【正文】 剪切時，所施加的外力將全部由孔隙水壓力承擔(dān)，土樣完全保持初始的有效應(yīng)力狀況，所測得的強度即為土的天然強度。 【例題 18】適用固結(jié)快剪或快剪試驗進行抗剪指標(biāo)測定的土類為（ ）。因此，在選用強度指標(biāo)前需要認(rèn)真分析實際工程的地基條件與加荷條件，并結(jié)合類似工程的經(jīng)驗加以判斷，選用合適的試驗方法與強度指標(biāo)。此外，三軸試驗中試樣的應(yīng)力狀態(tài)也比較明確，剪切破壞時的破裂面在試樣的最弱處，而不像直剪試驗?zāi)菢酉薅ㄔ谏舷潞兄g。 A. 不固結(jié)不排水剪 B. 固結(jié)不排水剪 C. 固結(jié)排水剪 D. 固結(jié)快剪 答案： D 【例題 15】某三軸試驗在施加周圍壓力 時，將排水閥門打開，允許試樣充分排水，待固結(jié)穩(wěn)定后關(guān)閉排水閥門，然后再施加偏應(yīng)力，使試樣在不排水的條件下剪切破壞，該試驗方法為（ ）。 CU 試驗得到的抗剪強度指標(biāo)用 表示，其適用的實際工程條件為一般正常固結(jié)土層在 工程竣工或在使用階段受到大量、快速的活荷載或新增荷載的作用下所對應(yīng)的受力情況，在實際工程中經(jīng)常采用這種試驗方法。 UU 試驗得到的抗剪強度指標(biāo)用 表示，這種試驗方法所對應(yīng)的實際工程條件相當(dāng)于飽和軟粘土中快速加荷時的應(yīng)力狀況。 根據(jù)三軸壓縮試驗中測得的有關(guān)應(yīng)力數(shù)據(jù)，可整理計算出土樣的強度指標(biāo)：設(shè)剪 切破壞時軸向加荷系統(tǒng)加在試樣上的豎向壓應(yīng)力 (稱為偏應(yīng)力 )為據(jù)此可做一個極限應(yīng)力圓。 A. 不固結(jié)不排水剪 B. 固結(jié)水排水剪 C. 固結(jié)排水剪 答案： A 【例題 13】下列關(guān)于直剪試驗的優(yōu)點，不正確的是（ ）。 (3)直剪試驗的優(yōu)缺點 直剪試驗具有設(shè)備簡單，土樣制備及試驗操作方便等優(yōu)點，因而至今仍為國內(nèi)一般工程所廣泛使用。固結(jié)快剪是在對試樣施加豎向壓力后，讓試樣充分排 水固結(jié)，待沉降穩(wěn)定后，再 ／ min 的剪切速率快速施加水平剪應(yīng)力使試樣剪切破壞?？旒粼囼炇窃趯υ嚇邮┘迂Q向壓力后，立即以 ／ min 的剪切速率快速施加水平剪應(yīng)力使試樣剪切破壞。大量的試驗結(jié)果表明，對于砂性土，抗剪強度與法向應(yīng)力之間的關(guān)系是一條通過原點的直線，該直線與橫軸的夾角為內(nèi)摩擦角 ；對于粘性土，抗剪強度與法向應(yīng)力之間也基本成直線關(guān)系，該直線與橫軸的夾角為內(nèi)摩擦角 ，在縱軸上的截距為 粘聚力 c，直線方程可用庫侖公式 (1571)表示。前者是以等速水平推動試樣產(chǎn)生位移并測定相應(yīng)的剪應(yīng)力；后者則是對試樣分級施加水平剪應(yīng)力，同時測定相應(yīng)的位移。 A．穩(wěn)定平衡狀態(tài) B．極限平衡狀態(tài) C．剪切破壞 D．劈裂破壞 答案： D 4. 土的極限平衡條件 根據(jù)極限應(yīng)力圓與抗剪強度包線之間的幾何關(guān)系，可以建立土 中主應(yīng)力表示的土的極限平衡條件。 A. 摩爾強度理論 B. 庫侖強度理論 C. 摩爾 — 庫侖強度理論 D. 太沙基理論 答案： C 3. 土中應(yīng)力與土的平衡狀態(tài) 將抗剪強度包線與摩爾應(yīng)力圖畫在同一張坐標(biāo)圖上，觀察應(yīng)力圓與抗剪強度包線之間 的位置變化，如圖 1572 所示。 Coulomb)提出了土的抗剪強度表達形式： 【例題 3】抗剪強度的庫侖公式為（ ）。 