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土力学与基础工程0.土：地球表面的整体岩石在大气中经受长期的风化作用而形成的、覆盖在地表上碎散的、没有胶结或胶结很弱的颗粒堆积物。
1.土的主要矿物成分：原生矿物：石英、长石、云母=次生矿物：主要是粘土矿物，包括三种类型=高岭石、伊里石、蒙脱石4.粒组的划分：巨粒(>200mm)粗粒(0.075~200mm) 卵石或碎石颗粒(20~200mm)圆砾或角砾颗粒(2~20mm)砂(0.075~2mm)细粒(<0.075mm)粉粒(0.005~0.075mm)粘粒(<0.005mm)5.土的颗粒级配：土由不同粒组的土颗粒混合在一起所形成，土的性质主要取决于不同粒组的土粒的相对含量。
土的颗粒级配就是指大小土粒的搭配情况。
6.级配曲线法：纵坐标：小于某粒径的土粒累积含量横坐标：使用对数尺度表示土的粒径，可以把粒径相差上千倍的粗粒都表示出来，尤其能把占总重量少，但对土的性质可能有主要影响的颗粒部分清楚地表达出来.7.不均匀系数：可以反映大小不同粒组的分布情况，Cu越大表示土粒大小分布范围广，级配良好。
8.曲率系数：描述累积曲线的分布范围，反映曲线的整体形状9.土中水-土中水是土的液体相组成部分。
水对无粘性土的工程地质性质影响较小，但粘性土中水是控制其工程地质性质的重要因素，如粘性土的可塑性、压缩性及其抗剪性等，都直接或间接地与其含水量有关。
10.结晶水：土粒矿物内部的水。
11.结合水：受电分子吸引力作用吸附于土粒表面的土中水。
12.自由水：存在于土粒表面电场影响范围以外的土中水。
13.表示土的三相组成部分质量、体积之间的比例关系的指标，称为土的三相比例指标。
主要指标有：比重、天然密度、含水量（这三个指标需用实验室实测）和由它们三个计算得出的指标干密度、饱和密度、孔隙率、孔隙比和饱和度。
14.稠度：粘性土因含水量的不同表现出不同的稀稠、软硬状态的性质称为粘性土的稠度。
15.粘性土的界限含水量：同一种粘性土随其含水量的不同，而分别处于固态、半固态、可塑状态及流动状态。
1、材料的孔隙和体积形式有哪几种？材料各密度与孔隙之间有什么关系？材料的孔隙形式：①按孔隙尺寸大小，分为微孔、细孔和大孔三种；②按孔隙之间是否相互连通，分为孤立孔和连通孔；③按孔隙与外界是否连通，分为与外界连通的开口孔和与外界不连通的闭口孔。
材料的体积形式：①材料绝对密实体积，②材料绝对密实体积＋闭口孔隙体积，③自然状态下的体积，④散粒状材料的总体积。
2、如何区分亲水性材料与憎水性材料材料与水接触时能够被水润湿的称为亲水材料，材料与水接触时不能够被水润湿的称为憎水材料。
亲水性材料：θ≤90；憎水性材料：θ>90。
例如：塑料可制成具有许多小而连通的孔隙，使之具有亲水性；在钢筋混凝土表面涂抹、覆盖、粘贴憎水性材料，使之具有憎水性3、质量吸水率和体积吸水率有什么不同？分别在什么时候用质量吸水率和体积吸水率都是反映材料吸水性能的指标，但含义不同。
质量吸水率是指材料在吸水饱和状态下所吸入水的质量占材料干燥质量的百分率；而体积吸水率是指材料在吸水饱和状态下所吸入水的体积占干燥材料在自然状态下体积的百分率。
前者适宜于表示具有封闭孔隙或极大开口孔隙的材料的吸水性；后者适宜于表示具有很多微小开口孔隙的轻质材料（如加气混凝土、软木等）的吸水性。
