【正文】 剪 C．固結(jié)排水剪 D．固結(jié)快剪 答案： A 【例題 17】如在進(jìn)行三軸試驗(yàn)時(shí)需測(cè)定孔隙水壓力，采用的試驗(yàn)方法為（ ）。 CD試驗(yàn)得到的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)用 表示。在剪切過(guò)程中，試樣沒(méi)有任何體積變形。做這些極限應(yīng)力圓的公切線(xiàn)，即為該土樣的抗剪強(qiáng)度包絡(luò)線(xiàn)，由此便可求得土樣的抗剪強(qiáng)度指標(biāo) c、 值。常規(guī)三軸試驗(yàn)一般按如下步驟進(jìn)行： 將土樣切制成圓柱體套在橡膠膜內(nèi)，放在密 閉的壓力室中，根據(jù)試驗(yàn)排水要求啟閉有關(guān)的閥門(mén)開(kāi)關(guān)。 【例題 11】下列各種試驗(yàn)方法中，不屬于直接剪切試驗(yàn)的是（ ）。 3)慢剪。由于剪切速率較快，可認(rèn)為對(duì)于滲透系數(shù)小于106cm/s 的粘性土在剪切過(guò)程中試樣沒(méi)有排水固結(jié)，近似模擬了 “ 不排水剪切 ” 過(guò)程，得到的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)用 表示。直剪試驗(yàn)由于其儀器構(gòu)造的局限無(wú)法做到任意控制試樣的排水條件，為了在直剪試驗(yàn)中能盡量考慮實(shí)際工程中存在的不同固結(jié)排水條件，通常采用不同加荷速率的試驗(yàn)方法來(lái)近似模擬土體在受剪時(shí)的不同排水條件，由此產(chǎn)生了三種不同的直剪試驗(yàn)方法，即快剪、固結(jié)快剪和慢剪。試驗(yàn)時(shí)，由杠桿系統(tǒng)通過(guò)加壓活塞和透水石對(duì)試樣施加某一法向應(yīng)力 ，然后等速推動(dòng)下盒，使試樣在沿上下盒之間的水平面上受剪直至破壞，剪應(yīng)力 的大小可借助與上盒接觸的量力環(huán)測(cè)定。將抗剪強(qiáng)度線(xiàn)延長(zhǎng)與軸相交于 B點(diǎn)，由直角三角形 ABO1可知： 5. 土的極限平衡條件的應(yīng)用 采用應(yīng)力圓與抗剪強(qiáng)度包絡(luò)線(xiàn)相互位置關(guān)系來(lái)評(píng)判的圖解法也可以得到相同的結(jié)果。 3)當(dāng)摩爾應(yīng)力圓與抗剪強(qiáng)度包線(xiàn)相割時(shí) (圓 III)，表明該點(diǎn)某些平面上的剪應(yīng)力已超過(guò)了土的抗剪強(qiáng)度，此時(shí)該點(diǎn)已發(fā)生剪切破壞 (由于 此時(shí)地基應(yīng)力將發(fā)生重分布，事實(shí)上該應(yīng)力圓所代表的應(yīng)力狀態(tài)并不存在 )； 【例題 6】根據(jù)圖 1572進(jìn)行分析，當(dāng)整個(gè)摩爾應(yīng)力圓位于抗剪強(qiáng)度包線(xiàn)的下方時(shí) (圓 I)時(shí)，表明土中的某應(yīng)力點(diǎn)處于（ ）。土的這種強(qiáng)度理論稱(chēng)為摩爾 —庫(kù)侖強(qiáng)度理論。 A. 抗壓強(qiáng)度 B. 抗拉強(qiáng)度 C. 抗剪強(qiáng)度 D. 抗疲勞強(qiáng)度 答案： C 一、土的強(qiáng)度理論與強(qiáng)度指標(biāo) (一 )抗剪強(qiáng)度的庫(kù)侖定律 1776 年，法國(guó)學(xué)者庫(kù)侖 (C。