土力学习题及答案-第七章

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。

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。

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。

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？

抗剪强度的因素有哪些？

大剪应力面是否就是剪切破裂面？二者何时一致？

不同的试验方法会有不同的土的强度，工程上如何选用？

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？

强度指标是什么?通常通过哪些室内试验、原位测试测定?

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？仪的优缺点。【三峡大学2006年研究生入学考试试题】

切破坏的极限能力称为土的___ _ ____。

的抗剪强度来源于____ _______。

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。

剪强度库仑定律的总应力的表达式，有效应力的表达式。

剪强度指标包括、。

含水量越大，其内摩擦角越。

某点，，该点最大剪应力值为，与主应力的夹角为。

粘性土，若其无侧限抗压强度为，则土的不固结不排水抗剪强度指标。

某点，，该点最大剪应力作用面上的法向应力为，剪应力为。

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。

学2005年招收硕士学位研究生试题】

按排水条件可分为、、三种。

险截面与大主应力作用面的夹角为。

的摩尔应力圆与抗剪强度包线相切，表示它处于状态。

聚力（大于、小于、等于）零。

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 ( )。面上的剪应力都小于土的抗剪强度

面上的剪应力超过了土的抗剪强度

点所代表的平面上，剪应力正好等于抗剪强度

剪应力作用面上，剪应力正好等于抗剪强度

发生剪切破坏时，破裂面与小主应力作用面的夹角为( )。

(B) (C) (D)

发生剪切破坏时，破裂面与大主应力作用面的夹角为( )。

(B) (C) (D)

的特征之一是( )。

数 (B)孔隙比 (C)灵敏度较高(D)粘聚力

响土的抗剪强度的因素中，最重要的因素是试验时的( )。

件（B）剪切速率 (C)应力状态 (D)应力历史

中正确的是( )

剪强度与该面上的总正应力成正比

剪强度与该面上的有效正应力成正比

裂面发生在最大剪应力作用面上

与小主应力作用面的夹角为

土的不排水抗剪强度等于其无侧限抗压强度试验的（）。

(B)1倍(C)1/2倍 (D)1/4倍

灵敏度可用（）测定。

切试验 (B)室内压缩试验 (C)标准贯入试验(D)十字板剪切试验土的抗剪强度指标（）。

条件有关 (B)与基础宽度有关

时的剪切速率无关 (D)与土中孔隙水压力是否变化无关

限抗压强度试验可以测得粘性土的（）。

(B)和(C)和 (D)和

破坏通常是由于（）。

力大于土的抗压强度所致

拉强度过低所致

点的剪应力达到土的抗剪强度所致

剪应力作用面上发生剪切破坏所致

在现场原位进行的。

切试验 (B)无侧限抗压强度试验

剪切试验 (D)三轴压缩试验

试验的主要优点之一是（）。

格控制排水条件 (B)能进行不固结不排水剪切试验

设备简单 (D)试验操作简单

压强度试验属于（）。

不排水剪 (B)固结不排水剪 (C)固结排水剪 (D)固结快剪

切试验属于（）。

不排水剪 (B)固结不排水剪 (C)固结排水剪 (D)慢剪

切试验常用于测定（）的原位不排水抗剪强度。

(B)粉土 (C)粘性土(D)饱和软粘土

度快.地基土的透水性低且排水条件不良时，宜选择（）试验。

不排水剪 (B)固结不排水剪 (C)固结排水剪 (D)慢剪

试验在不同排水条件下得到的内摩擦角的关系是（）。

(B)

(D)