4、材料的孔隙率和孔隙特征与抗渗性抗冻性等性质有什么关系？孔隙率相同的情况下，材料的开口孔越多，材料的抗渗性、抗冻性越差。
在材料的内部引入适量的闭口孔可增强其抗冻性。
一般情况下，孔越细小、分布越均匀对材料越有利。
开口、连通、集中、粗大孔对抗、冻抗渗极为不利，而含开口、连通、毛细孔的材料吸水率较大。
5、强度和强度等级的关系：强度是材料抵抗外力破坏的能力。
和材料的内部结构,形态,试验条件等有关。
强度等级是为了方便分类和使用,人为地将某种材料的强度分为几类。
6、耐久性主要包括哪些方面的内容？影响因素？改善措施？材料的耐久性是材料的一种综合性质，诸如：抗渗性、抗冻性、抗风化性、抗老化性、抗化学侵蚀性、耐热性、耐火性及耐磨性等均属于耐久性的范围。
土力学第四版习题答案第一章：土的物理性质和分类1. 土的颗粒大小分布曲线如何绘制？- 通过筛分法或沉降法，测量不同粒径的土颗粒所占的比例，然后绘制颗粒大小分布曲线。
2. 如何确定土的密实度？- 通过土的干密度和最大干密度以及最小干密度，计算土的相对密实度。
3. 土的分类标准是什么？- 根据颗粒大小、塑性指数和液限等指标，按照统一土壤分类系统（USCS）进行分类。
第二章：土的力学性质1. 土的应力-应变关系是怎样的？- 土的应力-应变关系是非线性的，通常通过三轴试验或直剪试验获得。
2. 土的强度参数如何确定？- 通过土的三轴压缩试验，确定土的内摩擦角和凝聚力。
3. 土的压缩性如何影响地基沉降？- 土的压缩性越大，地基沉降量越大，反之亦然。
第三章：土的渗透性1. 什么是达西定律？- 达西定律描述了土中水流的速度与水力梯度成正比的关系。
2. 如何计算土的渗透系数？- 通过渗透试验，测量土样在一定水力梯度下的流速，计算渗透系数。
3. 土的渗透性对边坡稳定性有何影响？- 土的渗透性增加可能导致边坡内部水压力增加，降低边坡的稳定性。
第四章：土的剪切强度1. 什么是摩尔圆？- 摩尔圆是一种图解方法，用于表示土的应力状态和剪切强度。
2. 土的剪切强度如何影响基础设计？- 土的剪切强度决定了基础的承载能力，是基础设计的重要参数。
3. 土的剪切强度与哪些因素有关？- 土的剪切强度与土的类型、密实度、含水量等因素有关。
第五章：土的压缩性与固结1. 固结理论的基本原理是什么？- 固结理论描述了土在荷载作用下，孔隙水逐渐排出，土体体积减小的过程。
2. 如何计算土的固结沉降？- 通过固结理论，结合土的压缩性指标和排水条件，计算土的固结沉降量。
3. 固结过程对土工结构有何影响？- 固结过程可能导致土工结构产生不均匀沉降，影响结构的稳定性和使用寿命。
第六章：土的应力路径和强度准则1. 什么是应力路径？- 应力路径是土体在加载过程中应力状态的变化轨迹。
《高等土力学》1 什么是材料的本构关系？土的强度和应力-应变有什么联系？材料的本构关系是反映材料的力学性质的数学表达式，表现形式一般为应力-应变-强度-时间的关系，也成为本构定律，本构方程。
土的强度是土受力变形发展的一个阶段，即在微小的应力增量作用下，土单元会发生无限大或不可控制的应变增量，它实际上是土的本构关系的一个组成部分。
2 土与金属材料的应力应变关系有什么主要区别？金属材料符合弹性力学中的五个假定：连续性、线弹性、均匀性、各向同性和小变形。
