【正文】 與工程實際中土體的受力情況不太相符，要滿足土樣在三向應(yīng)力條件下進行剪切試驗，就必須采用更為復(fù)雜的真三軸儀進行試驗。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)。然而，直剪試驗中只是用剪切速率的 “ 快 ” 與 “ 慢 ” 來模擬試驗中的 “ 不排水 ” 和 “ 排水 ” ，對試驗排水條件的控制是很不嚴(yán)格的，因此在有條件的情況下應(yīng)盡量采用三軸試驗方法。 【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（ ）。當(dāng)土中的孔隙水壓力 能通過實驗、計算或其他方法加以確定時，宜采用有效應(yīng)力法。 (3)不固結(jié)不排水剪指標(biāo) 土樣進行不固結(jié)不排水剪切時，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。 (4)固結(jié)不排水剪指標(biāo) 土樣進行固結(jié)不 排水剪試驗時，周圍固結(jié)壓力 ，將全部轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力而施加的偏應(yīng)力將產(chǎn)生孔隙水壓力。 【例題 19】當(dāng)需采用有效應(yīng)力法進行計算時，對土樣進行試驗時應(yīng)采用的方法為（ ）。這些特殊性土在分布上都具有區(qū)域性的特點，故也稱為區(qū)域性土或環(huán)境土。多數(shù)軟土還具有高靈敏度的結(jié)構(gòu)性。 淤泥是指在靜水或緩慢的流水環(huán)境中沉積，并經(jīng)生物化學(xué)作用形 成，天然含水量大于液限、天然孔隙比e≥ 的粘性土。當(dāng)土的有機質(zhì)含量大于 5％時則稱為有機質(zhì)土；大于 60％時則稱為泥炭土。其含水量極高，壓縮性很大，且不均勻。 、孔隙比大； ； C. 滲透系數(shù)值大； ，靈敏度高。 A. 淤泥 B. 淤泥質(zhì)土 C. 機質(zhì)土 D. 泥炭土 答案： D 二、黃土 黃土是我國地域分布最廣的一種特殊性土類，它是第四紀(jì)時期形成的一種特殊堆積物。 (一 )黃土的濕陷性及其評價 1. 黃土濕陷的機理 濕陷性是黃土最主要的工程特性 。濕陷性黃土又可分為自重濕陷性和非自重濕陷性兩類。 黃土濕陷的機理通常認(rèn)為是由于黃土的結(jié)構(gòu)特性和膠結(jié)物質(zhì)的水理特性決定的。黃土受水浸濕時，結(jié)合水膜增厚楔入顆粒之間，可溶性鹽類溶解和軟化，骨架強度降低，土體在上覆土層的自重壓力或附加壓力共同作用下土的結(jié)構(gòu)迅 速破壞，土?；虼罂紫叮ｉg孔隙減少，這就是黃土濕陷的機理。膠結(jié)物含量大，粘粒含量多，黃土結(jié)構(gòu)則致密，濕陷性降低，并使力學(xué)性質(zhì)得到改善；反之，結(jié)構(gòu)疏松、強度降低、濕陷性強。 黃土的濕陷性還與孔隙比、含水率以及所受壓力的大小有關(guān)。在天然孔隙比和含水率不變的情況下，壓力增大，黃土濕 陷量也增加，但當(dāng)壓力超過某一數(shù)值后，再增加壓力，濕陷量反而減少。 B. 含水量越大孔隙比越大濕陷性越強 D. 含水量越小孔隙比越大濕陷性越強 答案： D 【例題 23】原始黃土的成因，是由 ( )形成的。 A. ≥ B. ≥ C. D. 答案： A (二 )黃土地基的工程措施 濕陷性黃土地基的設(shè)計和施工，除了必須遵循一般的設(shè)計和施工原則外，還應(yīng)針對濕陷性特點，采用適當(dāng)?shù)墓こ檀胧?，包括以下三個方面： ① 地基處理，以消除產(chǎn)生濕陷性的內(nèi)在原因； ② 防水和排水，以防止產(chǎn)生引起濕陷的外界條件； ③ 采取結(jié)構(gòu)措施，以改善建筑物對不均勻沉降的適應(yīng)性和抵抗的能力。 