第7章土的抗剪强度.

第7章土的抗剪强度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？所测定的抗剪强度指标是有变化的，为什么？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？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？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。

的抗剪强度可表达为，称为抗剪强度指标，抗剪强度指标实质上就是抗剪强度参数。

于同一种土，抗剪强度指标与试验方法以及实验条件都有关系，不同的试验方法以及实验条件所测得的抗剪强度指标是不同。

）土的极限平衡条件：即或衡状态时破坏面与大主应力作用面间的夹角为，且粘性土（）时，或为在剪应力最大的平面上，虽然剪应力最大，但是它小于该面上的抗剪强度，所以该面上不会发生剪切破坏。

剪切破坏面与小剪试验土样的应力状态：；三轴试验土样的应力状态：。

直剪试验土样的大主应力作用方向与水平面夹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。

直剪试验三轴压缩试验试验方法试验过程成果表达试验方法试验过程成果表达快剪(Q-test, quick sheartest)试样施加竖向压力后，立即快速（0.02mm/min）施加水平剪应力使试样剪切，不固结不排水三轴试验，简称不排水试验(UU-test,unsolidation试样在施加围压和随后施加竖向压力直至剪切破坏的整个过程中都不允许排水，，undrained test)试验自始至终关闭排水阀门 固结快剪(consolidated quick shear test)允许试样在竖向压力下排水，待固结稳定后，再快速施加水平剪应力使试样剪切破坏，固结不排水三轴试验，简称固结不排水试验(CU-test,consolidation undrainedtest)试样在施加围压时打开排水阀门，允许排水固结，待固结稳定后关闭排水阀门，再施加竖向压力，使试样在不排水的条件下剪切破坏 ，慢剪(S-test, slowshear test)允许试样在竖向压力下排水，待固结稳定后，则以缓慢的速率施加水平剪应力使试样剪切，固结排水三轴试验，简称排水试验(CD-test,consolidationdrained test)试样在施加围压时允许排水固结，待固结稳定后，再在排水条件下施加竖向压力至试件剪切破坏，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结排水剪与快剪、固结快剪、慢剪三种方法。

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）τtanσϕ=⋅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）τtanσϕ⋅=c+f式中τ—土的抗剪强度，kPa；fσ—剪切滑动面上的法向应力，kPa；c—土的粘聚力，kPa；ϕ—土的内摩擦角，（ ）。

式（4-1）和式（4-2）就是土的强度规律的数学表达式，它是库仑在十八世纪七十年代提出的，所以也称为库仑定律，它表明对一般应力水平，土的抗剪强度与滑动面上的法向应力之间呈直线关系，其中c、ϕ称为土的抗剪强度指标。

二、选择题1．在土的三相比例指标中，直接通过试验测定的是( B )。

A．d s，w，e B．d s，w，ρC．d s，e，ρD．e，w，ρ2．若某砂土的天然孔隙比与其所能达到的最大孔隙比相等，则该土( B )。

A．处于最密实的状态B．处于最松散的状态C．处于中等密实的状态D．相对密实度D r=l3．对无黏性土的工程性质影响最大的因素是( B )。

A．含水量B．密实度C．矿物成分D．颗粒的均匀程度4．处于天然状态的砂土的密实度一般用哪一种试验来测定? ( C ) A．载荷试验B．现场十字板剪切试验C．标准贯入试验D．轻便触探试验5．某黏性土的液性指数，I L=0.6，则该土的状态为( B )。

A．硬塑B．可塑C．软塑D．流塑6．黏性土的塑性指数I p越大，表示土的( B )。

A．含水量w越大B．黏粒含量越高C．粉粒含量越高D．塑限w p越高7．土的粒度成分是指( B )。

A．土颗粒的大小B．土颗粒大小的级配C．土颗粒的性质D．黏粒含量的大小8．土颗粒的大小及其级配，通常是用颗粒累计级配曲线来表示的，级配曲线越平缓表示( C )。

A．土粒大小较均匀，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D．土粒大小较均匀，级配不良9．土的颗粒级配，也可用不均匀系数来表示，不均匀系数C u是用小于某粒径的土粒质量累计百分数的两个限定粒径之比来表示的，即( A )。