试样进行无侧限抗压强度试验，测得其无侧限抗压强度为40kPa，则该土的不排水抗剪强度为（）。

(B)20kPa (C)10kPa (D)5kPa

板剪切试验得到的强度与室内哪一种试验方法测得的强度相当？（）

(B)固结快剪(C)快剪

切过程中，其应力-应变曲线具有峰值特征的称为（）。

化型 (B)加工硬化型 (C)塑性型

土样的三个饱和试样进行三轴不固结不排水剪切试验，其围压分别为50、100、150kPa，最终测得的强度有何区别？（）。大，强度越大

大，孔隙水压力越大，强度越小

无关，强度相似

和一个松砂饱和试样，进行三轴不固结不排水剪切试验，试问破坏时试样中的孔隙水压力有何差异？（）

(B)松砂大 (C)密砂大

中，正确的是( )。

度破坏是由于土中某点的剪应力达到土的抗剪强度所致

生强度破坏时，破坏面上的剪应力达到最大值

剪强度就是土体中剪应力的最大值

土和无粘性土具有相同的抗剪强度规律

中，正确的是( )。

剪强度包线与摩尔应力圆相离时，土体处于极限平衡状态

剪强度包线与摩尔应力圆相切时，土体处于弹性平衡状态

剪强度包线与摩尔应力圆相割时，说明土体中某些平面上的剪应力超过了相应面的抗剪强度

剪强度包线与摩尔应力圆相离时，土体处于剪坏状态

验中，实际土样剪切面上的正应力：

不变 (B)逐渐减小(C)逐渐增大

直接剪切试验的叙述中，正确的是( )。

沿最薄弱的面发生剪切破坏(B)剪切面上的剪应力分布不均匀

面上的剪应力分布均匀 (D)试验过程中，可测得孔隙水压力

实质上是土的抗剪强度，下列有关抗剪强度的叙述正确的是( )。

的抗剪强度是由内摩擦力和粘聚力形成的

、粘性土的抗剪强度是由内摩擦力和粘聚力形成的

的抗剪强度是由内摩擦力形成的

向应力一定的条件下，土的粘聚力越大，内摩擦力越小，抗剪强度愈大

三轴压缩试验的叙述中，错误的是( )。

压缩试验能严格地控制排水条件

压缩试验可量测试样中孔隙水压力的变化

过程中，试样中的应力状态无法确定，较复杂

面发生在试样的最薄弱处

时，最小主应力方向和破裂面的夹角为

(B) (C)

压强度试验适用于( )的抗剪强度指标的测定。

(B)粘性土 (C)粉土(D)饱和粘性土

土的抗剪强度指标( )。

水条件无关 (B)与排水条件有关

中孔隙水压力的变化无关 (D)与试验时的剪切速率无关

剪强度表达式为：

几项中，全部是土的抗剪强度指标的是( )。

c (B)σ、(C)c、? (D)σ、?

大的饱和软粘性土层上修建筒仓建筑时，对土的抗剪强度宜采用（）

水剪(B)固结不排水剪(C)排水剪

土三轴不排水试验中，围压越大，则测出的不排水强度（）。

(B)越小(C)不变

土样的破坏面在上下剪切盒之间，三轴试验土样的破坏面？（）【湖北工业大学2005年招收硕士学位研究生试卷】样顶面夹角呈面(B)与试样顶面夹角呈

样顶面夹角呈

土的不固结不排水强度主要取决于( )【三峡大学2006年研究生入学考试试题】

大小(B)土的原有强度 (C)孔隙压力系数大小 (D)偏应力大小

错题

试验的优点是可以严格控制排水条件，而且设备简单.操作方便。

剪强度由摩擦力和粘聚力两部分组成。

切试验不能用来测定软粘土的灵敏度。

粘土，常用无侧限抗压强度试验代替三轴仪不固结不排水剪切试验。

问题实质上就是土的抗剪强度问题。

程中，代表土中某点应力状态的莫尔应力圆不可能与抗剪强度包线相割。

体处于不排水状态时，可认为土的抗剪强度为一定值。

质外，试验时的剪切速率是影响土体强度的最重要的因素。

应力面成的平面上剪应力最大，故该平面总是首先发生剪切破坏。

大主应力作用线的夹角为。

取得原状土样的土类，如在自重作用下不能保持原形的软粘土，其抗剪强度的测定应采用现场原位测试的方法进行。度很快的砂土地基，宜采用三轴仪不固结不排水试验或固结不排水试验的强度指标作相关的计算。

