第5章土及抗剪強(qiáng)度試題及答案(參考版)
2025-01-12 08:09本頁面
【正文】 ： 思考：破壞線是一水平直線，即在剪應(yīng)力最大的作用平面上發(fā)生剪切破壞 (特殊 ) (參見書 P192，公式 714) ：（ a）用作圖法 (見下圖 )確定該黏土試樣的 （ c）在固結(jié)不排水試驗(yàn)中， ，于是有 (見 P195 公式 729) ： ，所以，不會(huì)破壞。 破壞面上的有效正應(yīng)力和剪應(yīng)力分別為： ： 該土樣未達(dá)到極限平衡狀態(tài)。 五、計(jì)算題 1. 解： ： 因?yàn)?，所以該平面會(huì)發(fā)生剪切破壞。 13. √。 11. √。 9. ，在 的平面上剪應(yīng)力雖然為最大，但相應(yīng)的抗 剪強(qiáng)度更大。 7. √。 5. √。 3. ，可以測(cè)靈敏度。 8. 9. ； 【解題過程】當(dāng) 時(shí)， 最大，此時(shí)， 10. 穩(wěn)定 11. 不固結(jié)不排水三軸試驗(yàn)（不排水試驗(yàn)）；固結(jié)不排水三軸試驗(yàn)（固結(jié)不排水試驗(yàn)）；固結(jié)排水三軸試驗(yàn)（排水試驗(yàn)） 12. 13. 極限平衡 14. 等于 三、選擇題 題號(hào) 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 答案 C D B D A B C B D A C C A A A 題號(hào) 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 答案 D A B B C A C B A C C B B C B 題號(hào) 31 32 33 34 35 36 37 答案 D B C A C B B 四、判斷改錯(cuò)題 1. ,不能嚴(yán)格控制排水條件。④人為限定上下盒的接觸面為剪切面，該面未必是試樣的最薄弱面。②試件內(nèi)的應(yīng)力復(fù)雜，剪切面上受力不均勻，試件先在邊緣剪破，在邊緣發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。工程應(yīng)用時(shí)，當(dāng)?shù)鼗恋耐杆院团潘畻l件不良而施工速度較快時(shí)，可選用不固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)指標(biāo)；當(dāng)?shù)鼗恋耐杆院团潘畻l件較好而施工速度較慢時(shí)，可選用固結(jié)排水剪切試驗(yàn)指標(biāo)；當(dāng)?shù)鼗恋耐杆院团潘畻l件及施工速度界于兩者之間時(shí)，可選用固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)指標(biāo)。室內(nèi)試驗(yàn)有：直接剪切試驗(yàn)、三軸壓縮試驗(yàn)、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)；十字板剪切試驗(yàn)為原位測(cè)試測(cè)定。同一土樣的抗剪強(qiáng)度不是一個(gè)定值，因?yàn)樗艿皆囼?yàn)方法特別是排水 條件不同的影響。 11. 【答】直接剪切試驗(yàn)、三軸壓縮試驗(yàn)、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)、現(xiàn)場(chǎng)十字板剪切 試驗(yàn) 若建筑物施工速度較快，而地基土的透水性和排水條件不良時(shí)，可采用三軸儀不固結(jié)不排水試驗(yàn)或直剪儀快剪試驗(yàn)的結(jié)果；如果地基荷載增長(zhǎng)速率較慢，地基土的透水性不太小（如低塑性的粘土）以及排水條件又較佳時(shí)（如粘土層中夾砂層），則可以采用固結(jié)排水或慢剪試驗(yàn)結(jié)果；如果介于以上兩種情況之間，可用固結(jié)不排水或固結(jié)快剪試驗(yàn)結(jié)果；由于實(shí)際加荷情況和土的性質(zhì)是復(fù)雜的，而且在建筑物的施工和使用過程中都要經(jīng)歷不同的固結(jié)狀態(tài)，因此，在確定強(qiáng)度指標(biāo)時(shí)還應(yīng)結(jié)合工程經(jīng)驗(yàn)。顯然， ，所以土體的最大剪應(yīng)力面不是剪切破裂面。另外，根據(jù)靜力平衡條件，可得作用于土體某單元體內(nèi)與大主應(yīng)力 作用面成 角任意方向平面上的法向正應(yīng)力和剪應(yīng)力為： ， ，要使該平面上的剪應(yīng)力 達(dá)到最大值，必須使 ，即 。 9. 【答】（ 1）土的基本性質(zhì)，即土的組成、土的狀態(tài)和土的結(jié)構(gòu)，這些性質(zhì)又與它的形成環(huán)境和應(yīng)力歷史等因素有關(guān)；（ 2）當(dāng)前所處的應(yīng)力狀態(tài)；（ 3）試驗(yàn)中儀器的 種類和試驗(yàn)方法；（ 4）試樣的不均一、試驗(yàn)誤差、甚至整理資料的方法等都會(huì)影響試驗(yàn)的結(jié)果。 