饱和粘性土
饱和粘性土的抗剪强度指标
饱和粘性土的抗剪强度指标引言饱和粘性土是一种土壤类型，具有高度的黏性和可变形性。
在土壤工程中，了解饱和粘性土的抗剪强度指标是非常重要的，这可以帮助工程师评估和设计土壤结构的稳定性。
本文将介绍饱和粘性土的抗剪强度指标以及评估和应用这些指标的方法。
饱和粘性土的抗剪强度指标饱和粘性土的抗剪强度可以通过以下指标进行评估：1. 剪切强度参数剪切强度参数描述了土壤在受到剪切力时的抵抗能力。
常用的剪切强度参数包括： - 内摩擦角（$\\phi$）：表示土壤粒子之间的内摩擦阻力。
$\\phi$ 的大小直接影响土壤的切变强度。
常用的测定方法包括剪切试验和倾斜试验。
- 剪切强度（c）：表示土壤的粘聚力。
c是土壤在没有内摩擦阻力的情况下的抵抗剪切的能力。
常用的测定方法包括直剪试验和钻孔取样。
2. 应变软化指标应变软化指标描述了土壤在受到剪切力时发生的体积收缩和强度降低现象。
常用的应变软化指标包括： - 压缩指数（Cc）：表示土壤的挤压性和压缩性。
Cc越大，土壤的体积收缩能力越强。
常用的测定方法包括压缩试验和固结试验。
- 固结指数（Cs）：表示土壤的压缩性和可塑性。
Cs越大，土壤的压缩性越强。
常用的测定方法包括固结试验和回弹试验。
3. 动态强度指标动态强度指标描述了土壤受到动态荷载或震动时的抵抗能力。
常用的动态强度指标包括： - 剪切模量（G）：表示土壤对剪切力的抵抗能力。
G可以通过动力触探试验和动力测试测定。
- 震动模数（M）：表示土壤受到震动时的刚度和能量耗散能力。
M的测定方法包括动力剪切试验和共振柱试验。
评估和应用抗剪强度指标的方法为了评估和应用饱和粘性土的抗剪强度指标，可以采用以下方法：1. 实验室试验实验室试验是评估土壤抗剪强度指标的常用方法，通过对土壤样本进行不同的试验，可以获得抗剪强度指标的参数值。
常用的实验室试验包括剪切试验、压缩试验、固结试验和动力试验等。
2. 野外观测野外观测是评估土壤抗剪强度指标的另一种方法，通过在现场进行测试和监测，可以获取土壤的实际工程性质。
高等土力学(李广信)2-5章部分习题答案
2-1.什么叫材料的本构关系？在上述的本构关系中，土的强度和应力-应变有什么联系？ 答：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。
2-7什么是加工硬化？什么是加工软化？请绘出他们的典型的应力应变关系曲线。
答：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。
加工软化也称应变软化，指材料的应力在开始时随着应变增加而增加，达到一个峰值后，应力随应变增加而下降，最后也趋于稳定。
加工硬化与加工软化的应力应变关系曲线如右图。
2-8什么的是土的压硬性？什么是土的剪胀性？答：土的变形模量随着围压提高而提高的现象，称为土的压硬性。
土的剪胀性指土体在剪切时产生体积膨胀或收缩的特性。
2-9简述土的应力应变关系的特性及其影响因素。
答：土是岩石风化形成的碎散矿物颗粒的集合体，通常是固、液、气三相体。
其应力应变关系十分复杂，主要特性有非线性，弹塑性，剪胀性及各向异性。
主要的影响因素是应力水平，应力路径和应力历史。
2-10定性画出在高围压（MPa 303<σ）和低围压（KPa 1003=σ）下密砂三轴试验的v εεσσ--)(131-应力应变关系曲线。
答：如右图。
横坐标为1ε，竖坐标正半轴为)(31σσ-，竖坐标负半轴为v ε。
2-13粘土和砂土的各向异性是由于什么原因？什么是诱发各向异性？答：粘土和砂土的各向异性是由于其在沉积过程中，长宽比大于1的针、片、棒状颗粒在重力作用下倾向于长边沿水平方向排列而处于稳定的状态。
同时在随后的固结过程中，上覆土体重力产生的竖向应力与水平土压力大小不等，这种不等向固结也造成了土的各向异性。
诱发各向异性是指土颗粒受到一定的应力发生应变后，其空间位置将发生变化，从而造成土的空间结构的改变，这种结构的改变将影响土进一步加载的应力应变关系，并且使之不同于初始加载时的应力应变关系。
