第六章土的抗剪强度

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。

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清华大学高等土力学复习题

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高等土力学

第一章土的物质构成及分类

1蒙脱石和伊利石晶胞结构相同，但蒙脱石具有较大的胀缩性，为什么？

2用土的结构说明为什么软粘土具有较大流变特性，原生黄土具湿陷性？

3试述非饱和土中水的迁移特征及控制迁移速率的主要因素？

4非饱和土中水的运移规律与饱和土中水的渗透规律有什么不同？

试述非饱和土和饱和土中孔隙水迁移规律的异同点？

5X射线衍射法是怎样分析粘土矿物成份的？

6粘土表面电荷来源有哪几方面利用粘粒表面带电性解释吸着水（结合水）形成机理

7非饱和土中土水势以哪种为主如何测定非饱和土的土水势大小

8非饱和土中的土水势主要由哪个几个部分组成非饱和土中水的迁移速率主要与哪几种因素有关

9请用粘性土的结构解释粘性土具有可塑性而砂土没有可塑性的机理。

10试简明解说土水势的各分量？

11土的结构有哪些基本类型各有何特征

12分散土的主要特征是什么为什么有些粘性土具有分散性

13粘性土主要有哪些性质，它们是如何影响土的力学性质的？

14为什么粘土颗粒具有可塑性、凝聚性等性质，而砂土颗粒却没有这些性质？

15非饱和粘性土和饱和的同种粘性土（初始孔隙比相同）在相同的法向应力作用下压缩，达到稳定的压缩量和需要的时间哪个大，哪个小，为什么？

16粘土的典型结构有哪几种，它们与沉积环境有什么联系，工程性质方面各有何特点？

17粘性土的结构与砂土的结构有什么不同？

18为什么粘性土在外力作用下具有较大流变特性？

19粘土矿物颗粒形状为什么大都为片状或针状，试以蒙脱石的晶体结构为例解释之。

第二章土的本构关系及土工有限元分析

1中主应力对土体强度和变形有什么影响？分别在普通三轴仪上和平面应变仪上做试验，保持σ3为常量，增加σ1－σ3所得应力应变关系曲线有何不同所得强度指标是否相同

三种土的抗剪强度指标试验方法

建材发展导向

2018年第07期10土的抗剪强度指土体对外加荷载产生的剪应力的极限抵抗能力，包括内摩擦力和内摩擦角。在工程实践中，根据土的抗剪强度的大小，确定建筑物地基所能承载的最大荷载。通常反映为土工构造物的稳定性问题，挡土墙、地下结构等周围土体的土压力问题，以及地基承载力问题。测定土的抗剪强度指标的试验有多种，主要包括室内试验和原位试验。土的抗剪强度受多种因素的影响，包括土体矿物组成、含水量、土体结构、原始密度等，所以准确测定土的抗剪强度具有一定难度，在试验中必须保证所测的土体试样的应力条件和排水情况接近于实际状态。就目前所有土的抗剪强度的检测试验中，剪切试验能较好地模拟土体在实际工程中受力情况，常用的室内试验包括直接剪切试验、三轴压缩试验和无侧限抗压强度试验。1　直接剪切试验直接剪切试验较为简单，由于直剪仪的构造不能任意控制试样的排水情况，为了考虑到实际情况，分为快剪、固结快剪和慢剪三种方法来模拟实际工程中的排水条件。1.1　试验步骤快剪试验。试验是在试样上施加竖向力后，立即施加速率为0.8mm/min的水平剪应力。由于剪切速率较快，可近似认为试验过程中没有排水固结，得到的抗剪强度指标用Cq和φq表示。固结快剪试验。首先在试样上施加竖向力后，经充分排水固结后，在不排水的条件下施加速率为0.8mm/min的水平剪应力，近似模拟不排水剪切过程，得到的抗剪强度指标用Ccq和φcq表示。慢剪试验。慢剪试验与直剪、固结快剪试验一样先在试样上施加竖向力，然后使试样充分排水固结，再以速率小于0.02mm/min的水平剪切力，整个过程中试样始终保持充分排水和形变状态，得到的抗剪强度指标用Cs和φs表示。1.2　试验特点直接剪切仪具有构造简单、设备简单、操作方便等优点，三种土的抗剪强度指标试验方法陆锦宇（重庆交通大学国际学院　土木工程系，重庆　400074）摘　要：针对土的抗剪强度介绍了三种常用的试验方法，包括直接剪切试验、三轴压缩试验和无侧限抗压强度试验，分析各试验的特点，为土工建筑物的稳定性提供了土的强度指标。关键词：土力学，抗剪强度