【例題 1】當(dāng)土中某點由外力所產(chǎn)生的剪應(yīng)力達到土的抗剪強度時，該點便發(fā)生剪切破壞，此時土產(chǎn)生相對滑動的方向為（ ）。第七講 土的抗剪強度和特殊性土 一、內(nèi)容提要： 本講主要講述 ① 土的抗剪強度、土中一點的應(yīng)力狀態(tài)、庫侖定律、土的極限平衡條件、內(nèi)摩擦角、粘聚力直剪試驗及其適用條件、三軸試驗、總應(yīng)力法、有效應(yīng)力法； ② 軟土、黃土、膨脹土、紅粘土、鹽漬土、凍土、填土； 二、重點、難點： 土的抗剪強度、土的極限平衡條件、三軸試驗；各種特殊性土的工程特性 三、內(nèi)容講解： 第一節(jié) 土的抗剪強度 土的抗剪強度是指土體對于外荷載所產(chǎn)生的剪應(yīng)力的極限抵抗能力。 答案： A 【例題 2】土的強度問題實質(zhì)上是指土的（ ）問題。 答案： B (二 )土的強度理論與極限平衡條件 2. 摩爾 — 庫侖強度理論 在一定的壓力范圍內(nèi)，土的抗剪強度可用庫侖公式表示，當(dāng)土體中某點的任一平面上的剪應(yīng)力達到土的抗剪強度時，就認(rèn)為該點已發(fā)生剪切破壞，該點也即處于極限平衡狀態(tài)。隨著土中應(yīng)力狀態(tài)的改變，應(yīng)力圓與強度包線之間的位置關(guān)系將發(fā)生三種變化情況，土中也將出現(xiàn)相應(yīng)的三種平衡狀態(tài)： 1)當(dāng)整個摩爾應(yīng)力圓位于抗剪強度包線的下方時 (圓 I)，表明通過該點的任意平面上的剪應(yīng)力都小于土的抗剪強度，此時該點處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)，不會發(fā)生剪切破壞； 2)當(dāng)摩爾應(yīng)力圓與抗剪強度包線相切時 (圓 II)，表明在相切點所代表的平面上，剪應(yīng)力正好等于土的抗剪強度，此時該點處于極限平衡狀態(tài)，相應(yīng)的應(yīng)力圓稱為極限應(yīng)力圓。設(shè)土體中某點剪切破壞時的破裂面與大主應(yīng)力的作用面成 a 角，該點處于極限平衡狀態(tài)時的摩爾圓與抗剪強度包線相切于 A 點，如圖 1573 所示。我國目前普遍采用的是應(yīng)變控制式直剪儀，該儀器的主要部件由固定的上盒和活動的下盒組成，試樣放在盒內(nèi)上下兩塊透水石之間。 (2)直剪試驗方法 大量的試驗和工程實踐都表明，土的抗剪強度是與土受力后的排水固結(jié)狀況有關(guān)，故測定強度指標(biāo)的試驗方法應(yīng)與現(xiàn)場的施工加荷條件一致。一般從加荷到土樣剪壞只用 3～ 5 分鐘。固結(jié)快剪試驗近似模擬了 “ 固結(jié)不排水剪切 ” 過程，它也只適用于滲透系數(shù)小于 106cm／ s 的粘性土，得到的抗剪強度指標(biāo)用 表示。但也存在不少缺點，主要有 ： 1)剪切面限定在上下盒之間的平面，而不是沿土樣最薄弱的面剪切破壞； 2)剪切面上剪應(yīng)力分布不均勻，且豎向荷載會發(fā)生偏轉(zhuǎn) (上下盒的中軸線不重合 )，主應(yīng)力的大小及方向都是變化的； 3)在剪切過程中，土樣剪切面逐漸縮小，而在計算抗剪強度時仍按土樣的原截面積計算； 4)試驗時不能嚴(yán)格控制排水條件，并且不能量測孔隙水壓力； 5)試驗時上下盒之間的縫隙中易嵌入砂粒，使試驗結(jié)果偏大。 答案： D 2. 三軸壓縮試驗 (1)三軸壓縮試驗的原理 三軸壓縮試驗所使用的儀器是三軸壓縮儀 (也稱三軸剪切儀 )，它主要由壓力室、軸向加荷系統(tǒng)、穩(wěn)壓調(diào)壓系統(tǒng)以及量測系統(tǒng)等部分所組成。