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。
砂土低饱和度的粉土与粘性土湿陷性黄土
（3）适用范围
《建筑地基处理技术规范》中规定：垫层法
适用于淤泥、淤泥质土、湿陷性黄土、素填土、
杂填土地基及暗沟、暗塘等浅层软弱地基及不
均匀地基的处理。
5.3
5.3.1 概述
预压法
预压法又称排水固结法，指直接在天然地基或在设置有袋状砂井、 塑料排水带等竖向排水体的地基上，利用建筑物本身重量分级逐 渐加载或在建筑物建造前在场地先行加载预压，使土体中孔隙水 排出，提前完成土体固结沉降，逐步增加地基强度的一种软土地 基加固方法。 预压法由加压系统和排水系统两部分组成。加压系统通过预先 对地基施加荷载，使地基中的孔隙水产生压力差，从饱和地基中 自然排出，进而使土体固结；排水系统则通过改变地基原有的排 水边界条件，增加孔隙水排出的途径，缩短排水距离，使地基在 预压期间尽快地完成设计要求的沉降量，并及时提高地基土强度。 预压法适用于处理各类淤泥质土、淤泥及冲填土等饱和粘 性土地基。预压荷载是其中的关键问题，因为施加预压荷载后才 能引起地基土的排水固结。
(3) 降水预压加固机理
降水预压法是借助于井点抽水降低地下水位，以增加 土的有效自重应力，从而达到预压的目的。
抽水井管
抽水前水位线
抽水后水位降落线 滤水管
降水预压原理
cz
o
cz
o
原水位 原水位
z
z
(4)
电渗预压加固机理
电渗预压是在土中插入金属电极并通以直流电，由于直
流电场作用，土中的水分从阳极流向阴极，将水在阴极排除
3 应用主要有以下几个方面：
①坝基的加固及防渗 ②建筑物地基的加固 ③土坡稳定性加固 ④挡土墙后土体的加固 ⑤已有结构的加固： ⑥道路地基基础加固 ⑦地下结构的止水及加固： ⑧井巷工程中的加固及止水 ⑨动力基础的抗振加固 ⑩其他：预填骨料灌浆、后拉锚杆灌浆及钻孔灌 注桩后灌浆。
大学土力学试题及答案
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。
重庆科创学院《饱和粘性土的一维固结沉降》
适用条件：大面积均布荷载，荷载面积远大于压缩土 层厚度，地基中的孔隙水主要沿竖向渗流。
p
σz=p
p
饱和压缩层
不透水岩层
侧限应力状态
3.1.2 饱和粘性土单向渗透固结
p
h p w
h h
3.1.2.1单向渗透 固结模型：
p
p
h 0
t0
附加应力:σz=p 超静孔压:u = σz=p 有效应力:σ'=0
3.1 饱和粘性土的一维固结沉降
3.1.1
有效应力原理
3.1.2 饱和粘性土单向渗透固结 3.1.3
固结理论的应用
3.1.1 有效应力原理
土中孔隙
三相体系
土＝固体颗粒骨架 + 孔隙水 + 孔隙气体
受外荷载作 用
总应力
总应力由土骨架和土体孔隙共同承受 有效应力σ ʹ：由地基土固体颗粒骨 架传递的应力； 孔隙水应力u：通过孔隙中的水来传递 的应力。
方程求解：
u 2u Cv 2 基本微分方程： t z
t0 初始边界条件： 0 z H:
0t
z=0: u=0
t 0 z H:
u=0
u=p 微分方程的解：
u z ,t＝ 4 z
z=H: uz
2 2 m 4
Tv
m＝1，3，5，7· · · · · ·
碎石土和砂土的压缩性小而渗透性大， 在受荷后固结稳定所需的时间很短，可以认 为在外荷载施加完毕时，其固结变形就已经 基本完成。饱和粘性土与粉土地基在建筑物 荷载作用下需要经过相当长时间才能达到最 终沉降，例如厚的饱和软粘土层，其固结变 形需要几年甚至几十年才能完成。因此，工 程中一般只考虑粘性土和粉土的变形与时间 的关系。
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。
土力学试卷_百度文库.