不排水剪切试验得到的指标称为土的不排水抗剪强度。

然状态的砂土常根据标准贯入试验锤击数按经验公式确定其内摩擦角。

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

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

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性土试样在三轴仪中进行固结不排水试验，施加周围压力，试样破坏时的主应力差，测得孔隙

，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破坏面发生在的平面而不发生在最大剪应力的作用面？

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，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。

.，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

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

，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？

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

排水抗剪强度。

缩系数为，强度指标，。若作用在土样上的大小主应力分别为和，问该土样是否破坏

，该土样能经受的最大主应力为多少？

中一点的大主应力为，地基土的粘聚力和内摩擦角分别为和。求该点的抗剪强度。

和土样，已知土的抗剪强度指标为，；，；，，则：

该土样在作用下进行三轴固结不排水剪切试验，则破坏时的约为多少？

，，时土样可能破裂面上的剪应力是多少？土样是否会破坏？

性土由无侧限抗压强度试验测得其不排水抗剪强度，如对同一土样进行三轴不固结不排水试验，问：

施加围压，轴向压力，该试样是否破坏？

加围压，若测得破坏时孔压系数，此时轴向压力和孔压多大？

坏面与水平面的夹角。

地基上修筑一土堤，软土的不排水强度参数，，土堤填土的重度为，试问土堤一次性堆高最多能达到几系数伟2.0，太沙基承载力公式中）

样在的三轴室压力作用下完全排水固结，然后关闭排水阀门，将三轴室压力升至，再增加偏压力直至试样有效粘聚力，有效内摩擦角，孔隙压力系数，，试确定破坏时的偏应力。

土地基，，，，，，静止侧压力系数，地下水位在地基表面处。载，试求地基中距地面5米深度处.与水平面成550角的平面上且当土的固结度达到90%时，土的抗剪强度是多少？强度的净增

粘性土地基的有效重度为，静止侧压力系数为，有效粘聚力为，有效内摩擦角为，地下水位与地面齐平。当地面承受宽度

时，荷载中心点下深度为的点在不排水条件下剪切破坏，此时，孔隙水压力值为。

出点在原始应力状态下和破坏时的总应力圆和有效应力圆，以及相应的莫尔破坏包线示意图；

明该地基土的不排水抗剪强度的表达式可以写成：

基中任一点由引起的附加主应力为：

——该点到均布条形荷载两端的夹角。

粘性土地表瞬时施加一宽度为的均不条形荷载，引起荷载中心线下深度处点的孔隙水压力增量

压力系数，饱和重度，有效应力指标，。地下水位在地表。试计算点在时间

剪切破坏。

行直剪试验，在法向压力为100、200、300、400kPa时，测得抗剪强度分别为52、83、115、145kPa，试求：（a）用作图法确定c和；（b）如果在土中的某一平面上作用的法向应力为260kPa，剪应力为92 kPa，该平面是否会剪切破坏？为什么？

性土无侧限抗压强度试验的不排水抗剪强度，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

的轴向压力作用下发生破坏？

样在三轴仪中进行固结不排水试验，破坏时的孔隙水压力为，两个试件的试验结果为：

用作图法确定该黏土试样的；（b）试件Ⅱ破坏面上的法向有效应力和剪应力；（c）剪切破坏时的孔隙水压力系数A

性土在三轴仪中进行固结不排水试验，得，如果这个试件受到和的作用，测得孔隙，问该试件是否会破坏？为什么？

结饱和黏性土试样进行不固结不排水试验得，对同样的土进行固结不排水试验，得有效抗剪强度指标

排水条件下破坏，试求剪切破坏时的有效大主应力和小主应力。

中的黏土层，如果某一面上的法向应力突然增加到200kPa，法向应力刚增加时沿这个面的抗剪强度是多少？经很长时间后这个面抗

试样由固结不排水试验得出有效抗剪强度指标，如果该试件在周围压力下进行固结排水试验至破

主应力。

习题参考答案

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

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 shear

test)

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 undrained test)

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，

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 undrained

test)

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, slow

shear 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,

consolidation

drained 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。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，

