 二、GDS 全自动三轴及非饱和土试验系统 主要技术参数： 试样尺寸：mm 10050?φ，mm 200100?φ 最大轴压：50KN 最大围压：1.7Mpa 孔隙水压力：1.0Mpa
《土力学》第一章习题集及详细解答 第1章土的组成习题及答案 一．填空题 1.根据土的颗粒级配曲线，当颗粒级配曲线较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.不同风化作用产生不同的土，风化作用有、、。 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。 二，选择题 1．在毛细带范围内，土颗粒会受到一个附加应力。这种附加应力性质主要表现为( c ) (A)浮力； (B)张力； (C)压力。 2．对粘性土性质影响最大的是土中的( c )。 (A)强结合水； (B)弱结合水； (C)自由水； (D)毛细水。 3．土中所含“不能传递静水压力，但水膜可缓慢转移从而使土具有一定的可塑性的水，称为( d )。 (A)结合水； (B)自由水； (C)强结合水； (D)弱结合水。 4．下列粘土矿物中，亲水性最强的是(c )。（2005年注册土木工程师（岩土）职业资格考试题，三峡大学2006年研究生入学考试试题） (A)高岭石； (B)伊里石；(C)蒙脱石； (D)方解石。 5.毛细水的上升，主要是水受到下述何种力的作用？( c ) (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。 6.土的可塑性范围与比表面大小有关，下列说法正确的是（a ） (A)粘土的比表面比砂土大，所以可塑性范围大 (B)粘土的比表面比砂土小，所以可塑性范围大
《土力学》作业答案 第一章 1—1根据下列颗粒分析试验结果，作出级配曲线，算出Cu 及Cv 值，并判断其级配情况是否良好。 解： 级配曲线见附图。 小于某直径之土重百分数% 土粒直径以毫米计 习题1-1 颗粒大小级配曲线 由级配曲线查得：d 60=0.45，d 10=0.055，d 30=0.2； 18.8055 .045 .01060=== d d C u 62.1055 .045.02.02 6010230=?==d d d C c C u >5，1 故，为级配良好的土。 （2）确定不均匀系数Cu 及曲率系数Cv ，并由Cu 、Cv 判断级配情况。 解： 土 粒直径 以毫米 计 小于某直径之土重百分数% 习题1-2 颗粒大小级配曲线 1—3某土样孔隙体积等于颗粒体积，求孔隙比e 为若干？ 若Gs=2.66，求ρd =? 若孔隙为水所充满求其密度ρ和含水量W 。 解： 11 1 === s v V V e ； /33.12 66 .2g V M s d === ρ.121 66.2V M M w s =+=+= ρ%6.3766 .21=== s w M M ω。 1—4在某一层土中，用容积为72cm 3的环刀取样，经测定，土样质量129.1g ，烘干后质量121.5g ，土粒比重为2.70，问该土样的含水量、密度、饱和密度、浮密度、干密度各是多少？ 解： 3457 .25 .121cm G M V s s s === ； 3274572cm V V V s V =-=-=； %26.60626.05 .1215 .1211.129==-== s w M M ω； 3/79.172 1.129cm g V M === ρ； 3/06.272 27 15.121cm g V V M v w s sat =?+=+= ρρ； 基坑各向平均厚度（m）重度内摩擦角凝聚力土体与锚固体极限摩阻力标准值 东向南向西向北向γφ C BC DE CD EF FA AB 填土8 5 9 4 5 10 19 10 13 18 粘土 5.5 7.5 2.5 8.5 6.5 2.5 18.5 12 15 30 圆砾0.5 0.5 0.5 1 1 0.5 20 35 / 120 粉质粘土0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 19.5 19 25 60 强风化板岩 2.5 8.5 7.5 7 6.5 3.5 21.5 30 30 150 中风化板岩15 15 15 15 15 15 23.5 35 35 220 常用岩土材料力学参数 (E, ν) 与(K, G)的转换关系如下： ) 21(3ν-= E K ) 1(2ν+= E G （7.2） 当ν值接近0.5的时候不能盲目的使用公式3.5，因为计算的K 值将会非常的高，偏离实际值很多。