2. 防水措施 防水措施包括以下三方面： 1)場地防水措施 盡量選擇具有排水暢通或利于場地排水的地形條件，避開受洪水或水庫等可能引起地下水位上升的地段，確保管道和貯水構(gòu)筑物不漏水，場地內(nèi)應(yīng)設(shè)排水溝等。確保建筑物地面嚴(yán)密不漏水。 3)施工階段的防水措施 施工場地應(yīng)平整，做好臨時性防洪、排水措施。盡量縮短基坑暴露時間。 在濕陷性黃土地基的設(shè)計中，應(yīng)根據(jù)建筑物的類別，場地濕陷類型、結(jié)合當(dāng)?shù)氐慕ㄖ?jīng)驗，施工與維護管理等條件結(jié)合確定。膨脹土的成因環(huán)境主要為溫和濕潤且具備化學(xué)風(fēng)化的良好條件，在這種環(huán)境條件下，硅酸鹽為主的礦物不斷分解，鈣被大量淋失，鉀離子被次生礦物吸收形成伊利石和伊利石 — 蒙脫石混合物為主的粘性土。 【例題 25】膨脹土主 要呈（ ）分布。 A. 蒙脫石 B. 伊利石 C. 石膏 D. 氧化亞鐵 答案： A、 B (二 )膨脹土的工程特性及對工程的危害 膨脹土的工程特性主要表現(xiàn)在以下方面： 1. 脹縮性 膨脹土吸水后體積膨脹，使其上的建筑物隆起，如果膨脹受阻即產(chǎn)生膨脹力；膨脹土失水體積收縮，造成土體開裂，并使其上的建筑物下沉。 2. 崩解性 膨脹土浸水后體積膨脹，發(fā)生崩解。 3. 多裂隙性 膨脹土中的裂隙，主要可分垂直裂隙、水平裂隙和斜交裂隙三種類型。 4. 超固結(jié)性膨脹土大多具有超固結(jié)性，天然孔隙比小，密實度大，初始結(jié)構(gòu)強度高?；娱_挖后，在風(fēng)化作 用下，土體很快會產(chǎn)生破裂、剝落，從而造成土體結(jié)構(gòu)破壞，強度降低。 6. 強度衰減性 膨脹土的抗剪強度為典型的變動強度，具有峰值強度極高而殘余強度極低的特性。在風(fēng)化帶以內(nèi)，濕脹干縮效應(yīng)顯著，經(jīng)過多次濕脹干縮循環(huán)以后，特別是粘聚力 c大幅度下降，而內(nèi)摩擦角 變化不大，一般反復(fù)循環(huán) 2～ 3 次以后趨于穩(wěn)定。房屋損壞具有季節(jié)性和成群性兩大特點，房屋墻面角端的裂縫常表現(xiàn)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，由于土體的脹縮交替，還會使墻體出現(xiàn)交叉裂縫。雨季路面滲水，路基受水浸軟化，在行車荷載下形成泥漿，并沿路 面的裂縫和伸縮縫濺漿冒泥。在干旱季節(jié)蒸發(fā)強烈，坡面剝落；雨季坡面沖蝕，沖蝕溝深一般為 ～ ，最大可達 ，坡面變得支離破碎。當(dāng)雨季雨量集中時還會形成泥流，堵塞涵洞，淹埋路面，甚至引發(fā)出破壞性很大的滑坡。 A. 黃土 B. 填土 C. 不均勻 D. 膨脹土 答案： D 【例題 28】膨脹土地區(qū)房屋損壞具有的特點為（ ）。當(dāng)?shù)匦纹教箷r應(yīng)避免大挖大填，坡度應(yīng)小于 14176。 2)場地內(nèi)綠化布置。 2. 結(jié)構(gòu)措施 結(jié)構(gòu)措施的目的是要提高建筑物適應(yīng)地基變形的能力。 3. 地基處理措施 1)用足地基強度，增大基底壓力； 2)采用換土、砂石墊層等措施，改良土性； 3)改變基礎(chǔ)形式，可采用樁基、墩基等。其液限 WL一般大于 50％，在垂直方向的濕度上有上部小下部大的明顯變化規(guī)律，失水后有 較大的收縮性，土中裂隙發(fā)育。已經(jīng)形成的紅粘土，經(jīng)后期水流搬運，土中成分相對調(diào)整，仍然保留著紅粘土的基本特征，其 WL一般大于 45％，稱為次生紅土。 