在外荷載作用下，土體中將產(chǎn)生剪應(yīng)力和剪切變形，當(dāng)土中某點(diǎn)由外力所產(chǎn)生的剪應(yīng)力達(dá)到土的抗剪 強(qiáng)度時(shí)，土就沿著剪應(yīng)力作用方向產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，該點(diǎn)便發(fā)生剪切破壞。工程實(shí)踐和室內(nèi)試驗(yàn)都證實(shí)了土是由于受剪而產(chǎn)生破壞，剪切破壞是土體強(qiáng)度破壞的重要特點(diǎn)，因此，土的強(qiáng)度問(wèn)題實(shí)質(zhì)上就是土的抗剪強(qiáng)度問(wèn)題。 A。 【例題 5】當(dāng)土體中某點(diǎn)的任一平面上的剪應(yīng)力達(dá)到土的抗剪強(qiáng)度時(shí)，該點(diǎn)處于極限平衡狀態(tài)，此強(qiáng)度理論 稱(chēng)為（ ）。 A. 穩(wěn)定平衡狀態(tài) B. 極限平衡狀態(tài) C. 剪切破壞 答案： A 【例題 7】隨著土中應(yīng)力狀態(tài)的改變，土中將出現(xiàn)三種平衡狀態(tài)，其中不包括（ ）。 二、土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的試驗(yàn)方法 1. 直接剪切試驗(yàn) 直剪試驗(yàn)所使用的儀器稱(chēng)為直剪儀，按加荷方式的不同，直剪儀可分為應(yīng) 變控制式和應(yīng)力控制式兩種。試驗(yàn)時(shí)對(duì)同一種土取 3～ 4個(gè)試樣，分別在不同的法向應(yīng)力不剪切破壞，可將試驗(yàn)結(jié)果繪制成抗剪強(qiáng)度 f 與法向應(yīng)力 之間的關(guān)系。 1)快剪。 2)固結(jié)快剪。慢剪試樣是在對(duì)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，以小于 ／ min 的剪切速率施加水平剪應(yīng)力直至試樣剪切破壞，使試樣在受剪過(guò)程中一直充分排水和產(chǎn)生體積變形，模擬了 “ 固結(jié)排水剪切 ” 過(guò)程，得到的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)用 表示。 A. 快剪 B. 固結(jié)快剪 C. 慢剪 D. 不排水不固結(jié)剪 答案： D 【例題 12】直剪試驗(yàn)中的快剪模擬的是（ ）。 向壓力室內(nèi)注入氣壓或液壓，使試樣承受周?chē)鷫毫?作用，并使該周?chē)鷫毫υ谡麄€(gè)試驗(yàn)過(guò)程中保持不變 通過(guò)活塞桿對(duì)樣施加豎向壓力，隨著豎向壓力逐漸增大，試樣最終將因受剪而破壞。 (2)三軸試驗(yàn)方法 通過(guò)控制土樣在周?chē)鷫毫ψ饔孟鹿探Y(jié)條件和剪切時(shí)的排水條件，可形成如下三種三軸試驗(yàn)方法： 不固結(jié)不排水剪 (UU 試驗(yàn) )：試樣在施加周?chē)鷫毫碗S后施加偏應(yīng)力直至剪壞的整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中都不允許排水，即從開(kāi)始加壓直至試樣剪壞，土中的含水量始終保持不變，孔隙水壓力也不會(huì)消散。若要在受剪過(guò)程中量測(cè)孔隙水壓力，則要打開(kāi)試樣與孔隙水壓力量測(cè)系統(tǒng)間的管路閥門(mén)。 【例題 14】三軸試驗(yàn)方法中不包括（ ）。 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 (3)三軸試驗(yàn)的優(yōu)缺點(diǎn) 三軸試驗(yàn)的突出優(yōu)點(diǎn)是能夠控制排水條件以及可以量測(cè)土樣中孔隙水壓力的變化。 