最好是确定好K 值(利用压缩试验或者P 波速度试验估计)，然后再用K 和ν来计算G 值。 表7.1和7.2分别给出了岩土体的一些典型弹性特性值。 岩石的弹性（实验室值）（Goodman,1980） 表7.1 土的弹性特性值（实验室值）（Das,1980） 表7.2 各向异性弹性特性——作为各向异性弹性体的特殊情况，横切各向同性弹性模型需要 5中弹性常量：E 1, E 3, ν12,ν13和G 13；正交各向异性弹性模型有9个弹性模量E 1,E 2,E 3, ν12,ν13,ν23,G 12,G 13和G 23。这些常量的定义见理论篇。 均质的节理或是层状的岩石一般表现出横切各向同性弹性特性。一些学者已经给出了用各向同性弹性特性参数、节理刚度和空间参数来表示的弹性常数的公式。表3.7给出了各向异性岩石的一些典型的特性值。 横切各向同性弹性岩石的弹性常数（实验室） 表7.3 16.名词解释：压缩模量--- 土在完全侧限时受压变形，其竖向应力与竖向应变之比称为压缩模量 17.名词解释：前期固结压力--- 土体在历史上所受过的最大固结压力 18.什么是水的渗透力和临界水力梯度？ 答：水是具有一定粘滞度的液体，当其在土中渗流时，对土颗粒有推动、摩擦和拖拽作用，它们综合形成的作用于土骨架的力，即为渗透力。当向上的渗透力使土颗粒处于失重或悬浮状态，此时的水力梯度称之为临界水力梯度。 19.请简述高桩承台和底桩承台的特点和区别。 高承台桩基础由于承台位置较高或设在施工水位以上，可避免或减少墩台的水下作业，施工较为方便，且更经济。但高承台桩基础刚度较小，在水平力作用下，由于承台及基桩露出地面的一段自由长度周围无土来共同承受水平外力，基桩的受力情况较为不利，桩身内力和位移都将大于同样条件外力作用下的低承台桩基础；在稳定性方面低承台桩基础也比高承台桩基础好。 20.某挡土墙高10m，墙背垂直，光滑，墙后填土面水平，填土上作用均布荷载 q=20KPa, 墙后填土分两层：上层为中砂，重度γ 1=18.5KN/m3, 内摩擦角φ 1 =30°， 层厚h 1=3.0m；下层为粗砂，γ 2 =19.0KN/m3,φ 2 =35°,地下水位在离墙顶6.0m位置， 水下粗砂的饱和重度为γ sat =20.0KN/m3。计算作用在此挡土墙上的总主动土压力和水压力。（14分） 21.某挡土墙墙高5m，墙背铅垂、光滑，墙后填土面水平，填土表面作用有 的均匀满布荷载。填土为粗砂，其，。试用 郎肯土压力理论确定挡墙上的主动土压分布，画出土压力分布曲线。（说明：不需计算总土压力） 《土力学》第四章习题集及详细解答 第4章土中应力 一填空题 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 。 二选择题 1．建筑物基础作用于地基表面的压力，称为（ A ）。 (A)基底压力； (B)基底附加压力； (C)基底净反力； (D)附加应力 2．在隔水层中计算土的自重应力c时，存在如下关系（ B ）。 (A) =静水压力 (B) =总应力，且静水压力为零 } (C) =总应力，但静水压力大于零 (D)=总应力—静水压力，且静水压力大于零 3．当各土层中仅存在潜水而不存在毛细水和承压水时，在潜水位以下的土中自重应力为（ C ）。 (A)静水压力 (B)总应力 (C)有效应力，但不等于总应力 (D)有效应力，但等于总应力 4．地下水位长时间下降，会使（ A ）。 & (A)地基中原水位以下的自重应力增加 (B)地基中原水位以上的自重应力增加 (C)地基土的抗剪强度减小 (D)土中孔隙水压力增大 5．通过土粒承受和传递的应力称为（ A ）。 (A)有效应力； (B)总应力； (C)附加应力； (D)孔隙水压力 6．某场地表层为4m厚的粉质黏土，天然重度=18kN/m3，其下为饱和重度sat=19 kN/m3的很厚的黏土层，地下水位在地表下4m处，经计算地表以下2m处土的竖向自重应力为（B ）。 (A)72kPa ；(B)36kPa ； (C)16kPa ； (D)38kPa ! 7．同上题，地表以下5m处土的竖向自重应力为（ A ）。 (A)91kPa ；(B)81kPa ； (C)72kPa ； (D)41kPa 8．某柱作用于基础顶面的荷载为800kN，从室外地面算起的基础深度为，室内地面比室外地面高，基础底面积为4m2，地基土的重度为17kN/m3，则基底压力为（ C ）。 (A) ；(B)230 kPa ；(C)233 kPa ； (D)236 kPa 9．由建筑物的荷载在地基内产生的应力称为（ B ）。 (A)自重应力；(B)附加应力； (C)有效应力；(D)附加压力 10．已知地基中某点的竖向自重应力为100 kPa，静水压力为20 kPa，土的静止侧压力系数为，则该点的侧向自重应力为（ D ）。 (A)60 kPa ；(B)50 kPa ；(C)30 kPa ；(D)25 kPa " 11．由于建筑物的建造而在基础底面处产生的压力增量称为（ C ）。 (A)基底压力；(B)基底反力；(C)基底附加应力； (D)基底净反力 12．计算基础及上回填土的总重量时，其平均重度一般取（ C ）。 (A)17 kN/m3；(B)18 kN/m3；(C)20 kN/m3； (D)22 kN/m3 13．在单向偏心荷载作用下，若基底反力呈梯形分布，则偏心距与矩形基础长度的关系为（ A ）。 (A)； (B) ； (C) ； (D) 14．设b为基础底面宽度，则条形基础的地基主要受力层深度为（ A ）。 (A)3b ；(B)4b ； (C)5b ； (D)6b ； # 15．设b为基础底面宽度，则方形基础的地基主要受力层深度为（ A ）。 (A) ； (B)2b ； (C) ；(D)3b ； 16．已知两矩形基础，一宽为2m，长为4m，另一宽为4m，长为8m，若两基础的基底附加压力相等，则两基础角点下附加应力之间的关系是（ B ）。 (A)两基础基底下z深度处应力竖向应力分布相同 (B)小尺寸基础角点下z深度处应力与大尺寸基础角点下2z深度处应力相等 (C)大尺寸基础角殿下z深度处应力与小尺寸基础焦点下2z深度处应力相等 17．当地下水位突然从地表下降至基底平面处，对基底附加应力的影响是（ A ）。(A)没有影响； (B)基底附加压力增大； (C)基底附加压力减小 【 18．当地基中附加应力曲线为矩形时，则地面荷载形式为（ D ）。 (A)圆形均布荷载 (B)矩形均布荷载 (C)条形均布荷载 (D)无穷均布荷载 19．计算土中自重应力时，地下水位以下的土层应采用（ C ）。 (A)湿重度； (B)饱和重度； (C)浮重度； (D)天然重度 20．在基底附加压力的计算公式P0=P—m d，d为（ D ）。 (A)基础平均深度 (B)从室内地面算起的深度 ^ (C)从室外地面算起的深度 (D)从天然地面算起的埋深，对于新填土场地应从老天然地面算起 三、判断改错题 1．×，均呈线性增长。 2．√ 《土力学》 第一次、简答题 1、挡土墙设计中需要进行哪些验算？要求稳定安全系数多大？采取什么措施可以提高抗倾覆稳定安全系数。 答：1) 需要进行抗滑稳定验算、抗倾覆稳定验算、地基承载力验算。 2) 抗滑稳定系数大于1.3，抗倾覆稳定系数大于1.5。 3) 修改挡土墙尺寸；伸长墙前趾；将墙背做成仰斜；做卸荷台。 2、集中力作用下，土中附加应力的分布有何规律？ 答：1）在集中力作用线上，附加应力随深度的增加逐渐减小。 2）在集中力作用线以外的竖直线上，附加应力随深度的增加逐渐增大，超过一定深度后，随深度逐渐减小。 3）在地面下任意深度的水平面上，附加应力在集中力作用线上最大，向四周逐渐减小。 3、分层总和法计算地基最终沉降量分为哪几个步骤？ 答：分层总和法具体的计算步骤如下 1）按比例绘制地基和基础剖面图。 2）划分计算薄层。计算薄层厚度为基础宽度的0．4倍；土层的界面和地下水面是计算薄层层面。 3）计算基底中心点下各薄层界面处的自重应力和附加应力。按比例分别绘于基础中心线的左右两侧。 4)确定地基沉降计算深度。 5）计算各薄层土在侧限条件下的压缩量。 6）计算地基的最终沉降量。 4、地基变形按其变形特征分为哪几种？每种的基本定义是什么？ 答：地基变形按其变形特征划分为沉降量、沉降差、倾斜和局部倾斜，其基本定义是： 1）沉降量――一般指基础中点的沉降量 2）沉降差――相邻两基础的沉降量之差 3）倾斜――基础倾斜方向两端点的沉降差与其距离之比 4）局部倾斜――承重砌体沿纵墙6～10m内基础两点的沉降差与其距离之比 5、土力学中的土中水包括哪几种？结合水有何特性？ 答： 1) 土中的水包括强结合水、弱结合水、重力水和毛细水。 2) 强结合水的特性接近固体，不传递静水压力，100度不蒸发；弱结合水是紧靠于强结合水的一层结合水膜，也不传递静水压力 6、集中力作用下，土中附加应力的分布有何规律？ 答： 1）在集中力作用线上，附加应力随深度的增加逐渐减小。 