A．C u=d60/d10B．C u=d50/d10C．C u=d65/d15D．C u=d10/d6010．评价砂土的物理性质，是采用下列哪组指标来描述的( B )。

A．塑性指数、液性指数和天然含水量B．孔隙比、相对密实度和标准贯入击数C．最大干密度、压实系数和最优含水量D．天然孔隙比、最大孔隙比和最小孔隙比11．评价黏性土的物理指标主要有哪些( C )。

A．天然孔隙比、最大孔隙比和最小孔隙比B．最大干密度、压实系数和最优含水量C．塑限、液限和天然含水量D．孔隙比、相对密实度和标准贯入击数12．已知土粒比重Gs＝2.7，孔隙比e＝1，则该土的临界水力坡降为多少( C )。

第7-8章复习资料一、填空题1. 土抵抗剪切破坏的极限能力称为土的抗剪强度。

2. 无粘性土的抗剪强度来源于土粒之间的滑动摩擦以及凹凸面煎的镶嵌作用所产生的摩阻力。

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粘聚力、内摩擦角。

6. 一种土的含水量越大，其内摩擦角越小。

7. 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，则该点处于稳定状态。

8. 三轴试验按排水条件可分为不固结不排水三轴试验、固结不排水三轴试验、固结排水三轴试验三种。

9. 土样最危险截面与大主应力作用面的夹角为。

10. 土中一点的摩尔应力圆与抗剪强度包线相切，表示它处于极限平衡状态。

11. 砂土的内聚力等于（大于、小于、等于）零。

12. 朗肯土压力理论的假定是墙背直立、光滑、墙后填土面水平。

13. 库伦土压力理论的基本假定为墙后的填土是理想的散粒体、滑动破坏面试一平面、滑动土楔体视为刚体。

14. 当墙后填土达到主动朗肯状态时，填土破裂面与水平面的夹角为。

15. 静止土压力Eo属于弹性平衡状态，而主动土压力Ea及被动土压力Ep属于极限平衡状态，它们三者大小顺序为 Ea < Eo < Ep 。

16. 地下室外墙所受到的土压力，通常可视为静止土压力，拱形桥桥台所受到的一般为被动土压力，而堤岸挡土墙所受的是主动土压力。

17. 挡土墙达到主动土压力时所需的位移小于挡土墙达到被动土压力时所需的位移。

18. 在相同条件下，产生主动土压力所需的墙身位移量Δa与产生被动土压力所需的墙身位移量Δp的大小关系是Δa<Δp。

19. 确定地基承载力的方法一般有原位试验法、理论公式法、规范表格法、当地经验法等。

20. 一般来讲，浅基础的地基破坏模式有三种：整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲切剪切破坏。