以南的地區(qū)，西起云貴高原，經(jīng)四川盆地南緣、鄂西、湘西、廣西向東延伸到粵北、湘南、皖南、浙西等丘陵山地。因此反映出具有高塑性的特征，特別是液限 WL比一般粘性土高，都在 50％以上。紅粘土天然狀態(tài)飽和度大多在 90％以上，使紅粘土成為二相體系。 紅粘土雖然其力學(xué)性能隨深度而變?nèi)酰鳛樘烊坏鼗鶗r，對一般建筑 物而言，其基底附加應(yīng)力隨深度的衰弱幅度大于強度減小的幅度，因此在多數(shù)的情況下滿足了持力層也就滿足了對下臥層承載力驗算的要求。尤其在高原山區(qū)，分布零星，由于石灰?guī)r和白云巖巖溶化強烈，巖面起伏大，形成許多石筍石芽，導(dǎo)致紅粘土厚度水平方向上變化大。 2)下伏碳酸鹽巖系地層中的巖溶發(fā)育，在地表水和地下巖溶水的單獨或聯(lián)合作用下，由于水的沖蝕、吸蝕等作用，在紅粘土地 層中可形成洞穴，稱為土洞。由于這些洞體埋藏淺，在自重或外荷作用下，可演變?yōu)榈乇硭?。?dāng)失水后土體發(fā)生收縮，土體中出現(xiàn)裂縫，接近地表的裂縫呈豎向開口狀，往深處逐漸減弱，呈網(wǎng)狀微裂隙且閉合。 【例題 29】紅粘土的液限一般為（ ）。鹽漬土的成因主要取決于鹽源、遷移和積聚這三個方面。 2. 鹽的遷移和積聚鹽的遷移積聚主要靠風(fēng)力或水流完成的。 水流是鹽類遷 移和重新分布的主要因素。在含鹽量 (礦化度 )很高的水流經(jīng)過的地區(qū)，如遇到干旱的氣候環(huán)境，由于強烈蒸發(fā)，鹽類析出并積聚在土體中形成鹽漬土。有些地區(qū)長期大量開采地下水，農(nóng)田灌溉不當(dāng)，也會造成鹽分積聚。我國的鹽漬土主要分布在西北干旱地區(qū)的新疆、青海、西藏北部、甘肅、寧夏、內(nèi)蒙古等地勢低洼的盆地和平原中，其次分布在 華北平原、松遼平原等地。 有些鹽漬土中以含碳酸鈉或碳酸氫鈉為主，堿性較大， pH值一般為 8～ ，這種土稱為堿土，或堿性鹽漬土，農(nóng)業(yè)上稱為蘇打土。 (二 )鹽漬土地基的評價 對鹽漬土地基的評價，主要考慮鹽漬土地基的溶陷性、鹽脹性和腐蝕性三個方面。根據(jù)大量研究表明，只有干燥和稍濕的鹽漬土才具有溶陷性，且大多為自重溶陷。 2. 鹽脹性 鹽漬土地基的鹽脹性一般可分為兩類，即結(jié)晶膨脹和非結(jié)晶膨脹。當(dāng)土中的硫酸鈉含量超過某一定值(約 2％ )時，在低溫或含水率下降時，硫酸鈉發(fā)生結(jié)晶膨脹，對于無上覆壓力的地面或路基，膨脹高度可達數(shù)十至幾百毫米，這成了鹽漬土地區(qū)的一個嚴(yán)重的工程問題。最具代表性的是碳酸鹽漬土，含水率增加時，土質(zhì)泥濘不堪。在進行建設(shè)時，如果未受用有效的防膨脹措施，造成的危害是相當(dāng)嚴(yán)重的。鹽漬土中含有大量的無機鹽，它使土具有明顯的腐蝕性，對建筑物基礎(chǔ)和地下設(shè)施構(gòu)成一種嚴(yán)重的腐蝕環(huán)境，影響其耐久性和安全使用。防鹽類侵蝕的重點部位是在接近地面或地下水干濕交替區(qū)段。 【例題 30】對鹽漬土地基的評價，主要考慮的幾個方面中不包括（ ）。凍土按其凍結(jié)時間長短可分為三類：瞬時凍土、季節(jié)性凍土和多年凍土。 季節(jié)凍土，凍結(jié)時間等于或大于一個月，凍結(jié)深度從幾十毫米至 1～ 2m，它是每年冬季發(fā)生的周期性凍土。 多年凍土在我國主要分布在青藏高原和東北大小興安嶺，在東部和西部地區(qū)一些高山頂部也有分布。 (二 )凍土的評價 我國多年凍土地區(qū)，建筑物基底融化深度約 3m左右，所以對多年凍土融陷性分級評價也按 3m 考慮，根據(jù)計算融陷量及融陷系數(shù) A0對凍土的融陷性分成 5級： I— 少冰凍土 (不融陷土 )：為基巖以外最好的地基土，一般建筑物可不考慮凍融問題。 