而土体应力应变与金属材料完全不同，具体表现在：（1）土体应力应变的非线性金属材料的应力应变在各个阶段呈线性；而由于土体是由碎散的固体颗粒组成，其变形主要是由于颗粒间的错位引起，颗粒本身的变形不是主要因素，因此在不同应力水平下由相同的应力增量引起的变形增量不同，表现出应力应变关系的非线性。
（2）土体应力应变的弹塑性金属材料的应力应变在屈服强度以内呈线弹性特征；而土体在加载后再卸载到原有的应力状态时，其变形一般不会恢复到原来的应变状态，其中有部分应变是可恢复的，部分应变是不可恢复的塑性应变，并且后者往往占很大比例，因此体现出土体变形的弹塑性。
（3）土体应力应变的各向异性一般认为金属材料是由连续的介质组成，没有空隙，其应力和应变都是连续的，表现出各向同性的特点；而土的各个不同层间会表现出明显的各向异性，此外，土在固结过程中，上覆土体重力产生的竖向应力与水平土压力大小是不等的，这种不等向固结也会产生土的各向异性。
（4）土的剪胀性与金属相比，土是碎散的颗粒集合，在各向等压或等比压缩时，空隙总是减小的，从而可发生较大的体积压缩，这种体积压缩大部分是不可恢复的。
土的剪胀性实质上是由于剪应力引起土颗粒间相互位置的变化，使其排列发生变化，加大（或减小）颗粒间的孔隙，从而发生了体积的变化。
3 什么是加工硬化？什么是加工软化？绘出它们的典型的应力应变关系曲线。
加工硬化也称应变硬化，是指材料的应力随应变增加而增加，弹增加速率越来越慢，最后趋于稳定。
第1章 土的物理性质与工程分类一．填空题1． 颗粒级配曲线越平缓,不均匀系数越大，颗粒级配越好。
为获得较大密实度，应选择级配良好的土料作为填方或砂垫层的土料. 2． 粘粒含量越多，颗粒粒径越小，比表面积越大,亲水性越强，可吸附弱结合水的含量越多，粘土的塑性指标越大 3． 塑性指标p L p w w I -=，它表明粘性土处于可塑状态时含水量的变化范围，它综合反映了粘性、可塑性等因素。
因此《规范》规定：1710≤<p I 为粉质粘土，17>p I 为粘土。
4． 对无粘性土,工程性质影响最大的是土的密实度，工程上用指标e 、r D 来衡量. 5． 在粘性土的物理指标中,对粘性土的性质影响较大的指标是塑性指数p I 。
6． 决定无粘性土工程性质的好坏是无粘性土的相对密度,它是用指标r D 来衡量. 7． 粘性土的液性指标pL p L w w w w I --=,它的正负、大小表征了粘性土的软硬状态，《规范》按L I 将粘性土的状态划分为坚硬、硬塑、可塑、软塑、流塑。
8． 岩石按风化程度划分为微风化、中等风化、强风化.9． 岩石按坚固程度划分为硬质岩石，包括花岗岩、石灰岩等；软质岩石,包括页岩、泥岩等。
10．某砂层天然饱和重度20=sat γkN/m 3,土粒比重68.2=s G ，并测得该砂土的最大干重度1.17max =d γkN/m 3，最小干重度4.15min =d γkN/m 3,则天然孔隙比e 为0.68，最大孔隙比=max e 0。
74，最小孔隙比=min e 0。
57。
11．砂粒粒径范围是0.075~2mm ，砂土是指大于2mm 粒径累计含量不超过全重50%,而大于0.075mm 粒径累计含量超过全重50％。
12．亲水性最强的粘土矿物是蒙脱石，这是因为它的晶体单元由两个硅片中间夹一个铝片组成，晶胞间露出的是多余的负电荷，因而晶胞单元间联接很弱，水分子容易进入晶胞之间，而发生膨胀。