2）在集中力作用线以外的竖直线上，附加应力随深度的增加逐渐增大，超过一定深度后，随深度逐渐减小。 3）在地面下任意深度的水平面上，附加应力在集中力作用线上最大，向四周逐渐减小。7、地基破坏有哪三个阶段？各阶段有何特征？ 答：地基破坏分为压密阶段、剪切阶段和破坏阶段。 关于岩土力学与工程的发展问题 杨光华 (广东省水利水电科学研究所广州510610 摘要:本文主要针对目前岩土力学与工程存在需要解决的一些问题,岩土力学与工程的特点及其进一步的发展问题提出一些个人看法,供同行参考。 关键词:岩土力学工程发展 中图分类号:TU431 文献标识码:A 文章编号:1008-0112(200006-0015-03 1 岩土力学理论发展的特点 岩土力学应建立于岩土材料的力学特性基础上,经典固体力学理论建立于金属材料的力学特性基础上,以土体材料为例,其与金属材料显然存在很大的区别,如土体抗拉强度很低,拉压强度不同,这就涉及到传统弹性理论解在土介质中的适用性问题。就材料的强度而言,其与金属介质明显不同的是与围压密切相关,由此发展了著名的库仑强度理论;在变形方面,土体的本构特性要比传统的金属材料复杂,经典金属的本构理论在用于表述土体材料时,明显存在局限性,如剪胀、塑性与静水压力相关等的特点是金属介质所没有的,因而需要发展适合于岩土材料的本构理论;在材料组成方面,土是三相体,受力后的变形存在三相共同作用的问题,因而其基本方程更复杂,由此而发展的太沙基有效应力原理是土力学发展的里程碑,比奥固结理论是表述饱和土中水、土共同作用较为完善的基本方程。在岩石力学中,岩体中存在节理的变形可以说是岩体力学的一个主要特征,因而产生了节理单元。由此可见,岩土力学的发展是建立于岩土材料的特点基础上的,传统固体力学的理论可以借用,但不等于照搬,只有利用现代数学力学知识,结合岩土材料的力学特点,创造性地解决岩土工程中的力学问题,岩土力学理论才会取得新的发展。 2 土体的稳定性问题 精心整理《土力学》作业答案 第一章 土粒直径以毫米计 习题1-1颗粒大 小级配曲线 由级配曲线查得：d60=0.45，d10=0.055，d30=0.2； C u>5，1 （2）确定不均匀系数Cu 及曲率系数Cv ，并由Cu 、Cv 判断级配情况。 解： 1—3d 其密度?和含水量W 。 解： 11 1 === s v V V e ； 3/33.12 66 .2cm g V M s d === ρ； 3/83.121 66.2cm g V M M w s =+=+= ρ； %6.3766 .21=== s w M M ω。 1—4在某一层土中，用容积为72cm 3的环刀取样，经测定，土样质量129.1g ，烘干后质量121.5g ，土粒比重为2.70，问该土样的含水量、密度、饱和密度、浮密度、干密度各是多少？ 解： V s V V = ω= ρsat ρ'= ρ[或d ρ1— 365.04.083 .14.1=-=s V ； 74.2365 .01 === w s s s V M G ρ； 10.1365 .04.0=== s v V V e 。 1—6某科研试验，需配制含水量等于62%的饱和软土1m 3，现有含水量为15%、比重为2.70的湿土，问需湿土多少公斤？加水多少公斤？ 解： 1m 3饱和软土中含土粒：t M s 01.17 .21 62.01=+ = ； 折合%15=ω的湿土： kg t M M M M s w s 116016.1)15.01(01.1)1(==+?=+=+=ω； 需要加水： kg t M M s w 475475.0)15.062.0(01.1)(12==-?=-=ωω。 1—7已知土粒比重为2.72，饱和度为37%，孔隙比为0.95，问孔隙比不变的条件下，饱和度提高到90%时，每立方米的土应加多少水？ 解： 1m 3 S r 提高到1m 31—8混成10%解： 1V =解得：2V 1—9γ'，并 求饱和度Sr 为75%时的重度γ和含水量w 。（分别设Vs=1、V=1和M=1进行计算，比较哪种方法更简单些？） 解： 3/6.17 .0172 .2cm g V M s d =+== ρ； 3/0.27 .011 7.072.2cm g V V M w v s sat =+?+=+= ρρ； 3/91.17 .01175.07.072.2cm g V M =+??+== ρ； 第一章土的组成 一、简答题 1.什么是土的颗粒级配？什么是土的颗粒级配曲线？ 1.【答】土粒的大小及其组成情况,通常以土中各个粒组的相对含量(各粒组占土粒总量的百分数)来表示,称为土的颗粒级配(粒度成分).