第10章-现场剪切试验
土力学知识点
第一章1. 矿物是地壳中具有一定化学成分和物理性质的自然元素或化合物。
组成岩石的矿物称为造岩矿物（30余种）。
矿物的种类有原生矿物和次生矿物。
原生矿物是由岩浆冷凝而成，属于物理风化，如石英、长石、角闪石、辉石、云母等。
次生矿物通常由原生矿物风化产生，属于化学风化，如长石风化产生高岭石、辉石或角闪石风化产生绿泥石。
次生矿物也有从水溶液中析出生成的，如方解石与石膏等。
2.矿物的主要物理性质------形态、颜色、光泽、硬度、解理、断口。
3.矿物的鉴定方法------肉眼鉴定法、偏光显微镜法。
肉眼鉴定法可用小刀、放大镜和10%浓度的稀盐酸等简单物品，根据矿物的各项物理性质进行鉴定。
4.石英与方解石的鉴定：硬度不同，前者为7度，后者为3度；前者无解理，后者为完全解理；将稀盐酸滴在矿物上，前者无反应，后者起泡。
5.岩石的类型：按成因分类：岩浆岩（火成岩）、沉积岩（水成岩）、变质岩。
按岩石坚固性：硬质岩石、软质岩石。
按岩石风化程度：未风化、微风化、中等风化、强风化。
6.达西定律：P337.埋藏在地表以下第一个稳定隔水层以上的具有自由水面的地下水称为潜水。
8.原岩经风化作用而残留在原地的碎屑物，称为残积土。
复习思考题：1.2、1.3、1.4、1.10、1.14、1.15习题：1.7、1.8第二章（重点）1.土的概念：土建工程所称的土，有狭义和广义两种概念。
狭义的土是岩石风化后的产物， 即指覆盖在地表上松散的、没有胶结或胶结很弱的颗粒堆积物；而广义概念所指的土则是将整体岩石也视为土。
2. 土的工程特性：P413. 粒径：高岭石>伊利石>蒙脱石;比表面积:高岭石<伊利石<蒙脱石;亲水性:高岭石<伊利石<蒙脱石;渗透性:高岭石>伊利石>蒙脱石;强度：高岭石>伊利石>蒙脱石4. 固体+气体（液体=0）为干土。
此时黏土呈坚硬状态。
固体+液体+气体为湿土，此时黏土多为可塑状态固体+液体（气体=0）为饱和土。
第9章-扁铲侧胀试验
• (2)分别在时间间隔为0.5、1、2、4、8、15、 30min时重复上述步骤。
• (3)绘制压力值A-lgt曲线，曲线的形状通常为 "S"型，当曲线的第二个拐点出现后，可停止试验。
• 如在试验中需要获得C读数，应在步骤(3)中打开微排阀 而非打开排气阀，使其缓慢降压直至蜂鸣器停后再次响起 (膜片离基座为0.05mm)时，此时记下的读数为C值。
三、测试过程
• 2.加压的速率对试验的结果有一定影响，因而应 将加压速率控制在一定范围内。A值应控制在1520s之间测得，而B值应在A值之后的15 -20s之间 获得,C值在B值后约1 min获得。这个速率是在气 电管路为25m长的加压速率，对大于25m的气电 管路，可适当
气压源
• 扁铲侧胀试验用高压钢瓶的高压气作为气 压源，气体必须是干燥的空气或氮气。一 只充气15MPa的10L气瓶，在中密度土中做 25 m长管路的试验，一般可进行约1000个 测点，约200m。耗气量随土质密度和管路 增长而增加，因此，在试验前，应先检查 气量是否充足，以免在试验中途更换气源。
贯入设备
系M和数砂K0土、内超摩固擦结角比等OC。R当、进不行排扁水铲抗消剪散强试度验cu时侧，限还压可缩以模对量 土的水平固结系数ch、水平渗透系数kh进行估计。
3. 试验的仪器和设备
• 扁铲测头 • 测控箱 • 气压源 • 贯入设备
扁铲测头
• 1. 扁铲测头和弹性钢膜 • 扁铲测头的外观尺寸为 • 95mm宽,15mm厚，扁铲 • 测头具有锲形底端，用以 • 贯穿土层，锲形底端的顶角介于24-32. 测
十字板剪切试验详细内容介绍
一、定义
十字板剪切试验 (FVST： field vane shear test)是用插入软 粘土中的十字板头， 以一定的速率旋转， 测出土的抵抗力矩， 然后换算成土的抗剪 强度的一种测试方法。
FVST主要用于测定饱水软粘土的不排水抗剪强 度。它具有下列优点：
(1) 不用取样，特别是对难以取样的灵敏度高的 粘性土，可以在现场对基本上处于天然应力状 态下的土层进行扭剪。所求软土抗剪强度指标 比其他方法都可靠。 (2) 野外测试设备轻便，操作容易。 (3) 测试速度较快，效率高，成果整理简单。
其缺点是仅适用于江河湖海的沿岸地带的软土， 适应范围有限，对硬塑粘性土和含有砾石杂物 的土不宜采用，否则会损伤十字板头。
二、测试原理
图中所示为板头侧 面的剪切阻力分布
Cv
CH
图中所示为在板 头上、下面的剪 切阻力分布。