3. 抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)方法與指標(biāo)的選用 在實(shí)際工程中，地基條件與加荷情況不一定非常明確，如加荷速度的快慢、土層的厚薄、荷載大小以及加荷過(guò)程等都沒(méi)有定量的界限值，而常規(guī)的直剪試驗(yàn)與三軸試驗(yàn)是在理想化的室內(nèi)試驗(yàn)條件下進(jìn)行，與實(shí)際工程之間 存在一定的差異。另外，《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》 (GB／ T50123— 1999)規(guī)定直剪試驗(yàn)的固結(jié)快剪和快剪試驗(yàn)只適用于滲透系數(shù)小于 106cm／ s 的粘土，對(duì)于其他的土類(lèi)，則不宜采用直剪試驗(yàn)方法。有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)可用三軸排水剪成三軸固結(jié)不排水剪 (測(cè)孔隙水壓力 )測(cè)定。在對(duì)土層較薄、滲透性較大、施工速度較慢的工程進(jìn)行分析時(shí)，可采用固結(jié)不排水剪的強(qiáng)度指標(biāo)。我國(guó)自然 環(huán)境變化大，世界上幾種主要的特殊性土類(lèi)在我國(guó)都有分布，包括軟土、黃土、紅粘土、膨脹土、凍土、鹽漬土和填土 一、軟土 軟土是指分布于沿海的濱海相、三角洲相、溺谷相和內(nèi)陸平原或山區(qū)的河流相、湖泊相、沼澤相等主要由細(xì)粒土組成的孔隙比大 (一般大于 )、天然含水量高 (接近或大于液限 )、壓縮性高 ( 1－ 2)和強(qiáng)度低的土層。淤泥質(zhì)土是在同樣的沉積條件下形成，但天然孔隙比符合 ≤e 的粘性土。 【例題 20】軟弱土的工程特性有 ( )。其主要特征為：顏色以黃為主，有灰黃、褐黃等；含有大量粉粒 (～ )，含量一般在 55％以上；具有肉眼可見(jiàn)的大孔隙，孔隙比在 ；富含碳酸鹽類(lèi)；無(wú)層理，垂直節(jié)理發(fā)育；具有濕陷性和易溶性、易沖刷性等，對(duì)工程建設(shè)有其特殊的危害性。自重濕陷性黃土是指土層浸水后在土層自重作用下也能發(fā)生濕陷的黃土。 黃土中膠結(jié)物的含量和成分以及顆粒的組成和分布，對(duì)于黃土的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和濕陷性的強(qiáng)弱有著重要的影響。天然孔隙比越大或天然含水率越小則濕陷性越強(qiáng)。 A. 沖洪積 B. 風(fēng)積 C. 殘積 D. 冰積 答案： B 2. 黃土濕陷性評(píng)價(jià) 【例題 24】當(dāng)黃土的濕陷性系數(shù) 為（ ）可判斷該黃土為濕陷性黃土。 2)單體建筑物的防水措施 建筑物周?chē)仨氃O(shè)置具有一定寬度的混凝土散水，以便排泄屋面水。大型基坑開(kāi)挖時(shí)應(yīng)防止地面水流入，坑底應(yīng)保持一定坡度便于集水和排水。 三、膨脹土 (一 )膨脹土的成因及其分布 膨脹土一般指 粘粒成分主要由強(qiáng)親水性的蒙脫石和伊利石礦物組成，同時(shí)具有吸水膨脹和失水收縮兩種性能的粘性土。 A. 島狀 B. 片狀 C. 塊狀 D. 層狀 答案： A 【例題 26】膨脹土的礦物成分以（ ）為主。強(qiáng)膨脹土浸水后幾分鐘即完全崩解；弱膨脹土則崩解緩慢且不完全。 5. 風(fēng)化特性 膨脹土受氣候因素影響很敏感，極易產(chǎn)生風(fēng)化破壞作用。