土木工程材料习题集与参考答案第一章土木工程材料的基本性质1. 试述材料成分、结构和构造对材料性质的影响？参考答案：材料的成分对性质的影响：材料的组成及其相对含量的变化，不仅会影响材料的化学性质，还会影响材料的物理力学性质。
材料的成分不同，其物理力学性质有明显的差异。
值得注意的是，材料中某些成分的改变，可能会对某项性质引起较大的改变，而对其他性质的影响不明显。
材料的结构对性质的影响：材料的结构是决定材料物理性能的重要因素。
可分为微观结构和细观结构。
材料在微观结构上的差异影响到材料的强度、硬度、熔点、变形、导热性等性质，可以说材料的微观结构决定着材料的物理力学性能。
材料的构造对性质的影响：材料的构造主要是指材料的孔隙和相同或不同材料间的搭配。
不同材料适当搭配形成的复合材料，其综合性能优于各个单一材料。
材料的内部孔隙会影响材料的强度、导热性、水渗透性、抗冻性等。
总之，材料的组成、结构与构造决定了材料的性质。
材料的组成、结构与构造的变化带来了材料世界的千变万化。
2．试述材料密度、表观密度、孔隙率的定义、测定方法及相互关系。
密度与视密度的区别何在？参考答案：密度：是指材料在密实状态下单位体积的质量。
测定方法：将材料磨细成粒径小于0.25mm的粉末，再用排液法测得其密实体积。
用此法得到的密度又称“真密度”。
表观密度：是指材料在自然状态下单位体积的质量。
测定方法：对于外形规则的块体材料，测其外观尺寸就可得到自然体积。
对于外观不规则的块体材料，将其加工成规则的块体再测其外观尺寸，或者采用蜡封排液法。
孔隙率：材料中的孔隙体积与总体积的百分比。
相互关系：密度与视密度区别：某些散粒材料比较密实，其内部仅含少量微小、封闭的孔隙，从工程使用角度来说，不需磨细也可用排液法测其近似的密实体积，这样测得的密度称为“视密度”。
3．孔隙率及孔隙特征对材料的表观密度、强度、吸水性、抗渗性、抗冻性、导热性等性质有何影响？参考答案：对表观密度的影响：材料孔隙率大，在相同体积下，它的表观密度就小。
1、粘性土的界限含水率、液限、塑限、液性指数、塑性指数。
界限含水率（稠度界限）：粘性土从一种状态进入到另外一种状态的分界含水率称为土的界限含水率。
液限：可塑状态与流动状态的界限含水率称为液限。
塑限：半固体状态与可塑状态的界限含水率。
液性指数：表征土的天然含水率与分界含水率之间相对关系的指标。
塑性指数：液限与塑限的差值（去掉百分数），称为塑性指数。
2、自重应力、基地压力、基地附加应力、基底反力及其形状。
自重应力：自重应力是土体受到重力作用而产生的应力基底压力：建筑物荷载通过基础传递给地基的压力称基底压力基底附加应力：是指外荷载作用下地基中增加的应力基底反力及其形状：建筑物荷载通过基础传递给地基的压力称基底压力称为基底反力；当基础为完全柔性时，基底压力的分布与作用在基础上的荷载分布完全一致。
当基础具有刚性或为绝对刚性时，如箱形基础或高炉基础，在外荷载作用下，基础底面保待平面，即基础各点的沉降几乎是相同的。
刚性基础在中心载荷作用下，地基反力呈马鞍形，随着外力的增大，其形状相应改变。
3、有效应力原理：用有效应力阐明在力系作用下土体的各种力学效应(如压缩、强度等)的原理。
4、固结度：所谓固结度，就是指在某一附加应力下，经某一时间t后，土体发生固结或孔隙水应力消散的程度。
5、静止土压力：当挡土墙静止不动，土体处于弹性平衡状态时，土对墙的压力称为静止土压力，一般用E0表示。