III— 富冰凍土 (中融陷土 )：這類土不但有較大的融陷量和壓縮量，而且在冬天回凍時有較大的凍脹性，作為地基，一般應(yīng)采取專門措施，如 深基、保溫、防止基底融化等。這類土作為建筑物地基，原則上不允許發(fā)生融化，宜采用保持凍結(jié)原則設(shè)計，或采用樁基、架空基礎(chǔ)等。如受長期荷載將產(chǎn)生流變作用，所以作為地基應(yīng)專門處理。 A. ＞ 1年 B. ≥2 年 C. ≥3 年 D. ≥5 年答案： B 七、填土 填土是指由人 類活動而堆填的土層。根據(jù)其物質(zhì)組成和堆填方式，填土可分為素填土、雜填土和沖填土三類。按主要組成物質(zhì)又可分為碎石素填土、砂性素填土、粉性素填土及粘性素填土。 雜填土是由含大量建筑垃圾、工業(yè)廢料或生活垃圾等雜物的填土。 沖填土是由水力沖填泥沙形成的填土。 在工程建設(shè)中所遇到的填土變化較大。位于鄉(xiāng)村農(nóng)田中的建設(shè)場地表層多為素填土，而一般城市市區(qū)所遇到的填土往往是爐渣、建筑垃圾及生活垃圾等雜填土。 A. 5年 B. 10年 C. 20年 D. 50年 答案： B 【例題 33】某種土以粉土 為主，含有砂、粉質(zhì)粘土，局部夾雜少量的碎磚屑，則該土為（ ）。土中應(yīng)力過大時，會使土體因強度不夠發(fā)生破壞，甚至使土體發(fā)生滑動失去穩(wěn)定。 土是三相體，具有明顯的各向異性和非線性特征。 用面上的法向應(yīng)力方向與坐標(biāo)軸的正方向相同時 ，則剪應(yīng)力的方向與坐標(biāo)軸正方向一致時為正，反之為負(fù)，若剪應(yīng)力作用面上的法向應(yīng)力方向與坐標(biāo)軸正方向相反時，則剪應(yīng)力的方向與坐標(biāo)軸正方向相反時為正，反之為負(fù)。 1. 均質(zhì)土的自重應(yīng)力 土體在自身重力作用下任一豎直切面均是對稱面，切面上都不存在剪應(yīng)力。在深度 z處土的自重應(yīng)力為： 式中 — 土的重度， kN／ m3； F— 土柱體的截面積， m2。 2. 成層地基土 的自重應(yīng)力 地基土通常為成層土。 3. 土層中有地下水時的自重應(yīng)力 當(dāng)計算地下水位以下土的自重應(yīng)力時，應(yīng)根據(jù)土的性質(zhì)確定是否需要考慮水的浮力作用。粘性土則視其物理狀態(tài)而定，一般認(rèn)為 ，若水下的粘性土其液性指數(shù) IL1，則土處于流動狀態(tài)，土顆粒之間存在著大量自由水，可認(rèn)為土體受到水浮力作用，若IL≤0 ，則土處于固體狀態(tài)，土中自由水受到土顆粒間結(jié)合水膜的阻礙不能傳遞靜水壓力，故認(rèn)為土體不受水的浮力作用，若 0IL1，土處于塑性狀態(tài)，土顆粒是否受到水的浮力作用就較難肯定，在工程實踐中一般均按土體受到水浮力作用來考慮。 4. 水平向自重應(yīng)力 土的水平向自重應(yīng)力 ， 可用下式計算 式中 K0— 側(cè)壓力系數(shù)，也稱靜止土壓力系數(shù)。 【例題 1】某土層及其物理性質(zhì)指標(biāo)如圖 1552 所示，地下水位在地表下 ，計算土中 a、 b、 c、 d各點處的自重應(yīng)力。 (一 )地基反力分布 基底地基反力的分布規(guī)律主要取決于基礎(chǔ)的剛度和地基的變形條件。對剛性基礎(chǔ) (如箱形基礎(chǔ)或高爐基礎(chǔ)等 )，在外荷載作用下，基礎(chǔ)底面基本保持平面，即基礎(chǔ)各點的沉降幾乎是相同的，但基礎(chǔ)底面的地基反力分布則不同于上部荷載的分布情況。 【例題 2】基底地基反力的分布規(guī)律與下列哪些因素有關(guān)（ ）。 A. 馬鞍形 B. 矩形 C. 三角形 D. 梯形 答案： A (二 )地基反力的簡化計算 實用上，通常將地基反力假設(shè)為線性分布情況按下列公式進行簡化計算：