8、在土坡稳定性分析中,安全系数κ可以表示为土体的力矩与力矩之
比。
9、朗肯土压力理论的适用条件为和。
10、饱和粘性土在局部荷载作用下,其沉降可认为是由机理不同的、和三部分组成。
二、名词解释(每题4分,共20分
1、不均匀系数
2、土的触变性
3、固结度
4、主动土压力
5、角点法
三、简答题(第1、2、3题各8分,第4题6分,共30分
D、与最小主应力面成45°+υ/2的面
8、对于同一种土,三种土压力的大小关系一般是:__________。
A、主动>被动>静止
B、被动>主动>静止
C、主动>静止>被动
D、被动>静止>主动
三、名词解释(每题3分,共18分
1、塑性指数
2、最佳含水量
3、灵敏度
4、附加应力
5、超固结比
6、地基的临塑荷载
四、计算题(第1、3题各14分,第2题10分,共38分
3、土的塑限是指土由转变为时的界限含水量,用p w表示。
4、影响基底压力的因素包括、、、等。
5、土的压缩性的原位测试主要有和。
6、饱和土体的渗透固结过程是土中的消散,增加的过程。
7、土体受剪破坏时,剪切面与大主应力作用面成角。
8、在土坡稳定性分析中,安全系数κ可以表示为土体的力矩与力矩之
比。
9、饱和粘性土在局部荷载作用下,其沉降可认为是由机理不同的、和三部分组成。
1、地基承载力的设计计算值在什么情况下需要修正?试写出修正公式及其每个物理
量的含义。2、比较三轴试验的优缺点。3、何谓先期固结压力?如何根据先期固结压力来判断天然土层固结状态?4、利用莫尔应力圆推导土的极限平衡条件。
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。
饱和粘性土地基沉降与时间的关系
饱和粘性土地基沉降与时间的关系第四节 饱和粘性土地基沉降与时间的关系前面介绍的方法确定地基的沉降量，是指地基土在建筑荷载作用下达到压缩稳定后的沉降量，因而称为地基的最终沉降量。
然而，在工程实践中，常常需要预估建筑物完工及一般时间后的沉降量和达到某一沉降所需要的时间，这就要求解决沉降与时间的关系问题，下面简单介绍饱和土体依据渗流固结理论为基础解决地基沉降与时间的关系。
一、饱和土的有效应力原理用太沙基渗透固结模型很能说明问题。
当t ＝0时，u =σ，0='σ 当t ﹥0时，u +'=σσ，0≠'σ当t ＝∞时，σσ'=，u ＝0结论：u +'=σσ'，饱和土的渗透固结过程就是孔隙水压力向有效力应力转化的过程。
在渗透固结过程中，伴随着孔隙水压力逐渐消散，有效应力在逐渐增长，土的体积也就逐渐减小，强度随着提高。
二、饱和土的渗流固结整个模型（饱和土体）⎪⎩⎪⎨⎧→→→土的渗透性活塞小孔的大小孔隙水水固体颗粒骨架弹簧三、太沙基一维渗流固结理论（最简单的单向固结）——1925年太沙基提出一．基本假设：将固结理论模型用于反映饱和粘性土的实际固结问题，其基本假设如下： 1．土层是均质的，饱和水的2．在固结过程中，土粒和孔隙水是不可压缩的； 3．土层仅在竖向产生排水固结（相当于有侧限条件）；4．土层的渗透系数k 和压缩系数a 为常数； 5．土层的压缩速率取决于自由水的排出速率，水的渗出符合达西定律；6．外荷是一次瞬时施加的，且沿深度z 为均匀分布。
二．固结微分方程式的建立在饱和土体渗透固结过程中，土层内任一点的孔隙水应力),(t z u 所满足的微分方程式称为固结微分方程式。
在粘性土层中距顶面z 处取一微分单元，长度为dz ，土体初始孔隙比为e 1，设在固结过程中的某一时刻t ，从单元顶面流出的流量为q ＋dz zq ∂∂则从底面流入的流量将为q 。
于是，在dt 时间内，微分单元被挤出的孔隙水量为：dzdt zqdt q dz z q q dQ )(])[(∂∂=-∂∂+=设渗透固结过程中时间t 的孔隙比为e t ， 孔隙体积为：dz e e Vtv11+=在dt 时间内，微分单元的孔隙体积的变化量为：dzdt e e dt dz e et dt t V dV ttt v v ∂∂+=+∂∂=∂∂=1111)1(由于土体中土粒，水是不可压缩的，故此时间内流经微分单元的水量变化应该等于微分单元孔隙体积的变化量， 即：vdV dQ =或dzdt te e dzdt z q t∂∂+=∂∂111)(即：te ez q t∂∂+=∂∂111根据渗流满足达西定律的假设zu r k z h kki VA q w ∂∂=∂∂===式中：A 为微分单元在渗流方向上的载面积，A ＝1；i ：为水头梯度，zhi ∂∂=其中h 为侧压管水头高度μ：为孔隙水压力，h r u w =根据压缩曲线和有效应力原理，dp de a -=而up u z-=-=σσ'所以： tu a t e t ∂∂=∂∂ 并令ware k Cv )1(1+= 则得t uzu Cv ∂∂=∂∂22此式即为饱和土体单向渗透固结微分方程式 。
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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。
最新文件仅供参考已改成word文本。
方便更改。