土力学习题土力学经典试题土力学名词解释简答题

土力学习题土力学经典试题土力学名词解释简答题第一章土的物理性质及分类

简答题

1.何谓土粒粒组，划分标准是什么，答:粒组是某一级粒径的变化范围。粒组划

分的标准是粒径范W和土粒所具有的一般特征，粒径大小在一定范W内的土粒，其矿物成分及性质都比较接近，就划分为一个粒组。

2?无粘性土和粘性土在矿物成分、土的结构、物理状态等方面，有何?要区别,

答:无粘性土和粘性土作为工程中的两大土类，在矿物成分、土的结构和物理状态方面存在着差异。？矿物成分:无粘性土一般山原生矿物组成，颗粒较粗;粘性土一般山次生矿物组成，化学稳定性差，颗粒较细。？土的结构:从土的结构上看，无粘性土颗粒较粗，土粒之间的粘结力很弱或无粘结，往往形成单粒结构。粘性土颗粒较细，呈现具有很大孔隙的蜂窝状结构或絮状结构，天然状态下的粘性土，都具有一定的结构性、灵敏度和触变性。？物理状态:无粘性土的工程性质取决于其密实度，而粘性土的工程性质取决于其软硬状态及土性稳定性。3?粘性土的软硬状态与含水量有关，为什么不用含水量直接判断粘性土的软硬状态，答:粘性土颗粒很细，所含粘上矿物成分较多，故水对其性质影响较大。当含水量较大时，土处于流动状态，当含水量减小到一定程度时，粘性土具有可塑状态的性质，如果含水量继续减小，上就会由可塑状态转变为半固态或固态。但对于含不同矿物成分的粘性土，即使具有相同的含水量，也未必处于同样的物理状态，因为含不同矿物成分的粘性土在同一含水量下稠度不同。在一定的含水量下，一种土可能处于可塑状态, 而含不同矿物颗粒的另一种粘性土可能处于流动状态。因此，考虑矿物成分的影响，粘性土的软硬状态不用含水量直接判断。

第二章土的渗流简答题

1.简述达西定律应用于土体渗流的适用范W。答:达西定律是描述层流状态下

渗流流速与水头损失关系的规律，只适用于层流范土中渗流阻力大，故流速在一般W况下都很小，绝大多数渗流，无论是发生于砂土中或一般的粘性土中，均属于层流范围，故达西定律均可适用。但对粗粒土中的渗流，水力坡降较大时，流态已不再是层流而是紊流，这时，达西定律不再适用;对粘土中的渗流，当水力坡降小于起始坡降时，采用达西定律是不适宜的，达西定律适用于水力坡降大于起始坡降的请况。

影响土体抗剪强度的因素有哪些？

（一）土的组成、原始密度、孔隙比及含水量等因素

土的组成包括有颗粒级配、颗粒棱角、矿物类别等。一般级配良好的土，由于粒间接触多，比均匀士的咬合作用强，并且每一接触压力都比均匀土小，因而颗粒破碎要少，其内摩擦角比均匀土的大。另外，土粒越大，形状越不规则，表面越粗糙，则抗剪强度越大。

土的原始密度越大，土粒间的咬合作用力越强，受剪时首先须克服咬合作用，才能产生相对猾动。此外，土的密度大也意味着土粒间的孔隙小，接触紧密，原始内聚力较大。所以土的原始密度越高，其抗剪强度越大。

土体的初始孔隙比越小，颗粒越紧密，咬合摩擦力越大，受剪破坏时所需的能量也越大。

土的含水量对抗剪强度的影响亦不容忽视。当含水量增加时，水分在较大土粒表面形成润滑剂，使摩阻力减小；对细小的粘土粒，使其结合水膜变厚，从而降低土的粘聚力。

（二）土的结构性

在实际取样试验过程中，肯定存在取样扰动。试验表明，重塑土样在重塑作用下，原来由土骨架承受的有效应力大部分转由孔隙水承担，因而二者的有效应力极不相同，形成较大的强度差异；另外，土的结构破坏使土丧失固化内聚力，所以原状土的抗剪强度高于同样密度和含水量的重塑土。

（三）应力历史

土的受荷过程不同所造成的土体受力历史状态不一，对强度的试验结果有影响。

另外还有加荷条件、土的各向异性、应变强度软化、时间因素、环境条件等因素，都会对土的抗剪强度带来影响。

各类土体抗剪强度标准

土的抗剪强度指标包括土的黏聚力和土的内摩擦角。这些指标是通过试验得出的，反映了土的抗剪强度的高低。具体来说，土的抗剪强度是土体抵抗剪切破坏的能力，其大小与土的黏聚力和内摩擦角有关。

土的黏聚力是由于粘土颗粒之间的胶结作用、结合水膜以及分子引力作用等引起的，而内摩擦角则反映了土的摩阻性质，其大小取决于土粒间的摩阻力和连锁作用。

对于不同类型的土，其抗剪强度标准也会有所不同。例如，粉土的内摩擦角一般为18～25°，粘聚力一般为5～10KPa；而圆粒土的内摩擦角一般为18～22°，粘聚力非常小，可以看做0。