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

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

的实用性：

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。

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力法进行分析。

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(或直果。

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

隙压力系数A为在偏应力增量作用下孔隙压力系数，孔隙压力系数B为在各向应力相等条件下的孔隙压力系数，即土体在等向压缩应量所引起的孔隙压力增量。

验中，先将土样饱和，此时B=1，在UU试验中，总孔隙压力增量为：；在CU试验中，由于试样在作

，于是总孔隙压力增量为：

）土的抗剪强度不是常数；（2）同一种土的强度值不是一个定值；（3）土的抗剪强度与剪切滑动面上的法向应力相关，随着的

）土的基本性质，即土的组成、土的状态和土的结构，这些性质又与它的形成环境和应力历史等因素有关；（2）当前所处的应力状种类和试验方法；（4）试样的不均一、试验误差、甚至整理资料的方法等都会影响试验的结果。

1）根据土体的极限平衡理论可知，土中某点，该点即处于极限平衡状态，它所代表的作用面即为土体的剪切破裂面，且

。另外，根据静力平衡条件，可得作用于土体某单元体内与大主应力作用面成角任意方向平面上的法向正应力和剪应

，，要使该平面上的剪应力达到最大值，必须使，即。所以，用面与大主应力作用面的夹角是。显然，，所以土体的最大剪应力面不是剪切破裂面。（2）对于饱和软粘土，在摩擦角，此时成立，即土体的最大剪应力面即为剪切破裂面。

接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验、现场十字板剪切试验

速度较快，而地基土的透水性和排水条件不良时，可采用三轴仪不固结不排水试验或直剪仪快剪试验的结果；如果地基荷载增长速

性不太小（如低塑性的粘土）以及排水条件又较佳时（如粘土层中夹砂层），则可以采用固结排水或慢剪试验结果；如果介于以上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标时还应结合工程经验。

性土的抗剪强度表达式：；粘性土的抗剪强度表达式：。同一土样的抗剪强度不是一个定值，因为它排水条件不同的影响。

的抗剪强度指标：土的粘聚力、土的内摩擦角。室内试验有：直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验；十字板剪切。

轴压缩试验按排水条件的不同，可分为不固结不排水剪.固结不排水剪和固结排水剪三种试验方法。工程应用时，当地基土的透水性工速度较快时，可选用不固结不排水剪切试验指标；当地基土的透水性和排水条件较好而施工速度较慢时，可选用固结排水剪切试水性和排水条件及施工速度界于两者之间时，可选用固结不排水剪切试验指标。

点：简单易行，操作方便；缺点：①不能控制试样排水条件，不能量测试验过程中试件内孔隙水压力变化。②试件内的应力复杂，试件先在边缘剪破，在边缘发生应力集中现象。③在剪切过程中，应力分布不均匀，受剪面减小，计算抗剪强度未能考虑。④人为剪切面，该面未必是试样的最薄弱面。

的滑动摩擦以及凹凸面间的镶嵌作用所产生的摩阻力

；

；内摩擦角

∵，当时，最大。

当时，最大，此时，

的平面上剪应力虽然为最大，但相应的抗剪强度更大。

。

，所以该平面会发生剪切破坏。

上

剪应力作用面上

粘性土进行固结不排水剪切试验时，。

的有效正应力和剪应力分别为：

样未达到极限平衡状态。

平衡条件：

即

..代入上式，得

（不会破坏）

（不会破坏）

（不会破坏）

，

平衡条件，有

代入上式，得

载前

结度达90%时

（不会破坏）

（不会破坏）

法（如上图）土样的抗剪强度指标c=20kPa和

所以，未破坏。

：破坏线是一水平直线，即在剪应力最大的作用平面上发生剪切破坏(特殊)

(参见书P192，公式7-14)

用作图法(见下图)确定该黏土试样的

不排水试验中，，于是有(见P195公式7-29)

，所以，不会破坏。

不固结不排水，见下图，知??①

水，见上图，知??②

时，瞬间相当于不排水条件

，任何面的抗剪强度均为

，，相当于排水条件，但又由于很接近，故用CU的指标进行计算：满足

：CU和CD中的很接近