主动土压力：当挡土墙向离开土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在墙上的土压力称为主动土压力，一般用Ea表示。
被动土压力：当挡土墙向土体方向偏移至土体达到极限平衡状态时，作用在挡土墙上的土压力称为被动土压力，用Ep表示。
6、库伦定律：土的抗剪强度是剪切面上的法向总应力σ的线性函数ϕστt a n=f后来，根据粘性土剪切试验得出cf+ =ϕστta n,该式称为库仑定律。
7、原生矿物：直接由岩石经物理风化作用而来的、性质未发生改变的矿物。
土的不排水抗剪强度和凝聚力的关系下载提示：该文档是本店铺精心编制而成的，希望大家下载后，能够帮助大家解决实际问题。
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1 第三章 土的强度的非线性反应 3.3 影响土强度的内部因素 影响土的强度的因素很多，土的抗剪强度及其影响因素的关系可以定性地写成以下公式：
其中 e 为土的孔隙比，C 代表土的组成，H 代表应力历史，T 表示温度，ε和分别表示应变和应变率，S 表示土的结构。c 和φ为粘聚力及内摩擦角，它们可以通过不同的试验确定，它也包含了排水条件、加载速率、围压范围、应力条件及应力历史等因素。可见式（3.3.1）式只是一个一般表达式，不可能写成具体函数形式，同时其中各种因素并不独立，可能相互重叠。 纵观式（3.3.1），可以发现各种影响因素可以分为两大类，一类是土本身的因素，主要是其物理性质；另一类是外界条件，主要是应力应变条件。前者可称为内因，后者可称为外因。 1．内部因素 影响土强度的内部因素又可以分为土的组成（C）、状态（e）和结构（S）。 其中土的组成是影响土强度的最基本因素，其中包括：土颗粒的矿物成分、颗粒大小与级配、颗粒形状、含水量（饱和度）以及粘性土的离子和胶结物种类等因素。 土的状态是影响土强度的重要因素，比如砂土的相对密度大小是其咬合及因此产生的剪胀、颗粒破碎及重排列的主要影响因素；同样粘土的孔隙比和土颗粒的比表面积决定了粘土颗粒间的距离，这又影响了土中水的形态及颗粒间作用力，从而决定粘性土粘聚力的大小。 土的结构本身也受土的组成影响。原状土的结构性，特别是粘性土的絮凝结构使原状土强度远大于重塑土的强度，是不可忽视的影响因素。 2．外部因素 除了温度以外，外部因素主要是指应力应变因素。包括： 应力状态（围压、中主应力）、应力历史、主应力方向、加载速率及排水条件。它们又主要是通过改变土的物理性质而影响土的强度。这些因素对于不同土的强度的影响十分复杂，有些是目前仍需要进一步研究的课题。 3.3.1 影响土强度的内部因素——一般物理性质影响 1．颗粒矿物成分的影响 如上所述，不同矿物之间的滑动摩擦角是不同的。 对于粘土矿物，滑动摩擦角是高岭土>伊利土>蒙脱土。但实际粘土的抗剪强度还与结合水及双电层性质有关。土的总内摩擦角也是高岭土>伊利土>蒙脱土。 对于粗粒土，含有中性矿物的土，如云母、泥岩等，其滑动摩擦角明显变小。 另外，由软弱矿物颗粒组成的土，在较密实状态及较高围压下，相互咬合的颗粒更容易折断和破碎而不是被拔出和翻转引起剪胀，因而软弱矿物抑制了土的剪胀，从而降低了土的抗剪强度。比如由风化岩组成的碎石及堆石其强度包线明显非线性，随着围压增加包线斜率变小，这是由于在较高围压下颗粒的破碎引起的。 正常固结粘土中粘土矿物及塑性指数与正常固结粘土抗剪强度关系见图 3-3-1。 2