根据颗分试验成果绘制的曲线(采用对数坐标表示,横坐标为粒径,纵坐标为小于(或大于)某粒径的土重(累计百分)含量)称为颗粒级配曲线,它的坡度可以大致判断土的均匀程度或级配是否良好. 2.土中水按性质可以分为哪几类？ 2. 【答】 5. 不均匀系数Cu、曲率系数Cc 的表达式为Cu＝d60 / d10、Cc＝d230 / (d60×d10). 7. 土是岩石分化的产物,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散粒性和多相性 . 三、选择题 1．在毛细带范围内,土颗粒会受到一个附加应力.这种附加应力性质主要表现为( C ) (A)浮力; (B)张力; (C)压力. 2．对粘性土性质影响最大的是土中的(C ). (A)强结合水; (B)弱结合水; (C)自由水; (D)毛细水. 第二章土的物理性质及分类 一、简答题 3.什么是塑限、液限和缩限？什么是液性指数、塑性指数？ 3. 【答】(1)液限L:液限定义为流动状态与塑性状态之间的界限含水量.(2)塑限p: 塑限定义为土样从塑性进入半坚硬状态的界限含水量.(3)缩限s: 缩限是土样从半坚硬进入坚硬状态的界限含水量.(4)塑 性指数I P 定义为土样的液限和塑限之差:I P= w L－w P(5)液性指数: 9. 简述用孔隙比e、相对密实度D r判别砂土密实度的优缺点.9. 【答】 (1)用e判断砂土的密实度的优点:应用方便,同一种土,密实砂土的空隙比一定比松散砂土的小;缺点:无法反映土的粒径级配因素. 土力学与基础工程作业 2015-2016学年度第一学期 一、选择题 1.对土骨架产生浮力作用的水是（A） (A)重力水(B) 毛细水 (C) 强结合水(D)弱结合水 2.土粒大小及级配，通常用颗粒级配曲线表示，土的颗粒级配曲线越平缓，则表示（C）。 (A)土粒大小均匀，级配良好；(B) 土粒大小不均匀，级配不良；(C) 土粒大小 不均匀，级配良好。 3.毛细水上升高度决定于土粒粒度，下列哪种土毛细水上升高度最大（B ）。 (A)粘性土； (B)粉土； (C)砂土。 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和含水率怎样改变？( A) (A)γ增加，减小 (B) γ不变，不变(C)γ增加，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？( C) (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 6. 粘性土的塑性指数越大，表示土的（C ）。 (A)含水量w越大； (B)粘粒含量越高； (C) 粉粒含量越高； (D) 塑限Wp越高。 7.下列哪一种土样更容易发生流砂？（B ） A.砂砾或粗砂 B.细砂或粉砂 C.粉质黏土 D.黏土 8. 下列因素中，与无粘性土的土坡稳定性相关的因素是（D ） (A)滑动圆弧的圆心位置 (B)滑动圆弧的半径 (C)土坡的高度（D）土坡的坡角 9．评价地基土压缩性高低的指标是（A） (A)压缩系数；(B)固节系数；(C)沉降影响系数； (D)参透系数10．所谓临界荷载，就是指：（ C ） （A）地基持力层将出现塑性区的荷载； （B）地基持力层中出现连续滑动面时的荷载； （C）地基持力层中出现某一允许大小塑性区时的荷载 二、简答题 1.土是由哪几个部分组成的？各相变化对土的性质有什么影响？ 答：土是由固体矿物、液体水和气体三部分组成的三相系。固相物质分无机 1、何谓岩体力学？其研究对象是什么？ 2、岩体力学的研究内容和研究方法是什么？ 3、何谓岩块、岩体？岩块与岩体、岩体与土有何异同点？ 4、何谓结构面？结构面特征包含哪几个方面？各用什么指标表示？对岩体力学性质有何影响？ 5、简述岩体分类的方法及目的。 6、已知岩样容重为24.5kN/m 3，比重为2.85，天然含水量为8%，试计算该岩样的孔隙率、干容重及饱和容重。 7、某岩样测得其天然密度2.24g/cm 3，饱和吸水率10%，干密度2.11g/cm 3，且已知其颗粒密度为2.85g/cm 3。试计算该岩样的大开空隙率、小开空隙率、总空隙率、吸水率、水下容重。 8、一种孔隙率为15%的砂岩，由70%的石英颗粒(比重2.65)和30%的黄铁矿颗粒(比重4.9)的混合物组成，试求其干容重及饱和含水量。 9、何谓岩石软化性？用什么指标表示？该指标在岩体工程中有何意义？ 