用同一種土樣的若干個試件 (一般 3～ 4 個 )分別在不同的周圍壓力 下進行試驗，可得一組極限應(yīng)力圓，如圖 1574 中的圓 I、圓 II 和圓 III。固結(jié)不排水剪 (CU 試驗 )：在施加周圍壓力 時，將 排水閥門打開，允許試樣充分排水，待固結(jié)穩(wěn)定后關(guān)閉排水閥門，然后再施加偏應(yīng)力，使試樣在不排水的條件下剪切破壞。 固結(jié)排水剪 (CD 試驗 )：在施加周圍壓力及隨后施加偏應(yīng)力直至剪壞的整個試驗過程中都將排水閥門打開，并給予充分的時間讓試樣中的孔隙水壓力能夠完全消散。 A．不固結(jié)不排水剪 B．固結(jié)不排水剪 C．固結(jié)排水剪 D．固結(jié)快剪 答案： B 【例題 16】在飽和軟粘土地基上進行快速土建施工，為模擬實際情況，在對土樣進行三軸試驗時應(yīng)采用 哪種方法（ ）。一般來說，三軸試驗的結(jié)果還是比較 可靠的，因此，三軸壓縮儀是土工試驗不可缺少的儀器設(shè)備，三軸壓縮試驗的主要缺點是試驗操作比較復(fù)雜，對試驗人員的操作技術(shù)要求比較高。 (1)試驗方法 相對于三軸試驗而言，直剪試驗的設(shè)備簡單，操作方便，故目前在實際工程中使用比較普遍。 A. 滲透系數(shù)小于 106cm／ s 的粘土 B. 滲透系數(shù)大于 107cm／ s 的粘土 C. 滲透系數(shù)小于 108cm／ s 的粘土 D. 滲透系數(shù)小于 105cm／ s 的粘土 答案： A (2)有效應(yīng)力強度指標(biāo) 用有效應(yīng)力法及相應(yīng)指標(biāo)進行計算，概念明確，指標(biāo)穩(wěn)定，是一種比較合理的分析方法，只要能比較準(zhǔn)確地確定孔隙水壓力，則應(yīng)該推薦采用有效應(yīng)力強度指標(biāo)。在對可能發(fā)生快速加荷的正常固結(jié)粘性土上的路堤進行短期穩(wěn)定分析時，可采用不固結(jié)不排水的強度指標(biāo)；對于土層較厚、滲透性較小、施工速度較快工程的施工期或竣工時，分析也可采用不固結(jié)不排水剪的強度指標(biāo)。 A. 不固結(jié)不排水剪 B. 固結(jié)不排水剪 C. 固結(jié)排水剪 D. 固結(jié)快剪 答案： B 第二節(jié) 特 殊 性 土 由于成土環(huán)境的不同，會造成具有不同性質(zhì)的特殊性土。工程實際中經(jīng)常遇到的軟土主要是淤泥和淤泥質(zhì)土，包括淤泥、淤泥質(zhì)粘性土、淤泥質(zhì)粉質(zhì)粘土等。泥炭土是在潮濕和缺氧環(huán)境中未經(jīng)充分分解的植物遺體堆積而成的一種有機質(zhì)土，呈深褐色 — 黑色。 答案： A、 D 【例題 21】當(dāng)土的有 機質(zhì)含量大于 60％時則稱為（ ）。所謂濕陷性就是黃土浸水后在外荷載或自重的作用下發(fā)生下沉的現(xiàn)象。黃土是在干旱或半干旱的氣候條件下形成的，可溶鹽逐漸濃縮沉淀而成為膠結(jié)物，這些因素增強了土粒之間抵抗滑移的能力，阻止了土體的自重壓密。此外，對于黃土中的鹽類，如以難溶的碳酸鈣為主，則濕陷性弱；若以石膏及易溶鹽為主，則濕陷性強。 【例題 22】下列關(guān)于黃土的濕陷性強弱的敘述，正確的是（ ）。 1. 地基處理 濕陷性黃土地基處理的原理，主要是破壞濕陷性黃土的大孔隙結(jié)構(gòu)，以便全部或部分消除地基的濕陷性，目前對于濕陷性黃土常用的地基處理方法詳見表 1581。室內(nèi) 的給水，排水管道應(yīng)盡量明裝，室外管道布置應(yīng)盡量遠(yuǎn)離建筑物，檢漏管溝應(yīng)做好防水處理。 3. 結(jié)構(gòu)措施 1)加強建筑物的整體性和空間剛度； 2)選擇適宜的結(jié)構(gòu)和基礎(chǔ)形式； 3)加強砌體和構(gòu)件的剛度。 