土抗剪强度与地承载力

第五章 土的抗剪强度与地基承载力

第一节 土的抗剪强度

一．名词解释

1．抗剪强度：指土体抵抗剪切破坏的极限能力。

2． 库仑定律：在一般的荷载范围内，土的抗剪强度与法向应力之间呈直线关系，即ϕστtan +=c f ，

式中ϕ,c 分别为土的粘聚力和内摩擦角。

二．填空

1． kPa 40，kPa 20 2． c+σtan φ、c ˊ+(σ-µ) tan φˊ 3．极限平衡 4．土粒间的摩擦力，摩擦力，粘聚力 5． ϕστtan =f ，剪切滑动面上的法向应力 6．粘聚力，内摩擦角 7．总应力，有效应力

三、选择题

1． A 2．Ａ ３．Ａ ４．Ｂ ５．Ｃ ６．Ａ 7．Ｃ 8．Ａ

四．判断题（判断下列各题，正确的在题后括号内打“√”，错的打“×”。）

１．⨯ ２．√ ３．√ ４．√ ５．√ ６．√ ７．√ ８．√ ９．√ 10． ⨯

五、简答题

１．答：判断土中发生破坏的条件是强度包络线与摩尔应力圆的相关关系，当两者相切时土体发生剪切破坏，剪切滑动面与大主应力作用面成±（45°＋Φ/2）的角度。一般情况下，并非剪应力最大的平面首先发生破坏，只有当Φ＝0°时（饱和软土不排水剪切），破裂面与最大剪应力平面才是一致的。

２．答：（1）抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力。

（2）a ．土坡的稳定性问题 b.土工建筑物的安全问题 c.地基的承载力问题。

３．答案 1）剪切破裂面上，材料的抗剪强度是法向应力的函数；

2）当法向应力不很大时，抗剪强度可以简化为法向应力的线性函数，即表示为库伦公式； 3）土单元体中，任何一个面上的剪应力大于该面上土体的抗剪强度，土单元体即发生剪

切破坏，可用莫尔-库伦破坏准则表示。

六．计算题

1. 解：（1）

2.解

由图可见，不会剪切破坏。 3．解：︒=+

︒=532

45ϕ

α ,

4.591016tan 4.172tan 1.96106sin 1002sin 2

4.172106cos 220024002cos 22313131f f kPa

C kPa kPa

ττϕστασστασσσσσ>=+︒⨯=+==︒⨯=-==︒+=-++=

土样破坏。

4．解：

kPa

c 95.82052.23043.5905.62tan 6025.62tan 160)

2

45tan(2)245(tan 2231=+=︒⨯⨯+︒⨯=+︒++︒=φ

φσσ

5．解：（1）︒===∴=69.33300200

arctan

arctan

tan σ

τφφστ

f f

（2）

.

193,6732sin 2

,2cos 2

2313

13

12

1kPa kPa ==∴-=

-+

+=

σσα

σστασσσσσ

kPa

kPa

kPa 5.21625060sin 2502sin 2252502cos 350:452502

100

6002

3

1max =⋅︒=⋅==⋅-=︒

==-=

-=

θτθσθσστ⑶从应力圆上可见⑵

（3）=α)2

45(φ

-

︒︒=16.28

6．答：抗剪强度kPa c f

8.8415tan 2808.9tan =︒⨯+=+=ϕστ

kPa kPa 8.8480<=τ，该点处于弹性平衡状态。

第二节 抗剪强度指标的测定

一．名词解释

1．快剪试验：在试样施加竖向压力后，立即快速施加水平应力使试样剪切破坏的直接剪切试验，要求在3～5分钟内将土体剪坏。

2．固结剪切试验：是允许试样在竖向压力下充分排水，待固结稳定后，再快速施加水平剪应力使试样剪切破坏的直接剪切试验，要求在3～5分钟内将土体剪坏。

3．慢剪试验：是允许试样在竖向压力下排水，待固结稳定后，再缓慢的施加水平剪应力使试样剪切破坏的直接剪切试验，为了保证剪切过程中土样内不产生孔隙水压力，施加水平剪应力使式样剪切破坏历时较长，对粘性土一般历时4～6小时。

4．无侧限抗压强度试验：将圆柱形土样放在无侧限抗压仪中，在不加任何侧向压力的情况下施加竖直压力，直到使土样剪切破坏，剪切破坏时试样所能承受的的最大轴向压力称为无侧限抗压强度。 5.不固结不排水试验:试样在施加周围压力和随后施加竖向压力直至剪切破坏的整个过程中都不允许排水,自始至终关闭排水阀门的三轴压缩试验。

6.固结不排水试验:施加周围压力,打开排水阀门.允许排水固结.固结完成后关闭排水阀门,再施加竖向应力,使式样在不排水的条件下进行剪切破坏的三轴压缩试验。

7.固结排水试验: 试样在施加周围压力后允许排水固结.固结完成后再在排水条件下施加竖向应力至式样剪切破坏的三轴压缩试验。

二．填空

1．固结不排水剪 2．快剪 3．固结快剪 4．快剪，慢剪，固结快剪，快剪，慢剪。 5．饱和软粘土，不排水剪 6．应变，应力 7．

2u

q 8．相等

三、选择题

1．A 2．A 3．D 4．D 5．C 6．C 7．B 8．C

四．判断题

1．⨯ 2．√ 3．⨯ 4．√ 5．

⨯

五、简答题

1.答：优点：直剪仪构造简单，操作方便，试验原理较易理解，在一般工程中应用广泛。