由于膨脹土的超固結(jié)性，初期強(qiáng)度極高，現(xiàn)場(chǎng)開(kāi)挖很困難，然而隨著脹縮效應(yīng)和風(fēng)化作用時(shí)間的增加，其抗剪強(qiáng)度又大幅度衰減。 2. 對(duì)道路交通工程的影響 膨脹土地區(qū)的道路，由于路幅內(nèi)土基含水率的不均勻變化，從而引起不均勻收縮，并產(chǎn)生幅度很大的橫向波浪形變形。土體吸水飽和，在重力與滲透壓力作用下，沿坡面向下產(chǎn)生塑流狀溜塌。 A. 季節(jié)性 B. 成群性 C. 不確定性 D. 高層較多 答案： A、 B (三 )建筑施工注意事項(xiàng) 1. 建筑規(guī)劃措施 1)正確選擇場(chǎng)地。應(yīng)根據(jù)氣候條件，膨脹土條件等，結(jié)合當(dāng)?shù)亟?jīng)驗(yàn)，種植草皮，并采用蒸發(fā)量小的樹(shù)木綠化。 4. 消除局部熱源和水源的影響 四、紅粘土 (一 )紅粘土的成因及其分布 紅粘土是碳酸鹽巖系出露區(qū)的巖石，經(jīng)過(guò)更新世以來(lái)在濕熱的環(huán)境中，由巖變土一系列的紅土化作用，形成并覆蓋于基巖上，呈棕紅、褐黃等色的高塑性粘土。 根據(jù)紅粘土的成土條件，這類(lèi)土主要集中分布在我國(guó)長(zhǎng)江以南，即北緯 33176。由于團(tuán)粒結(jié)構(gòu)在形成過(guò)程中，造成總的孔隙體積大，因此孔隙比常大于 ，它與黃土的不同在于單個(gè)孔隙體積很小，粘粒間膠結(jié)力強(qiáng)且非親水性，故紅粘土無(wú)濕陷性，其壓縮性也低，力學(xué)性能好。 2. 土層的不均勻性 紅粘土厚度不均勻特性主要表現(xiàn)在以下兩方面： 1)母巖巖性和成土特性決定了紅粘土厚度不大。只要沖蝕吸蝕作用不停止，土洞可迅速發(fā)展擴(kuò)大。由于裂隙的存在，土體整體性遭到破壞，總體強(qiáng)度大為減弱，此外，裂隙又促使深部失水，有些裂隙發(fā)展成為地裂。 1. 鹽源 鹽漬土中鹽的來(lái)源主要有三種：第一是巖石在風(fēng)化過(guò)程中分離出少量的鹽；第二是海水侵入、倒灌等將鹽滲入土中；第三是工業(yè)廢水或含鹽廢棄物，使土體中含鹽量增高。地表水和地下水在流動(dòng)過(guò)程中把所溶解的鹽分帶到低洼處，有時(shí)形成大的鹽湖。 鹽漬土在世界各地均有分布。這種土零星分布于我國(guó)東北的松遼平原以及華北的黃、淮、海河平原。鹽漬土的溶陷性可以用單一的有荷載作用時(shí)的溶陷系數(shù) 來(lái)衡量。 非結(jié)晶膨脹是指由于鹽漬土中 存在著大量吸附性陽(yáng)離子，特別是低價(jià)的水化陽(yáng)離子與粘土膠粒相互作用，使擴(kuò)散層水膜厚度增大而引起土體膨脹。 3. 腐蝕性 鹽漬土的腐蝕性是一個(gè)十分復(fù)雜的問(wèn)題。 此外，對(duì)攪拌混凝土或砂漿的用水和砂石料的含鹽量也必須嚴(yán)格控制，應(yīng)滿(mǎn)足有關(guān)規(guī)定。瞬時(shí)凍土，凍結(jié)時(shí)間小于一個(gè)月，一般為數(shù)天或幾個(gè)小時(shí) (夜間凍結(jié) )，凍結(jié)深度從幾毫米至幾十毫米。多年凍土占我國(guó)總面積的 20％以上，占世界多年凍土總面積的 10％。 Ⅳ — 飽冰凍土 (強(qiáng)融陷土 )：作為天然地基，由于融陷量大，常造成建筑物的嚴(yán)重破壞。 【例題 31】多年凍土是指凍結(jié)持續(xù)時(shí)間為（ ）的土。各類(lèi)填土可根據(jù)下列特征予以區(qū)別： 素填土是由碎石、砂或粉土、粘性土等一種或幾種材料組成的填土，其中不含雜質(zhì)或含雜質(zhì)很少。