10、何谓岩石抗冻性？通常用什么指标表示？ 11、如何获得岩石全应力-应变曲线？分为哪几个阶段？各阶段有哪些特征？ 12、画出反复荷载作用下岩石的变形特征曲线，并说明岩石记忆、回滞环和疲劳强度等概念。 13、画出岩石的典型蠕变曲线图，并说明各阶段岩石的蠕变特征。 14、什么是岩石的流变性？流变模型中的基本元件有哪些？各代表什么介质？力学性质如何？ 15、试推导Maxwall 模型和Kelven 模型的蠕变本构方程，并画出其变形曲线？ 16、某岩石的单轴抗压强度为8MPa ，在常规三轴试验中，当围压增加到4MPa 时，测得其抗压强度为16.4MPa ，试求其c 、φ值。 求此砂岩莫尔—库仑准则的c 、φ值。 18、将一个岩石试件进行单轴压缩试验，当压应力达到28.0MPa 时发生破坏，破裂面与最大主应力面的夹角为60°，假定遵循莫尔库仑破坏准则(直线型)。①求内摩擦角；②在正应力为零的面上的抗剪强度；③与最大主应力面成30°夹角的面上的抗剪强度；④破坏面上的正应力和剪应力；⑤岩石在垂直荷载等于零的直剪试验中发生破坏，试画出其莫尔圆。 19、 砂岩地层中，某一点初始应力状态为：1σ=34.49(MPa)、3σ=8.97(MPa)，孔隙水压力w p 因修水库而增大。试求w p 达到多大时该处的岩石破裂(假定破裂发生在峰值应力时，岩石c 、φ值分别为1.17MPa 和40°)。 1.某地基的地质剖面图描述如下：（自上而下）耕土，厚度h=1.00m ，316.0/kN m γ=；粉质粘土，厚度h= 2.20m ，317.5/kN m γ=；粉土，厚度h=2.60m ，318.9/kN m γ=，320.0/sat kN m γ=；淤泥，厚度h= 3.20m ，317.0/sat kN m γ=；以下为不透水层。注意，水位线位于地面以下3.20m 处。 （1）计算地面以下深度为1m ，3.2m ，5.8m ，9m 处的自重应力，并绘出分布图。 解： z=1m,cz σ=16.0kN/m 3*1m=16kPa z=3.2m,cz σ=16 kPa +17.5 kN/m 3*2.2m=54.5 kPa z=5.8m,cz σ=54.5 kPa +(20.0-10) kN/m 3*2.6m=80.5 kPa z=9m ： 上部cz σ=80.5kPa +(17.0-10) kN/m 3*3.20m=102.9 kPa 下部cz σ=102.9kPa +10 kN/m 3*(2.60+3.20) m=160.9 kPa 说明：牢记浮重度与饱和重度的关系'sat w γγγ=-。一般情况下，不用根据不同土层查表得到相对土粒密度。 （2）当地下水位降至淤泥顶面时，计算地基中的自重应力，并绘出分布图。 解：z=1m,cz σ =16kPa z=3.2m,cz σ=54.5 kPa z=5.8m,cz σ=54.5 kPa +18.9 kN/m 3*2.60m=103.6 kPa z=9m,上部cz σ=103.6 kPa +(17.0-10) kN/m 3*3.20m=126.0 kPa 下部cz σ =126.0 kPa +10 kN/m 3*3.2m=158.0 kPa 说明：水面高出地面的情况，如果地面土层是透水层，则地面以上的水层不会对土自重应力造成影响 2.某地基如图4-9，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γ =18.2kN/m 3，问此时地基中的自重应力有何改变？ 习题4-9图 解：地下水位处：17351kP c a σ=?=， 黏土层底：51(1910)160kP c a σ=+-?=， 粉质黏土层底：60(18.510)277kP c a σ=+-?=， 细砂层底：77(2010)3107kP c a σ=+-?=， 地下水位骤然下降至▽35.0高程时： 综合练习 一、填空题 1、土的塑性指数是指 减去 ，塑性指数 土性越粘。 2. 评价砂土密实度的指标有 、 、 。 3. 根据前期固结压力与目前土层所受的自重压力之比将土层分为 、 和 三种 4．土的渗透系数是指单位水力坡降的 ，它是表示土的 的指标，一般由渗透试验确定。 5．土的抗剪强度试验的目的，是测定土的抗剪强度指标 和 。 6. 为了考虑固结程度和排水条件对抗剪强度的影响，根据加荷速率的快慢将直剪试验划分为 、 和 三种类型。 7．地基土的固结度是指地基土在固结过程中 的变形量与 变形量之比。 8．岩石的破坏形式可分为 、 和弱面剪切破坏三种。 