7. 【答】孔隙壓力系數(shù) A為在偏應(yīng)力增量作用下孔隙壓力系數(shù)，孔隙壓力系數(shù) B 為在各向應(yīng)力相等條件下的孔隙壓力系數(shù)，即土體在等向壓縮應(yīng)力狀態(tài)時(shí)單位圍壓增量所引起的孔隙壓力增量。 由于三軸試驗(yàn)和直剪試驗(yàn)各自的三種試驗(yàn)方法，都只能考慮三種特定的固結(jié)情況，但實(shí)際工程的地基所處的環(huán)境比較復(fù)雜，而且在建筑物的施工和使用過程中都要經(jīng)歷不同的固結(jié)狀態(tài)，要想在室內(nèi)完全真實(shí)地模擬實(shí)際工程條件是困難 的。 對(duì)于一般工程問題，如果對(duì)實(shí)際工程土體中的孔隙水壓力的估計(jì)把握不大或缺乏這方面的數(shù)據(jù)，則可采用總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)以總應(yīng)力法進(jìn)行分析，分析時(shí)所需的總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際工程的具體情況，選擇與現(xiàn)場(chǎng)土體受剪時(shí)的固結(jié)和排水條件最接近的試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定。 對(duì)于具體的工程問題，如何合理確 定土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)取決于工程問題的性質(zhì)。如有可能，宜盡量采用三軸試驗(yàn)方法來測(cè)定粘性土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。但直剪試驗(yàn)方法中的“快”和“慢”，并不是考慮剪切速 率對(duì)土的抗剪強(qiáng)度的影響，而是因?yàn)橹奔魞x不能嚴(yán)格控制排水條件，只好通過控制剪切速率的快、慢來近似模擬土樣的排水條件。直剪試驗(yàn)土樣的大主應(yīng)力作用方向與水平面夾角為 900。 3. 【答】（ 1）土的極限平衡條件： 即 或 土處于極限平衡狀態(tài)時(shí)破壞面與大主應(yīng)力作用面間的夾角為 ，且 （ 2）當(dāng)為無粘性土（ ）時(shí)， 或 4. 【答】因?yàn)樵诩魬?yīng)力最大的平面上，雖然剪應(yīng)力最大 ，但是它小于該面上的抗剪強(qiáng)度 ，所以該面上不會(huì)發(fā)生剪切破壞。 習(xí)題參考答案 一、簡(jiǎn)答題 1. 【答】土的抗剪強(qiáng)度可表達(dá)為 ， 稱為抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)實(shí)質(zhì)上就是抗剪強(qiáng)度參數(shù)。 21. 某飽和黏性土在三軸儀中進(jìn)行固結(jié)不排水試驗(yàn)，得 ，如果這個(gè)試件受到和 的作用，測(cè)得孔隙水壓力 ，問該試件是否會(huì)破壞？為什么？ 22. 某正常固結(jié)飽和黏性土試樣進(jìn)行不固結(jié)不排水試驗(yàn)得 ，對(duì)同樣的土進(jìn)行固結(jié)不排水試驗(yàn)，得有效抗剪強(qiáng)度指標(biāo) ，如果試樣在不排水條件下破壞，試求剪切破壞時(shí)的有效大主應(yīng)力和小主應(yīng)力。試計(jì)算點(diǎn) 在時(shí)間 和 時(shí)是否會(huì)發(fā)生剪切破壞。土層的靜止側(cè)壓力系數(shù)，飽和重度 ，有效應(yīng)力指標(biāo) ， 。 （ 1）繪出點(diǎn) 在原始應(yīng)力狀態(tài)下和破壞時(shí)的總應(yīng)力圓和有效應(yīng)力圓，以及相應(yīng)的莫爾破壞包線示意圖； （ 2）證明該地基土的不排水抗剪強(qiáng)度 的表達(dá)式可以寫成： 提示：地基中任一點(diǎn)由 引起的附加主應(yīng)力為： 式中 —— 該點(diǎn)到均布條形荷載兩端的夾角。今在地基上大面積堆載 ，試求地基中距地面 5米深度處 .與水平面成 550角的平面上且當(dāng)土的固結(jié)度達(dá)到 90%時(shí)，土的抗剪強(qiáng)度是多少？強(qiáng)度的凈增長(zhǎng)值為多少？ ，靜止側(cè)壓力系數(shù)為 ，有效粘聚力為 ，有效內(nèi)摩擦角為 ，地下水位與地面齊平。已知該試樣的有效粘聚力，有效內(nèi)摩擦角 ，孔隙壓力系數(shù) ， ，試確定破壞時(shí)的偏應(yīng)力 。
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