按其組成物質(zhì)成分可分為建筑垃圾土、工業(yè)廢料土和生活垃圾土。在舊城區(qū)，一般都保留有人類(lèi)活動(dòng)的遺物或古建筑的碎磚瓦礫 (俗稱(chēng)房渣土 )，其分布范圍可能很廣，也可能只限于堵塞的渠道、古井或古墓。 A. 粉土 B. 雜填土 C. 沖填土 D. 素填土 答案： D 第五講 土中應(yīng)力分布及計(jì)算和土的壓縮性與地基沉降 一、 內(nèi)容提要： 本講主要講述 ① 土中應(yīng)力分布及計(jì)算部分包括土的自重應(yīng)力、基礎(chǔ)底面壓力、基底附加壓力、土中附加應(yīng)力； ② 土的壓縮性與地基沉降部分包括壓縮試驗(yàn)、壓縮曲線(xiàn)、 壓縮系數(shù)、壓縮指數(shù)、回彈指數(shù)、壓縮模量、載荷試驗(yàn)、變形模量、高壓固結(jié)試驗(yàn)、土的應(yīng)力歷史、先期固結(jié)壓力、超固結(jié)比正常固結(jié)土、超固結(jié)土、欠固結(jié)土 、沉降計(jì)算的彈性理論法、分層總和法、有效應(yīng)力原理、一維固結(jié)理論、固結(jié)系數(shù)、固結(jié)度； 二、 重點(diǎn)、難點(diǎn)： 基底與土中自重應(yīng)力與附加應(yīng)力的計(jì)算、土的壓縮試驗(yàn)、利用分層總和法進(jìn)行地基變形計(jì)算、有效應(yīng)力原理 三、 內(nèi)容講解： 第一節(jié) 土中應(yīng)力分布及計(jì)算 一、土中應(yīng)力 土中應(yīng)力指土體在自身重力、建筑物和構(gòu)筑物荷載，以及其他因素 (如土中水的滲流、地震等 )作用下，土中產(chǎn)生應(yīng)力。為簡(jiǎn)便起見(jiàn)，目前計(jì)算土中應(yīng)力的方法仍采用彈性理論公式，將地基土視作均勻的、連續(xù)的、各向同性的半無(wú)限體，這種假定同土體的實(shí)際情況有差別，但其計(jì)算結(jié)果尚能滿(mǎn)足實(shí)際工程的要求。因此，在深度 z處平面上，土體因自身重力產(chǎn)生的豎向應(yīng)力， (稱(chēng)豎向自重應(yīng)力 )等于單位面積上土柱體的重力 W，如圖 1551所示。當(dāng)?shù)鼗鶠槌蓪油馏w時(shí)，設(shè)各土層的厚度為 ，重度為 ，則在深度 z處土的自重應(yīng)力計(jì)算公式為： 式中 n— 從天然地面到深度 z處的土層數(shù)。若地下水位以下的土受到水的浮力作用，則水下部分土的重度按有效重度 計(jì)算，其計(jì)算方法同成層土體情況。 三、基礎(chǔ)底面壓力 建筑 物荷載通過(guò)基礎(chǔ)傳遞給地基的壓力稱(chēng)基底壓力，又稱(chēng)地基反力。剛性基礎(chǔ)在中心荷載作用下，開(kāi)始的地基反力呈馬鞍形分布； 荷載較大時(shí)，邊緣地基土產(chǎn)生塑性變形，邊緣地基反力不再增加，使地基反力重新分布而呈拋物線(xiàn)分布，若外荷載繼續(xù)增大，則地基反力會(huì)繼續(xù)發(fā)展呈鐘形分布。 將 W 的表達(dá)式代入 (1554b)式得 【例題 4】某矩形基礎(chǔ)底面尺寸為 3m6m ，上部結(jié)構(gòu)傳至基礎(chǔ)頂面的荷載為 1800KN，基礎(chǔ)埋深為自然地坪下 ，自地表至以下 均為粉質(zhì)粘土，土的天然重度為 ＝ ，飽和重度為 ＝，地下水位在自然地坪下 ，試確定： 地表下 5m處土的自重應(yīng)力值為（ ）。 A. ①140kpa ； ②120kpa ； ③ B. ①140kpa ； ②120kpa ； ③ C. ①140kpa ； ②130kpa ； ③ D. ①130kpa ； ②120kpa ； ③ 答案： B 四、基底附加壓力