土力学填空题
1. 土中固体颗粒是岩石风化后的碎屑物质，简称土粒，土粒集合体构成土的骨架。
2．按照起因地基中应力可分为自重应力和附加应力，附加应力是产生地基变形的主要原因。
3. 松砂土受剪其体积减缩，在高的周围压力作用下，无论砂土的松紧如何，受剪时都将减缩。
4．土的固结过程就是土中水在压力作用下，而土中水占体积缩小的过程。
5. 土的压缩模量是指土体在侧限条件下竖向附加应力与应变的比值，该值愈大表明土的压缩性可能越低。
6．如果试样在三轴压缩试验过程中含水量始终不变，该试验方法可能是固结不排水试验，总应力破坏包线为一条水平直线，得到的结果是土的不排水抗剪强度。
7．地基极限承载力是指地基剪切破坏发展即将失稳时所能承受的极限荷载。
8．朗肯土压力理论是根据半空间的应力状态和墙背土中各点的极限平衡条件来求解主动、被动土压力的理论。
1、地基中某点的总应力等于自重应力与附加应力之和；2、工程上按塑性指数的大小对粘性土进行分类，将粘性土分为粘土和粉质粘土；3、无粘性土坡处于极限平衡状态时，坡角与土的内摩擦角的关系是αf=45°+ψ/2 ；4、根据有效应力原理，只要土中应力路径发生变化，土体强度就发生变化；5、在双层地基中，若上层坚硬、下层软弱，则附加应力将产生应力扩散现象；6、土的压缩模量越小，其压缩性越高，土的压缩系数越大，其压缩性越高；7、已知土中某点σ1=40 kPa，σ3=20 kPa，该点最大剪应力值为20Kpa ，最大剪应力面与大主应力作用面的夹角为45 ；40，由此可推得该8、取坚硬粘土进行无侧限抗压强度试验，土样破坏时的压力为60kPa，破裂面与铅垂方向的夹角为粘土的粘聚力为25.17 kPa。
1是指Z max= 1/4b 时所对应9、对浅基础地基而言，以塑性区的最大深度Z max=0所对应的荷载被称为临塑荷载，P4的荷载；10、对一定宽度的刚性基础，控制基础构造高度的指标是刚性角；11、天然土层中同一深度处竖直面上的抗剪强度在数值上要_小于_水平面上的抗剪强度；12、对烟囱、水塔等高耸结构而言，应控制的地基变形特征是倾斜，必要时应控制平均沉降量；13、在不排水条件下饱和粘性土的孔隙压力系数B＝1，意味着改变周围压力增量只能引起孔隙水压力的变化；14、从理论上可知，一般地基承载力由三部分组成，这三部分都随土的内摩擦角的增大而增大；15、地基破坏的过程通常分为压缩阶段、_剪切阶段_和隆起阶段；16、按桩的施工方法的不同，可分预制桩和灌注桩两大类。
土力学选择题
适合考试的计算题的类型
• • • • • • • • • • 三项比例指标计算 渗流计算 应力计算 地基变形计算 抗剪强度计算 土压力计算 地基承载力计算 土坡稳定计算 基础底面积计算 桩顶作用效应计算
1. 粘性土的天然含水量增大时，随之增大的是( )。A. 塑限B. 液限C. 塑性指标D. 液性指标 2. 下列形式中土的压缩实验，( )所占的压缩量 是最大。 A. 固体土颗粒被压缩； B. 土中水及封闭气体被压缩； C. 水和气体从孔隙中被挤出； D. 土中水被挤出； 3. 灵敏度是在土的体积不变的条件下，原状土 强度与同一土经重塑后的强度之比。它表明( ) A. 粘性土结构经破坏后强度削弱的程度 B. 粘性土强度和压缩性降低的趋势 C. 无粘性土结构受扰动后强度削弱的程度
• 判断题
• 颗粒级配曲线反应了土颗粒种类组成( ) • 全补偿基础基底附加压力为零，故建筑物建成 后实际沉降量为0( ) • 描述土物理性质的三个基本试验指标是：土的 天然密度ρ，土的含水量ω，土的干密度ρsat ( ) • 饱和土的渗透固结是孔隙水压力逐渐增大，有 效应力逐渐减小的过程( ) • 土体中一点处于弹性状态时，该点处莫尔应力 圆与其抗剪强度包线相割( )
• 判断题