二、判断题 1. 不均匀系数C u 愈大，说明土粒愈不均匀。 （ ） 2 . 同一种土的抗剪强度是一定值，不随试验方法和排水条件不同而变化。 （ ） 3.根据莫尔－库伦准则可证明均质岩石的破坏面法线与大应力方向间夹角为2 45φ - o ( ) 4. 由于洞室围岩的变形和破坏而作用于支护或衬砌上的压力称为围岩压力。 ( ) 5. 洞室的形状相同时，围岩压力与洞室的尺寸无关。 （ ） 三、简答题 1. 土的级配曲线的特征可用哪两个系数来表示？这两个系数是怎样定义的？ 2. 试述莫尔---库伦破坏准则，什么是极限平衡条件？ 3. 确定地基承载力的方法有那些？ 4. 简述坝基表层滑动稳定性的分析计算方法。 5. 简述挡土墙后土压力的类型。 四、计算题 1. 某地基土试验中，测得土的干重度15.7kN/m3，含水量19.3%，土粒比重 2.71，液限28.3%，塑限16.7%，求(1)该土的孔隙比，孔隙度及饱和度； (2)该土的塑性指数，液性指数，并定出该种土的名称和状态。 2. 有一8m厚的饱和粘土层，上下两面均可排水，现从粘土层中心处取得2cm厚的试样做固结试验（试样上下均有透水石）。试样在某级压力下达到60％的固结度需要8分钟，则该粘土层在同样的固结压力作用下达到60％的固结度需要多少时间？若该粘土层单面排水，所需时间为多少？ 第一章 1-1.砂类土和粘性土各有哪些典型的形成作用 答：砂类土和粘性土都是岩石的风化作用形成的。砂类土的典型的形成是物理风化。即指由于温度变化、水的冻胀、波浪冲击、地震等引起的物理力使岩石崩解碎裂的过程。粘性土的典型形成作用是化学风化，即岩石也空气水以及各种水溶液相互作用的过程。化学风化主要又分为水解作用水化作用氧化作用 1-2请分析下列几组概念的异同 粘土矿物：一种铝—硅酸盐晶体由两种晶片交互层叠构成，是细小的扁平颗粒，表面有很强的于水作用的能力，便面积愈大，作用能力就越强。 粘粒：粒径小于0.005mm的土颗粒。 粘性土：塑性指数大于10的土称为粘性土。 粒径：土颗粒的某种性质与某一直径的同质球体最相近时，就把该球体的直径称为被测颗粒的粒径。 粒度：土粒的大小称为粒度。 粒组：一定范围内的土粒称为粒组。 1-3.土的粒度成分与矿物成分的关系？ 答：粗颗粒土往往是岩石经物理分化形成的原岩碎屑，是物理化学性质比较稳定的原生矿物颗粒；细小土粒主要是化学风化作用形成的次生矿物颗粒和生成过程中有机物质的介入，成分、性质及其与水的作用均很复杂，是细粒土具有塑性特征的主要因素之一，对土的工程性质影响很大。 1-4.界限粒径的物理意义？ 答：粒组随着分界尺寸的不同而呈现不同的变化，划分粒组的分界尺寸就是界限粒径 1-5.粘性土为什么带电？ 答：①离解作用：指粘土矿物颗粒与水作用后离解成更微小的颗粒，离解后的阳离子扩散于水中，阴离子留在颗粒表面；②吸附作用：指溶于水中的微小粘土矿物颗粒把水介质中一些与本身结晶格架中相同或相似的离子选择性地吸附到自己表面；③同晶置换：指矿物晶格中高价的阳离子被低价的离子置换，常为硅片中的Si4+ 被Al3+置换，铝片中的Al3+被Mg2+置换，因而产生过剩的未饱和的负电荷。④边缘断裂：理想晶体内部是平衡的，但在颗粒边缘处，产生断裂后，晶体连续性受到破坏，造成电荷不平衡。 1-6.简述毛细水的概念？产生的原因？以及对工程的影响？为什么水压力为负值？ 答：毛细水：在地下水位以上，受水与空气交接面处，表面张力影响的自由水； 原因：①由于毛细管壁分子对水分子的引力作用，使与管壁接触的水面向上弯曲，整个液面向内凹，增加了表面积；②但液体总试图缩小自己的表面积，使表面自由能最小，故管内水柱不断升高。③直到升高的水柱重力与管壁分子引力形成的上举力平衡为止。 对工程影响：毛细水的上升对建筑物地下部分的防潮措施和地基特的浸湿及冻胀等有重要影响；在干旱地区，地下水中的可溶盐随毛细水上升后不断蒸发，盐分积聚于靠近地表处而形成盐渍土。在粉土和砂土中毛细现象最显著。 为什么为负值：①水，汽界面由于弯液面表面的张力作用，以及水对土粒表面的侵润作用，使空隙水压力小于空隙内的大气压力。②于是在弯液面的切线方向，产生迫使相邻土粒紧压的压力，称之为毛细压力。③由于毛细压力的存在使水内的压力小于大气压力。故呈负值。显著性：粉＞黏＞砂土（高度取决于粒度，但黏土与水作用产生了具有粘滞性的结合水）1-7.黏土的活动性为什么有很大差异？ 答：①粘土颗粒（粘粒）的矿物成分主要有粘土矿物和其他化学胶结物或有机质，而粘土矿物是很细小的扁平颗粒，颗粒表面具有很强的与水相互作用的能力，表面积愈大，这种能力 第一次作业 1、( 单选题) 反映土结构性强弱得指标就是( )。