2．粗粒土颗粒的几何性质 对于粗粒土，在孔隙比相同及级配相似时，颗粒尺寸的大小对土强度的影响有两个方面： 一方面大尺寸颗粒具有较强的咬合，可能增加土的剪胀，从而提高强度； 另一方面，大尺寸颗粒在单位体积中颗粒间接触点少，接触点上应力加大，颗粒更容易破碎，从而减少剪胀，降低了土的强度。 对于砂土，如果均匀的细砂与粗砂具有相同的孔隙比，二者的内摩擦角φ基本相同。但由于细砂的emin 要大，所以这时细砂的相对密度 Dr 要高。所以在相同相对密度是，粗砂的φ比细沙的大一些。 对于堆石坝坝体材料，由于其颗粒尺寸很大，难于用三轴试验等仪器直接试验确定其强度及应力应变关系，这样就有多种方法将颗粒尺寸缩小进行模拟（试验中有所介绍），但这种尺寸缩小对强度的影响还是一个尚待解决的问题。 在其他条件相同时，颗粒表面糙度增加将会增加砂土的内摩擦角。 粗粒土的针、片状形状及棱角加强了颗粒间的咬合作用，从而可提高其内摩擦角。可是另一方面其针片状颗粒更易于折断，棱角处也可能因局部接触应力很大而折损。当围压不是很高时，在同样的围压下，砂土由于单位体积接触点多，颗粒破碎一般不严重，其棱角使抗剪强度增加，碎石土由于单位体积内接触点少，接触应力大，有棱角及针片状颗粒更易破碎，所以其强度提高不明显。在密实状态下，大粒径卵石土有时比碎石土强度高。因此，颗粒尺寸对强度的影响大小也与颗粒矿物、围压等因素有关。 3．土的组成的其他因素 粗粒土的级配对于其抗剪强度也有较大影响。两种相对密度相同的砂，级配较好的砂孔隙比e要小，咬合作用也比较强；另一方面对于级配良好的土，单位体积中颗粒接触点多，接触应力小，颗粒破碎少，剪胀量加大，所以抗剪强度高。 在不考虑孔隙水压力情况下，干砂与饱和砂土的抗剪强度相差不大；在其他条件相同时，干砂的内摩擦角可能比湿砂高1°－2°，但一般认为二者是相同的。 4．土的状态 对于砂土，其孔隙比或者相对密度可能是影响其强度的最重要因素。孔隙比小，或者相对密度大的砂土有较高的抗剪强度。由于正常固结粘土的强度包线过原点，所以孔隙比对粘土强度指标的影响通常表为其应力历史即超固结比的影响。关于孔隙比与砂土及粘土强度的关系将在以下两节讨论。 5．土的结构（最好详细介绍） 土的结构对于土的抗剪强度有很大影响，有时对于某些粘性土，如区域性土或特殊土，可以说是结构控制土的工程性质。一般讲在相同密度下，凝絮结构的粘土有更高的强度，天然原状土由于沉积过程中的地质环境，沉积以后的地质活动和应力历史，粘土矿物形成不同的结构形式。一般讲，原状土的结构性使其强度高于重塑土或扰动土；室内试样的制样方法也影响土的组构形式。 图 3-3-2 表示均匀砂土的三轴试验结果。土颗粒是圆滑的，粒径为 0.85mm——1.19mm。颗粒的平均轴长比（即长轴与短轴比）为1.45。试样孔隙比 e＝0.64。 3
用两种方法制样：一种是夯击的方法；另一种是在制样模外敲击的方法。对制成的试样切片观测表明，敲击法制样中颗粒的长轴更倾向于平行于水平方向。其三轴试验的强度、应力应变关系的模量与剪胀性均比夯击试样高。 综上所述，土的物理性质对其抗剪强度的影响可列为表3－2。