• 颗粒级配曲线反应了土颗粒种类组成( ) • 全补偿基础基底附加压力为零，故建筑物建成 后实际沉降量为0( ) • 描述土物理性质的三个基本试验指标是：土的 天然密度ρ，土的含水量ω，土的干密度ρsat ( ) • 饱和土的渗透固结是孔隙水压力逐渐增大，有 效应力逐渐减小的过程( ) • 土体中一点处于弹性状态时，该点处莫尔应力 圆与其抗剪强度包线相割( )
• 12. 三轴压缩试验与直接剪切试验相比较， 三轴试验( )。 • A. 试验精度较差 • B. 试样中的应力相对更加均匀 • C. 试样中的应力相对更加不均匀 • 13. 高岭石、伊里石和蒙脱石是三种主要粘 土矿物类型，其吸水后的膨胀性的大小关系 为 ( )。 • A. 高岭石＞伊里石＞蒙脱石 • B. 高岭石＞蒙脱石＞伊里石 • C. 蒙脱石＞伊里石＞高岭石
土力学题库与答案
土力学题库与答案（一）判断题1．土是由岩石经风化、剥蚀、搬运、沉积，形成的一种松散堆积物。
（√）2．土的沉积年代不同，其工程性质有很大的变化。
（√）3．土是岩石风化的产物。
（√）4．不同的风化作用形成相同性质的土。
（×）5．由于沉积年代不同、地质作用不同以及岩石成分不同，使各种沉积土的工程性质差异较大。
（√）6．风化作用是最普遍的一种地质作用，在地球上随时都在发生。
（√）7．风化作用在地表最强烈，随着深度的增加，其影响逐渐减少甚至消失。
（√）8．物理风化作用使岩石产生机械破碎，化学成分也发生变化。
（×）9．物理风化作用在昼夜温差大的地方较为强烈。
（√）10．化学风化作用没有改变岩石的化学成分。
（×）11. 氧化作用是地表的一种普遍的自然现象，是物理风化作用的主要方式之一。
（×）12. 溶解作用的结果，使岩石中的易溶物质被逐渐溶解而随水流失，难溶物质则残留于原地。
（√）13. 硬石膏变成石膏的过程是化学风化作用的结果。
（√）14. 正长石通过物理风化作用变成了高岭石。
（×）15. 水解作用是水中的H+、OH—离子与岩石中的矿物发生化学反应形成新的矿物的作用。
（√）16.土的三相比例指标可分为两种，一种是试验指标，一种是换算指标。
（√）17.土的固体颗粒构成土的骨架，骨架之间存在大量孔隙，孔隙中填充着液态水和气体。
（√）18.土中固体颗粒的大小、形状、矿物成分及粒径大小的搭配情况，是决定土的物理力学性质的主要因素。
（√）19.自然界中土颗粒都是由大小不同的土粒所组成，土的粒径发生变化，其主要性质也发生相应变化。
（√）20.良好的级配指粗颗粒的孔隙恰好由中颗粒填充，中颗粒的孔隙恰好由细颗粒填充，如此逐级填充使砂形成最松散的堆积状态。
（×）21.土中的自由水包括毛细水和结合水。
（×）22.砂土的不均匀系数C u的计算公式为d30/d60。
土质学与土力学习题库
一、填空题1、土的饱和度，为土中孔隙被水充满的 水的体积 与 孔隙体积 之比。
2、粘性土的塑性指数越大，说明土中粘粒含量越高；液性指数是用来判定土体的粘稠程度。
3、砂性土的密实度可用孔隙比、土体的相对密度和标准锤击数来判定。
4、天然状态下粘性土，通常都具有一定的结构性，当这种结构性受到破坏后，土的强度降低，压缩性增大，地基承载力降低。
5、土中各个土粒粒组的相对含量可通过粒度成分分析试验得到，若粒径级配曲线较陡，则表示土粒较均匀，土粒级配不良。
6、若砂土的相对密度0r D =，则表示砂土处于最松散状态；若1r D =，则表示砂土处于最密实状态。
7、砂土密实度按标准贯入试验锤击数可分为松散、稍密、中密和密实四种。
8、土体从半固态到可塑状态的界限含水量称为塑限，由可塑状态转到流动状态的界限含水量称为液限。
9、土中结构一般分为单粒结构、蜂窝状结构和絮状结构三种形式。
10、土中结合水有强结合水和弱自由水两种形式。
11、存在土中的液态水包括结合水和自由水两大类。
12、土孔隙中自由水的类型有毛细水和重力水。
13、实验室内对土进行颗粒级配分析，常用的分析方法有筛分法和比重计（沉降分析法）两种。
14、土的颗粒级配曲线越陡，其不均匀系数u C 值越小，表示土的颗粒级配相对均匀。
15、级配良好的土要求不均匀系数5u C ≥、曲率系数13c C ≤≤。
16、土的三相是指土中固体颗粒、土中水和土中气。