膨脹土在我國分布廣泛，與其他土類不同的是，膨脹土主要呈島狀分布，根據(jù)現(xiàn)有資料，膨脹土在廣西、云南、貴州、湖北、河北、河南、四川、安徽、山東、陜西、江蘇和廣東等地均有不同范圍的分布，在國外則主要分布在非洲和南亞地區(qū)。土中蒙脫石含量越多，其膨脹量和膨脹力也越大；土的初始含水率越低，其膨脹量 與膨脹力也越大；擊實膨脹土的膨脹性比原狀膨脹土大，密實越高，膨脹性也越大。這些裂隙將土層分割成具有一定幾何形狀的塊體，從而破壞了土體的完整性，容易造成邊坡的塌滑。受大氣風(fēng)化作用影響的深度各地不完全一樣，云南、四川、廣西地區(qū)約至地表下 3～ 5m，其他地區(qū) 2m 左右。 膨 脹土對工程造成的危害主要表現(xiàn)在以下幾方面： 1. 對建筑物的影響 膨脹土地基上易遭受破壞的大多為埋置較淺的低層建筑物，一般為三層以下的民房。 3. 對邊坡穩(wěn)定的影響 膨脹土地區(qū)的邊坡坡面最易受大氣風(fēng)化的作用。 【例題 27】某房屋墻面角端的裂縫為：山墻上的對稱或不對稱的倒八字形縫，外縱墻下部出現(xiàn)水平縫，墻體外側(cè)并有水平錯動；試根據(jù)以上現(xiàn)象判斷該建筑物地基為（ ）地 基。 ，并有可能設(shè)置低擋墻以防止土體溜滑發(fā)生。方法主要有：設(shè)置圈梁或設(shè)置暗柱與圈梁形成框架結(jié)構(gòu)，提高砌體強度，采用懸挑結(jié)構(gòu)等。所謂紅土化作用是碳酸鹽系巖石在濕熱氣候環(huán)境條件下，逐漸由巖石演變成土的過程。 (二 )紅粘土的工程特性 紅粘土的工程特性主要表現(xiàn)在以下幾方面： 1. 高塑性和高孔隙比 紅粘土呈高分散性，粘 粒含量高，粒間膠體氧化鐵具有較強的粘結(jié)力，并形成團粒。所以紅粘土濕度狀態(tài)的指標(biāo)也同時反映了土的密實度狀態(tài)，含水率 w 和孔隙比 e 具有良好的線性關(guān)系。常見水平相距 1m，土層厚度可相差 5m 或更多。 3. 土體結(jié)構(gòu)的裂隙性 自然狀態(tài)下的紅粘土呈致密狀態(tài)，五層理，表面受大氣影響呈堅硬或硬塑狀態(tài)。 A. ＞ 50% B. ＞ 45% C. ＞ 60% D. ＞ 70% 答案： A 五、鹽漬土 (一 )鹽漬土的成因及其分布 當(dāng)土體中易溶鹽含量超過 ％，這種土就稱為鹽漬土。在沙漠干旱地區(qū)，大風(fēng)常將含鹽的土?；螓}的晶體吹落到遠(yuǎn)處，積聚起來，使鹽重新分布。在濱海地區(qū)，地下水中的鹽分，通過毛細(xì)作用，將下部的鹽輸送到地表，由于地表的蒸發(fā)作用，將鹽分析出，形成鹽漬土。另外在濱海地區(qū)的遼東灣、渤海灣、萊州灣、杭州灣以及包括臺灣在內(nèi)的諸島嶼沿岸，也有相當(dāng)面積的鹽漬土存在。 1. 溶陷性 天然狀態(tài)下鹽漬土在自重壓力或附加壓力下，受水浸濕時所產(chǎn)生的附加變形稱作鹽漬土的 溶陷變形。結(jié)晶膨脹是由于鹽漬土因溫度降低或失去水分后，溶于孔隙水中的鹽濃縮并析出結(jié)晶所產(chǎn)生的體積膨脹。 鹽漬土地基造成的破壞主要表現(xiàn)在，室內(nèi)外地坪、路面、路沿石、臺階、花壇，室外球場，機場跑道等。 (三 )鹽漬土地 區(qū)施工及防腐措施 在鹽漬土地區(qū)進行工程建設(shè)，首先要注意提高建筑材料本身的防腐能力，如選用優(yōu)質(zhì)水泥，提高密實性，增大保護層厚度，提高鋼筋的防腐能力等，同時還可采取在混凝土或磚石砌體表面做防水層和防腐涂層等方法。 A. 溶陷性 B. 鹽脹性 C. 腐蝕性 D. 崩解性 答案： D 六、凍土 (一 )凍 土的特征及分布凡溫度等于或低于攝氏零度，且含有固態(tài)冰的土稱為凍土。