(本题8、0分） A、饱与度? B、灵敏度 Ｃ、重度? D、相对密实度 学生答案:B 标准答案：B 解析: 得分：8 ２、( 单选题）无粘性土与粘性土在矿物成分、土得结构、物理状态等方面有重要区别。(本题８、０分) A、正确? B、错误 学生答案:A 标准答案:A 解析: 得分:8 ３、( 单选题) 某无粘性土样得颗粒分析结果如下表所示，该土得名称就是( )。 (本题8、0分) A、中砂 Ｂ、粉砂? C、粗砂? D、碎石土 学生答案:A 标准答案:A 解析: 得分：8 4、(单选题) 组成土体得土粒很细时,对该土体不正确得描述就是（)。(本题８、0分) A、弱结合水含量较高? B、强结合水含量较高? C、液性指数较大 D、塑性指数较大 学生答案:C 标准答案:C 解析: 得分：8 ５、(单选题)采用临界孔隙比能够判断砂土液化现象。(本题8、0分) Ａ、正确? B、错误 学生答案：A 标准答案:A 解析： 得分:8 6、（多选题）影响土抗剪强度得因素主要有（）。(本题12、0分） A、土粒得矿物成分、颗粒形状与级配? B、土得原始密度 Ｃ、土得含水量 D、土得结构? E、试验方法与加荷速率 学生答案：A,B,Ｃ,Ｄ,E 标准答案:ＡBＣDＥ 解析: 得分:1２ 7、( 多选题)影响土坡稳定得因素有（)。(本题12、０分) A、土坡作用力发生变化? B、土体抗剪强度得降低? C、静水压力得作用? D、地下水在土坝或基坑等边坡中得渗流? E、因坡脚挖方而导致土坡高度或坡角增大 学生答案：A,B,C,D,E 标准答案:AＢCDE 解析： 得分:1２ 8、( 多选题）影响土压力得因素有( )。(本题１2、0分） Ａ、墙得位移方向与位移量? B、墙后土体所处得应力状态 Ｃ、墙体材料、高度及结构形式 D、墙后填土得性质;填土表面得形状? E、墙与地基之间得摩擦特性 Ｆ、地基得变形 岩土力学试题(五) 一、名词解释 1、孔隙比 2、挡土墙 3、基底附加压力 4、有效粒径 二、填空题 1、地基的破坏类型有、、。 2、按岩石质量指标压缩系数可将土体分为、、 共三种。 3、土的抗剪强度是由和两部分组成，、 是两个重要的土的抗剪强度指标，它们是随着一系列因素变化的，通常有和两种表示方法，前者不单独考虑孔隙水压力。常视其和不同，在直剪试验中模拟为快剪、慢剪和固结快剪。在三轴试验中称之为和，但此时如试验中出现孔隙水压力，也可以整理出有效应力指标C/，?/一般来说效应力指标?/要于总应力指标?，效应力指标C/要 于总应力指标C。 三、选择题 1. 土的孔隙率e值可能变化的范围为。 A. 1>e>0 B. 1≥e≥0 C. e > 0 2. 土的灵敏度可用试验加以测定。 A．三轴排水剪 B. 无側限抗压强度 C. 直剪 3.在计算地基中同一点附加应力σz时,如矩形基础当作条形基础计算, 则所算得的σz A. 偏小 B. 偏大 C. 偏小、偏大不一定 4. 当地基土的性质，基础宽度B和基础埋深D相同，正方形的极限 承载力将条形基础的极限承载力。 A．大于 B. 等于 C. 小于 5. 对于具有相同宽度的各种荷载面积, 如荷载强度相同, 则在各 种荷载面积中心下同一深度处的竖向附加应力以荷载 面积为最大。 A. 正形 B. 矩形 C. 条形 6.某垂直分层的天然土体, 分别测得垂直向渗透系数K v和水平向 渗透系数K h, 则K v K h,。 A．大于 B. 等于 C. 小于 7. 当粘性土的I L<0确时,天然土处于状态 A. 流动状态 B. 可塑状态 C. 坚硬状态 8. 在荷载作用下,饱和粘土如有条件排水固结, 则其抗剪强度将 随时间而。 A．增大 B. 减小 C. 保持不变 9.设挡土墙墙背填土是均质的，如果填土的抗剪强度增大，这时作 用在挡土墙上的土压力将。 A．减小 B. 增大 C. 保持不变 10. 超固结土欠固结与超固结土相比, 前者压缩性较后者。 A. 无区别 B. 大 C. 小 四．问答题 1．影响三轴试验结果的主要因素有哪些？ 2．简述标准贯入试验的主要工作步骤。 五．计算题 1．某条形基础下地基土体中某点的应力为: σz=250kN/m2, σx=100 kN/m2,τ=40 kN/m2。已知土的c=0, φ=300，问该点是否剪破？如σz、(完整版)岩土力学参数大全
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