6．剪切带的存在对土的强度的影响 在密砂、坚硬粘土及原状土的试验中，应变软化常常伴随着应变的局部化和剪切带的形成。剪切带处局部孔隙比很小，并且有强烈的颗粒定向作用。剪切带的生成会使土的强度降低。 3.3.2 孔隙比 e 与砂土抗剪强度关系——临界孔隙比 如上所述，随着孔隙比减小，砂土的内摩擦角φ将明显提高。松砂与密砂在试验中的应力应变关系也有很大区别。 当我们通过一个漏斗向地面轻轻撒砂时，在地面上形成一个砂堆，这个砂堆与水平面夹角就是天然休止角，也是最松状态下砂内摩擦角。图 3-3-3 是天然状态下砂丘例子。其中 SD 是静止砂丘，MD 代表迁移性砂丘。在静止砂丘的背风面坡度角接近于天然休止角；一般为 30°－35°。可见即使在“最松”状态下，其内摩擦角φr 亦大于矿物滑动摩擦角φu，亦即颗粒间存在一定咬合。
在同一围压下对于松、密两个标准砂试样进行三轴试验。结果表示在图3-3-4 中，应力差σ－σ3
与轴应变及体应变间关系曲线及相应的孔隙比 e 随σ－σ3 变化曲线分别表示在图3-3-4（a）与（b）
中。可见松砂的应力应变曲线是应变硬化的，并且伴随着试样体积收缩（剪缩），亦即孔隙比减小；对于密砂应力应变曲线是应变软化的，伴随着剪胀，即孔隙比增加。两个试样在加载最后，其孔隙比接近相同，亦即达到临界孔隙比ecr。 所谓临界孔隙比是指在在三轴试验加载过程中，轴向应力差几乎不变时，即达到极限应力差(σ
－σ3)ult，轴向应变连续增加，最终试样体积几乎不变时的孔隙比。 4
临界孔隙比也可以叙述为：在某一围压下，用某一孔隙比的砂试样进行排水三轴试验，偏差应力达到(σ－σ3)ult 时，试样的体应变为零；在这一围压下进行固结不排水试验时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ecr 。 如果变化围压σ3进行试验，则发现临界孔隙比是不同的。围压增加则临界孔隙比减小；围压减小临界孔隙比增加。在很高围压下，既使是很密的砂土，三轴试验时也不发生剪胀而是体积收缩。对于 Sacramento 河砂，在不同围压下的临界孔隙比ecr 的关系见图 3-3-5。 5
一种砂土在某种围压σ3下三轴试验试样破坏时，体变为零的孔隙比为对应这个σ3的临界孔隙比；对应于一种孔隙比的试样进行不同围压的三轴试验，试样破坏时体应变为零的围压σ3可称为这种砂在这种孔隙比下的临界围压σ3cr 。 图 3-3-6 表示了三轴试验中围压σ3，试样孔隙比 e 及试样破坏时体应变 εv三者的近似关系，可用一平面 KWP 近似表示。其中平面上的 WP 相当于图 3-3-5 中的σ3cr——ecr 关系曲线。 在图 3-3-6 中，如果砂试样固结后孔隙比为 ec，则在围压σ3cr下进行排水试验，破坏的体变为零（图中 H 点），如果围压小于这个σ3cr（A），三轴试验破坏点试样将发生剪胀（体应变为图中DR）；如果围压大于这个σ3cr（C），三轴试验破坏时试样将发生收缩（图中BS）。 对于砂土，临界孔隙比是一个很有意义的概念。它对于判断饱和砂土的液化及流滑，对于解释砂土中桩侧摩阻力的临界桩长等问题都有重要意义。在基础工程中，夯击、振动、挤压可使地基中松砂加密，但可能将密砂变松。可是另一方面，砂土三轴试验的条件对结果有很大影响，试样中的端部约束、膜嵌入和剪切带的形成与发展将影响试样体变，因而临界孔隙比并不是很容易准确确定的。
砂土的孔隙比对其抗剪强度指标有重大影响，不同级配的的无粘性土（包括粉土M、砂土S和砾石土G）在不同的密度（孔隙比）下的有效内摩擦角的关系见图3-3-7。