二、选择题1．若代表土中某点应力状态的莫尔应力圆与抗剪强度包线相切，则表明土中该点 ( C在相切点所代表的平面上，剪应力正好等于抗剪强度)。

土力学习题集及详细解答《土力学》习题第1章土的组成一、填空题1.若某土样的颗粒级配曲线较缓，则不均匀系数数值较大，其夯实后密实度较大。

2.级配良好的砂土是指不均匀系数Cu≥ 5 且曲率系数Cc为1-3 的土。

3.利用级配曲线可确定不均匀系数Cu；为了获得较大密实度，应选择Cu值较大的土作为填方工程的土料。

4.能传递静水压力的土中水是毛细水和重力水。

5.影响压实效果的土中气是与大气隔绝的气体，对工程性质影响不大的土中气是与大气联通的气体。

6.对于粒径小于0.075mm的颗粒分析应采用沉降分析法，对于粒径大于0.075mm的颗粒分析应采用筛分法。

7.粘性土越坚硬，其液性指数数值越小，粘性土的粘粒含量越高，其塑性指数数值越大。

8.小于某粒径土的质量占土总质量10%的粒径，称为有效粒径，小于某粒径土的质量占土总质量60%的粒径，称为限制粒径二、名词解释颗粒级配：土中各个粒组的相对含量。

结合水：受电分子引力吸附于土粒表面的土中水。

强结合水：紧靠土粒表面的结合水膜。

砂粒、碎石等粗粒土的结构为单粒结构，粉粒（粒径0.05mm～0.005mm）的结构为蜂窝结构，粘粒（粒径 < 0.005mm）的结构为絮凝结构或絮状结构。

第2章土的物理性质及工程分类一、填空题1.处于半固态的粘性土，其界限含水量分别是缩限Ws 、塑限Wp 。

2.根据塑性指数，粘性土被分为粘土及粉质粘土。

3.淤泥是指孔隙比大于 1.5 且天然含水量大于 wL 的土。

4.无粘性土根据土的颗粒级配进行工程分类，碎石土是指粒径大于2mm的颗粒超过总质量 50％的土。

5.冻胀融陷现象在季节性冻土中易发生，其主要原因是土中水分向冻结区迁移积聚的结果。

6.粘性土的灵敏度越高，受后其强度降低就越大，所以在施工中应注意保护基槽，尽量减少对坑底土的结构扰动。

7.通常可以通过砂土的相对密实度或标准贯入锤击试验的锤击数判定无粘性土的密实程度。

二、名词解释.液性指数：粘性土的天然含水量和塑限的差值与塑性指数之比。

土力学讲义适用范围:本课程为大学课程,一般适用于本科、专科以及自考类同学。

参考教材:中南大学土力学及基础工程38讲哈工大土力学及基础工程58讲齐加连主讲讲义大纲:第一章土的组成1土的定义：土是岩石风化的产物。

常见的化学风化作用：水解作用，水化作用，氧化作用。

2土是由固体颗粒，水，和气体组成的三相体系。

3固体颗粒:岩石风化后的碎屑物质简称土粒，土粒集合构成土的骨架4土具有三个重要特点：散体性；多相性；自然变异性5粒组：介于一定粒度范围内的土粒。

土粒的大小叫做粒度。

6采用粒径累计曲线表示土的颗粒级配；不均匀系数Cu：反映大小不同粒组分布的均匀程度，Cu越大，越不均匀。

曲率系数Cc:反映了d10、d60之间各粒组含量的分布连续情况。

Cc过大或过小，均表明缺少中间粒组。

7土粒大小：也称为粒度，以粒径表示；8土体：9粘土矿物10液相11强结合水是指紧靠土粒表面的结合水膜，亦称吸着水弱结合水紧靠强结合水的外围而形成的结合水膜，也称薄膜水。

12自由水指土粒表面引力作用范围之外的水.自由水分为：重力水，毛细水。

重力水是存在于地下水位以下的透水土层中的自由水。

毛细水存在于地下水位以上，受水与空气交界面处表面张力作用的自由水。

13土的构造：指同一土层中的物质成分和颗粒大小都相近的各部分之间的相互关系的特征。

有层理构造，裂隙构造，分散构造14土的结构：指土粒大小、形状、相互排列及其联结关系、土中水性质及孔隙特征等因素的综合特征。

有单粒结构，蜂窝结构，絮状结构15承压水16潜水：17排水距离18双面排水19电泳：在电场作用下向阳极移动；电渗：水分子在电场作用下向负极移动，因水中含有一定量的阳离子（K+，Na+等），水的移动实际上是水分子随这些水化了的阳离子一起移动。

20双电层：反离子层与土粒表面负电荷层组成双电层。

第二章土的物理性质及分类1重度：单位体积土的重量，用γ表示密度：单位体积土的质量，用ρ表示2干密度ρd 干容重γd ：单位体积内土粒的质量或重量饱和密度ρsat 与饱和容重γsat ：土中孔隙完全被水充满，土处于饱和状态时单位体积土的质量或重量浮密度与浮容重：单位体积内土粒质量与同体积水质量之差3土粒相对密度:土的质量与同体积4℃时纯水的质量之比4土的含水率w :土中水的质量与土粒质量之比.测定方法：烘干法。