此外，土的抗剪强度还会受到其他因素的影响，如土的密度、颗粒的粗糙度和粒径级配的均匀性等。因此，在实际工程中，需要根据具体情况进行试验和分析，以确定各类土体的抗剪强度标准。

总的来说，土的抗剪强度标准是一个复杂的问题，需要考虑多种因素。在实际工程中，需要结合具体情况进行试验和分析，以确定各类土体的抗剪强度指标，为工程设计和施工提供可靠的依据。

土力学全知识点

第一章：土的物理性质及工程分类

第二节、粒度成分的表示方法

土的粒度成分是指土中各种不同粒组的相对含量(以干土质量的百分比表示)，它用以描述土中不同粒径土粒的分布特征。

常用的粒度成分的表示方法有表格法、累计曲线法和二角坐标法。

2)累计曲线法：是——种图示的方法，通常用半对数纸绘制，横坐标(核对数比例尺)表示某—粒径，纵坐标表示小于某一粒径的土粒的百分含量。

级配的指标：

不均匀系数 Cu=d60÷d10

曲率系数Cs=d302／﹙d60×d10﹚

式中：d10、d20、d60—分别相当于累计百分含量为10％、30％和60％的粒径，d10称为有效粒径；d60称为限制粒径。

不均匀系数Cu反映大小不同粒织的分布情况，Cu<5的土称为匀粒土，级配不良；Cu越大，表示粒组分布范围比较广，Cu>=5,Cs=1~3的土级配良好。但如cu过大，表示可能缺失中间粒径，属不连续级配，故需同时用曲率系数来评价。曲率系数则是报述累计曲线整体形状的指标。

土粒的形状

土粒形状对丁土的密实度和十的强度有显著的影响，棱角状的颗粒互相嵌挤咬合形成比较稳定的结构．强度较高；磨圆度好的颗粒之间容易滑动，土体的稳定性比较差

用体积系数和形状系数描述土粒形状

体积系数Vc=6V/﹙πdm3﹚

式中：V———土粒体积(mm3)；

dm——土粒的最大粒径(mm)。

V愈小，土粒愈接近于圆形。圆球状的Vc＝1,立方体的Vc＝o．37：棱角状的土粒Vc更小

形状系数F

F=AC/B2

式中：A、B、C分别为土粒的最大、中间和最小粒径

第三节土的三相比例指标

一、试验指标

1．土的密度是单位体积土的质量，ρ=m／V

由土的质量产生的单位体积的重力称为重力密度γ，简称为重度γ=ρg=W／V

2.土粒比重Gs 土粒质量ms同体积4℃时纯水的质量之比Gs=ms／﹙Vsρw1﹚=ρs／ρw1

河海大学_土力学_课后习题答案

思考题2 2-1

土体的应力，按引起的原因分为自重应力和附加应力两种；按土体中土骨架和土中孔隙（水、气）的应力承担作用原理或应力传递方式可分为有效应力和孔隙应（压）力。有效应力是指由土骨架传递（或承担）的应力。

孔隙应力是指由土中孔隙流体水和气体传递（或承担）的应力。自重应力是指由土体自身重量所产生的应力。

附加应力是指由外荷（静的或动的）引起的土中应力。

2-2 自重应力是指由土体自身重量所产生的应力。

由静水位产生的孔隙水应力称为静孔隙水应力。

土体自重应力应由该点单位面积上土柱的有效重量来计算，如果存在地下水，且水位与地表齐平或高于地表，则自重应力计算时应采用浮重度，地下水位以下的土体中还存在静孔隙水应力。

2-3 附加应力是指由外荷（静的或动的）引起的土中应力。

空间问题有三个附加应力分量，平面问题有两个附加应力分量。

计算地基附加应力时，假定地基土是各向同性的、均匀的、线性变形体，而且在深度和水平方向上都

是无限的。 2-4 实际工程中对于柔性较大（刚度较小）能适应地基变形的基础可以视为柔性基础。

对于一些刚度很大不能适应地基变形的基础可视为刚性基础。

柔性基础底面压力的分布和大小完全与其上的荷载分布于大小相同；刚性基础下的基底压力分布随上部荷载的大小、基础的埋深和土的性质而异。

2-5 基地中心下竖向附加应力最大，向边缘处附加应力将减小，在基底面积范围之外某点下依然有附

加应力。

如果该基础相邻处有另外的荷载，也会对本基础下的地基产生附加应力。

2-6 在计算地基附加应力时，假定地基土是各向同性的、均质的、线性变形体，而且在深度的水平方

向上都是无限的，这些条件不一定同时满足，因而会产生误差，所以计算结果会经常与地基中实际的附加应力不一致。

06.注册岩土--土力学重点知识笔记整理第六章

第六章挡土结构物上的土压力

1、静止土压力：墙在墙后填土的推力作用下，不产生任何移动或转动时，墙体背后的土压力称为静止土压力。

（1）静止土压力计算：

（2）静止侧压力系数：对于无粘性土或正常固结黏土：（经验公式）；对于超固结黏土：；式中：为超固结黏土的，为正常固结黏土的；为超固结比；为经验系数，一般取值为0.4~0.5，塑性指数小的取大值；