17、土的三相是指固相、液相和气相。
18、土的三个基本指标是含水量、天然密度和土体的相对密度。
19、实验室可以直接测定的指标有含水量、天然密度和土体的相对密度。
20、土的含水量指标定义为土中水的质量与土颗粒的质量之比。
21、土的孔隙比与孔隙率的换算公式是1e n e =+。
22、天然密度ρ、干密度d ρ、浮密度'ρ和饱和密度sat ρ之间的大小关系为'sat d ρρρρ>>>。
23、液限和塑限对应于圆锥仪入土深度为10mm 和2mm 时土样的含水量。
土力学题库二
。
①透水性较好； ②强度较好； ③天然含水量较小； ④压缩性较高
62. 某土样的孔隙体积等于土粒体积 0.95 倍，当孔隙为水充满时，土样的重度为多少?(若
土粒重度 rs ＝27kN/m3
。
①13.8kN/m3； ②16.3kN/m3；
③18.7 kN/m3。
63. 已知某土样的天然重度 r ＝17kN/m3：，干重度 rd ＝14.5kg/m3，饱和重度 rsat ＝18kN/m3 液性指数 IL＝0。试问该土的塑限为多少?( rw ＝10kN/m3)
①5.9％； ②17.2％； ③24.1％。
岩土工程教研室
6
《土力学》习题库
64．用于配制 1.5m3 土样，要求土样的重度为 17.5kN/m3，含水量为 30％。若土粒重度为 27kN/m3，则需要土粒体积多少？ ①0.292m3； ②0.748m3； ③0.972m3。
65．下列三个公式中，哪一个可以用来计算孔隙比 ?( rsat 、 r 、 rd 、 rs )分别表示饱和、天
21、粘性土的灵敏度主要用来评价
。
①土的结构性
②土的承载力大小
③土的密度大小
④土的冻胀性
22、渗透系数越大，说明 ①含水层颗粒越粗 ③地下水位变化越大
。 ②静水压力越大
④水力梯度越大
23、当砂类土或砾类土的不均匀系数 Cu 同时满足下列
砂或良好级配砾。
①Cu＞5，Cc＝1～3
②Cu≥5，Cc＝1～3
48、确定塑性指数时，液限以76克圆锥仪入土深度多少毫米为准
？
① 10mm 或 17mm ② 8mm
③2mm
④5mm
49、填土工程中常用相对密实度 Dr 控制质量，一般要求
土的抗剪强度
七 土的抗剪强度一、填空1、无粘性土的抗剪强度来源于__________，粘性土的抗剪强度来源于________和___________。
2.粘性土抗剪强度库仑定律的总应力的表达式f τ=___________，有效应力的表达式f τ=____________。
3.剪切试验按排水条件不同，划分为_________，__________，_________；一般________的指标比__________的指标小。
4.饱和粘性土的固结度=U __________，也可以表示成=U __________，随着固结度的提高，饱和粘性土的抗剪强度__________。
5.无粘性土的抗剪强度公式是____________，其中σ是___________应力。
6.地基为厚粘土层，施工速度快，应选择_____________抗剪强度指标。
7.某些工程施工工期较长，能固结排水，当工程完工后，使用荷载短期内突增，宜选择__________试验的抗剪强度指标。
8.土体的剪应力等于土的抗剪强度时的临界状态称之为土的___________的状态。
9.土的抗剪强度指标是____________，测定抗剪强度指标的工程用途是_____________。
10.破裂角指的是___________与____________的夹角，其大小为______________。
11.十字板剪切试验适用于原位测定___________土的抗剪强度，测得的土体相当于___________实验条件下的抗剪强度指标。