土质学与土力学 7土的抗剪强度《土质学与土力学》第七章 土的抗剪强度第一节 概述建筑物由于土的原因引起的事故中，一部分是沉降过大，或是差异沉降过大造成的；另一方面是由于土体的强度破坏而引起的。

对于土工建筑物（如：路堤、土坝等）来说，主要是后一个原因。

从事故的灾害性来说，强度问题比沉降问题要严重的多。

而土体的破坏通常都是剪切破坏；研究土的强度特性，就是研究土的抗剪强度特性。

①土的抗剪强度（τf ）：是指土体抵抗抗剪切破坏的极限能力，其数值等于剪切破坏时滑动的剪应力。

②剪切面（剪切带）：土体剪切破坏是沿某一面发生与剪切方向一致的相对位移，这个面通常称为剪切面。

其物理意义：可以认为是由颗粒间的内摩阻力以及由胶结物和束缚水膜的分子引力所造成的粘聚力所组成。

无粘性土一般无连结，抗剪强度主要是由颗粒间的摩擦力组成，这与粒度、密实度和含水情况有关。

粘性土颗粒间的连结比较复杂，连结强度起主要作用，粘性突的抗剪强度主要与连结有关。

决定土的抗剪强度因素很多，主要为：土体本身的性质，土的组成、状态和结构；而这些性质又与它形成环境和应力历史等因素有关；此外，还决定于它当前所受的应力状态。

土的抗剪强度主要依靠室内经验和原位测试确定，试验中，仪器的种类和试验方法以及模拟土剪切破坏时的应力和工作条件好坏，对确定强度值有很大的影响。

第二节 抗剪强度的基本理论一、库仑定律（剪切定律） 1773年 法国学者在法向应力变化范围不大时，抗剪强度与法向应力的关系近似为一条直线，这就是抗剪强度的库仑定律。

无粘性土：φστtg f ⋅= 粘性土：φστtg f ⋅=+c式中：f τ：土的抗剪强度，Kpa ；σ：剪切面的法向压力，Kpa ；φtg ：土的内摩擦系数；φ：土的内摩擦角，度；c ：土的内聚力，Kpa 。

σφtg ：内摩擦力。

库仑定律说明：（1）土的抗剪强度由土的内摩擦力σφtg 和内聚力c 两部分组成。

（2）内摩擦力与剪切面上的法向应力成正比，其比值为土的内摩擦系数φtg 。

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？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？3. 土是怎样生成的？有何工程特点？土是连续、坚固的岩石在风化作用下形成的大小悬殊的颗粒，经过不同的搬运方式，在各种自然环境中生成的沉积物。

与一般建筑材料相比，土具有三个重要特点：散粒性、多相性、自然变异性。

4. 什么是土的结构？其基本类型是什么？简述每种结构土体的特点。

土的结构是指由土粒单元大小、矿物成分、形状、相互排列及其关联关系，土中水的性质及孔隙特征等因素形成的综合特征。

基本类型一般分为单粒结构、蜂窝结（粒径0.075~0.005mm）、絮状结构（粒径<0.005mm）。

单粒结构：土的粒径较大，彼此之间无连结力或只有微弱的连结力，土粒呈棱角状、表面粗糙。

蜂窝结构：土的粒径较小、颗粒间的连接力强，吸引力大于其重力，土粒停留在最初的接触位置上不再下沉。

絮状结构：土粒较长时间在水中悬浮，单靠自身中重力不能下沉，而是由胶体颗粒结成棉絮状，以粒团的形式集体下沉。

5. 什么是土的构造？其主要特征是什么？土的宏观结构，常称之为土的构造。

是同一土层中的物质成分和颗粒大小等都相近的各部分之间的相互关系的特征。

其主要特征是层理性、裂隙性及大孔隙等宏观特征。

6. 试述强、弱结合水对土性的影响。

强结合水影响土的粘滞度、弹性和抗剪强度，弱结合水影响土的可塑性。

7. 试述毛细水的性质和对工程的影响。

在那些土中毛细现象最显著？毛细水是存在于地下水位以上，受到水与空气交界面处表面张力作用的自由水。

土中自由水从地下水位通过土的细小通道逐渐上升。