存在问题：超固结黏土的上式如何推导的？超固结土具体是如何影响土体的侧压力的和值的、？

2、主动土压力：墙体在土压力的作用下向远离填土方向移动，墙后土体所受约束放松有下滑的趋势，为阻止其下滑，潜在滑动面上剪应力增加。当剪应力增大至抗剪强度时，墙后土体达到极限平衡状态，此时作用在墙上的土压力达到最小值，称为主动土压力。

3、被动土压力：墙体在外力的作用下向着填土方向移动，墙后土体所受挤压有向上滑动趋势，为阻止其上滑，潜在滑动面上剪应力增加（与主动土压力为反方向），使得墙体背后的土压力逐渐增加。当剪应力增大至抗剪强度时，墙后土体达到极限平衡状态，此时作用在墙上的土压力达到最大值，称为被动土压力。

4、朗肯土压力：--核心为假设墙背为光滑的，认为墙背与土之间无剪应力

（1）朗肯主动土压力：假定墙背与土之间无剪应力，作用任意Z深度处土单元上的竖向应力应是最大主应力，而作用在墙背的水平土压力应是最小主应力。因此，此时的主应力满足极限平衡条件：

由上式可得：

①无粘性土：此时：

②粘性土：即；令：得：；

③上式说明粘性土的主动土压力由两部分组成：一部分为土重产生的土压力；是正值；第二部分为粘聚力产生的抗力，表现为负土压力，起减小土压力的作用，其值为常量不随深度变化。若，此时；因为土体不能受拉，此时的，此时的；

③粘性土：滑动面与水平面夹角为；为有效内摩擦角；

（2）朗肯被动土压力：当墙推土，使墙后土体达到被动极限状态时，水平压力比竖向大，此时竖向应力应是最小主应力，而作用在墙背的水平土压力应是最大主应力。因此，此时的主应力满足极限平衡条件：

土的强度指标

3.4 土的强度指标

3.4.1 土的抗剪强度

1、土的抗剪强度定义

在工程实践中，建筑物地基和土工构筑物常产生如图3-18所示的破坏情况。这是因为土体在自重或外荷载作用下，土中一点的剪应力τ达到了土的最大抗剪能力，该点土就要处于极限状态。当荷载继续增加，这样的点逐渐扩展，最后连成一个滑动面（也称破裂面）。当一部分土体（滑动体）相对另一部分土体滑动时，即为土体剪切破坏。所谓土的抗剪强度就是指土抵抗剪切的最大能力，即土体剪切破坏时，作用在剪切面上的极限剪应力，用f表示。

2、库伦定律

1776年库伦（C.A.Coulomb）通过一系列的土的强度试验得出了在一般情况下，砂性土的抗剪强度f与作用在剪切面上的法向应力σ成直线关系，如图3-19所示，即：

tgf （3-25）

后来通过试验研究进一步提出了粘性土抗剪强度的表达式：

tancf （3-26）

式中 c——土的粘聚力（kPa）；

 ——土的内摩擦角（度）。

式（3-26）就是著名的土的抗剪强度库伦定律，f关系曲线称为土的抗剪强度线。

c、称为土的抗剪强度指标。由实验知，一般砂土的值大于粘性土的值，且砂土的c值为零。由公式（3-25）可知f是随着由法向应力的大小而变化的。

3、土的抗剪强度的构成及影响因素

1）土的抗剪强度的构成

土的抗剪能力是由于砂土有摩阻力和粘性土有粘聚力、摩阻力所致。

（1）粘聚力：

原始粘聚力：系土粒间的分子吸力和公共结合水膜的作用，当土被扰动后，该粘聚力即被破坏，但能缓慢恢复。

加固粘聚力：系土中胶结物质的胶结作用，当土扰动后，该粘聚力被破坏，且不能恢复，只能由另外胶结物再形成。

（2）摩阻力：

摩擦力：是指土粒表面间的摩擦阻力。

咬合力：由于颗粒间的嵌入和联锁作用在产生相对滑动时需克服的力称为咬合力。

2）抗剪强度的影响因素

（1）土粒的矿物成分、形状、大小及颗粒级配：

矿物成分不同，土粒表面薄膜水和电分子吸力不同，则原始粘聚力也不同。另外胶结物质可使加固粘聚力增大。