答案：1.土颗粒间的摩擦及啮合，土粒间的胶结，土粒间的摩擦力2.ϕσtan +c 、ϕμσ'-+'tan )(c3.快剪、慢剪、固结快剪、快剪、慢剪4.σσ'、∞S S t ，增长 5．ϕσtan ，正 6.快剪 7.固结快剪 8.极限平衡 9.C 和ϕ ，强度及稳定性验算 10破裂面，大主应力作用面，245ϕα+= 11.饱和软粘土，不排水剪 二、选择题1 某房屋地基为厚黏土层，施工速度快，则在工程上地基土抗剪强度指标宜用下列哪种试验确定？（ ）。
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高教授：您好。
首先向您请教关于土饱和的概念。
饱和粘性土是指饱和度Sr>80%的土，还是位于地下水位以下的土？
我上学时一本老教材中说0<Sr<50%的土为稍湿，50%≤Sr≤80%的土为很湿，Sr>80%的土为饱和，若根据此定义，则一般粘性土基本上都是饱和的。
后来的土力学和有关规范中则均无此定义，不知如何判别土的饱和与非饱和？
第二，非饱和粘性土须做无侧限抗压强度试验，则其φ=0，而一般认为只有饱和软粘土的φ=0（土力学教材），非饱和粘性土φ=0（做无侧限抗压求得）学生感到疑惑，不知该如何去理解？
第三，用理论公式计算地基承载力时，Ck,φk的取值，规范规定应根据基底下地层组合并结合地区经验综合确定。
当基础持力层为多层土时（这种情况较为普遍）Ck,φk该如何取值？我查过多本土力学教材，均未找到明确答案。
只记得有一本书中说可以用加权平均法取值。
请教高教授，此种情况Ck,φk到底该如何取值？加权平均是按土层厚度加权平均吗？盼望高教授指点迷津。
1.地下水位以下的土肯定是饱和的，饱和度应当是100％，但实际取土样试验的结果往往达不到100％，一般98％或99％，这主要是取土卸荷过程中，土样的体积膨胀，孔隙中进了空气所致，如果饱和度非常低，这可能那个环节上存在问题，需要分析处理；
2.在地下水位以上的土，如处在毛细饱和带内，则也是饱和的，饱和度不一定是100％，而且饱和度随据地下水面距离的增大而降低；
3.在实用层面上，规范将饱和度大于一定数值的土称为饱和土；
4.在试验的层面上，如果对饱和土做试验，要求将土样饱和，达到100％的饱和度，然后进行固结不排水剪或者不固结不排水剪，其目的是为了恢复到土的原位物理状态和原位应力状态；
5.如果达不到饱和的要求，则不固结不排水剪的摩尔包线就不是水平的，这个倾角并不是内摩擦角，因为在不同的周围压力下，由于土孔隙水中的气泡压缩而使土样的体积压缩，几个试样的物理状态已经发生了变化，由不同状态的摩尔圆的连线不是摩尔包线，由此引起的强度提高反映了土的物理状态的影响；
6.从上述观点出发，对于非饱和土，不能套用饱和土的概念，固结这个词就不适用了，三轴试验时，固结不排水剪和不固结不排水剪都不适用于非饱和土。
非饱和土试验时应当保持原来的含水量，同时测定孔隙水压力和孔隙气压力。
7.用直接剪切试验，对于非饱和土，不能注水饱和，在保持天然含水量的条件下进行试验，可以求得内摩擦角和粘聚力；
8.如果对非饱和土一定要做不固结不排水试验，那只能用无侧限试验去替代它。
第一个问题：评价是否饱和当然是采用饱和度来评价了。
但粘性土一般不必评价它的饱和与不饱和。
勘察规范粘性土描述内容中的“状态”指的是塑性。
早期的饱和度是用来评价砂土的，若一定要评价粘性土可参考砂土评价指标进行。
第二个问题：无侧限抗压强度试验是建立在饱和粘性土条件下的，不适用于非饱和土。
由于无侧限抗压试验σ3=0，只能做一个莫尔圆，因此，通常令φ=0。
如果试样破坏时有明显的破坏面，可实测破坏面的倾角α，然后近似计算φ。
计算公式：τ=1/2σ1sin2αα=45+φ/2
如果必须做，就在天然状态下做，千万不要饱和后再做。
但同时应测定孔隙水压力和孔隙气压力，然后利用相应公式计算。
φ可按上述测定破坏面的倾角后近似计算。
第三个问题：可以用厚度加权平均计算。
但由于这是力学指标，计算公式中φ是以正切
值形式出现的，因此计算时按各层正切值计算后，再反算综合的φ。
计算厚度一般仅限于压缩深度范围内，设计规范规定是按一倍短边深度计算。
计算标准值的目的是为了确定压缩范围内的承载力，这也就是起决定作用的综合的地基承载力。