圆柱体侧面的抗扭矩为 圆柱体底面的抗扭矩为 顶面的抗扭矩为： M
： M 1 DH ：M 2
103.6
141.4 151.2 141.4 134.4
30
35 40 45 50
108
101 96 89 82
35
35 35 35
3
124.6
114.8
K 0 . 00218 cm
C u 10 K R y
64 . 11 N cm / 单位读数
十字板剪切试验记录表
注意事项：
应先将电缆穿过施加扭力装置的中心孔，然后 再穿入探杆； 在扭剪前，应读取初始读数或将仪器调零； 匀速转动手摇柄，摇柄每转一圈，十字板头旋 转一度。 测试重塑土时，用扳手或管钳快速将探杆顺时 针方向旋转6圈，使十字板头周围的土充分扰 动后，立即拧紧钻杆夹具
第十章 低倍检验
第十章低倍检验第一节概述本章主要叙述钢的热酸蚀试验、冷酸蚀试验、电解腐蚀试验、塔形车削发纹缺陷检验。
在金属材料的宏观检验工作中，酸蚀法是检验金属材料缺陷，评定金属质量的最常用方法之一。
酸蚀试验简单易行，一般不需要特殊设备，也不需要严格的试样制备工序。
在钢材生产和机器制造工业中，酸蚀试验常列为按顺序检验项目中的第一位。
如果一批钢材在酸蚀检验中显示出不允许有的缺陷或超过标准允许存在的缺陷时，则其它试验可不必再进行。
因此，它亦是控制材料质量的一种有效方法。
对于在生产过程中取样进行酸蚀试验，如发现材料或零件有严重宏观缺陷时，可停止该批材料的加工与生产，避免造成更大的损失。
酸蚀和断口检验，都属钢的低倍宏观检验，虽然在很多情况下可以同时并用，相互补充，但是各有其适用的范围。
例如钢中发裂(白点)，在横截面酸蚀试样上能显示出发纹及其分布位置，而在纵截面进行断口检验时，则显示出清晰的白点形貌。
但显示枝晶、流线和疏松等，用酸蚀试验较为合适。
钢的过热和过烧则在断口检验上最易发现。
对于高碳工具钢一般要求进行断口检验。
对韧性较大的结构钢要求进行热酸蚀检验。
对于特殊用途或要求严格的钢材，如滚珠轴承钢及弹簧钢等则要求作酸蚀试验和断口检验。
对于在使用中经受高交变重载荷的机器零件来说，钢材内部的纯净度必须保持在较高水平，才能获得满意的疲劳寿命，因此用塔形试验检查发纹缺陷成了重要手段。
第二节试样的制取一、取样酸蚀试样必须取自最易发生各种缺陷的部位。
根据钢的化学成分、锭模设计、冶炼及浇注条件、加工方法、成品形状和尺寸的不同，一般宏观缺陷有不同的种类、大小和分布情况。
在钢锭的上部以及加工后相当于该部位的钢坯和钢材上，最容易有缩孔、疏松、气泡、偏析等缺馅。
一般在上小下大的钢锭轧制方坯中，发现小头部位的缺陷较为严重，中部次之，大头较轻。
因此国家标准(GB226-77)中钢的热蚀试验方法里规定，在接近于钢锭帽口部位取样。
对于新设计锭模，用新浇注方法及冶炼新钢种时，最好解剖钢锭进行酸蚀试验，以检验各种缺陷的分布情况，然后再确定取样部位。
地基处理技术第十章
杂填土中包含大量有机生活垃圾，或者软土的含水量过分高，用石灰桩
解决不了问题；当地下水渗流量很大或者含酸量过高时，石灰桩桩身的 形成和强度均受影响，也不宜使用石灰桩。在某些情况下，例如在渗透
系数较大的填土和透水量中等的夹薄透水层的粘土中，以及在雨季施工
时，应采取阻水和降水等措施。
2017/3/21
地基处理技术
第十章 石灰桩法
（二）桩身 对单一的以生石灰作原料的石灰桩，当生石灰水化后，石灰桩的 直径可胀到原来所填的生石灰块屑体积的一倍，如充填密实和纯氧化 钙的含量很高，则生石灰密度可达1.1一1.2t／m3。 生石灰吸水膨胀后仍存在着相当多的孔隙——软化。试验证明， 为保证石灰桩桩身不产生软化，必须要求石灰桩应具有一定的初始密 度，而且吸水过程中有一定的压力限制其自由胀发。提高石灰含量或 缩短桩距来进一步约束桩的胀发作用，也可提高桩身的密实度，用砂 填充石灰桩的孔隙；桩顶采用粘土封顶；采用掺合料(粉煤灰、火山 灰、钢渣或黏性土科)也可防止石灰桩软心。 （三）复合地地基 一般认为在软土中石灰桩的置换作用和吸水膨胀作用是主要的， 而在杂填土中置换和挤密起着同样重要的作用。由于石灰桩桩体具有 较桩间土有更大的强度(抗压强度约500kPa)，在与桩间土形成复合地 基中具有桩体作用。当承受荷载时，桩上将产生应力集中现象。根据 国内实测数据，石灰桩复合地基的桩土应力比一放为2.5-5.0。
（二）施工顺序
石灰桩一股是在加固范围内施工时，先外排后内排；首先周边后中 间；单排桩应先施工两端后中间，并按每间隔l一2孔的施工顺序进行，
不允许由一边向另一边平行推移。
2017/3/21 地基处理技术 12
第十章 石灰桩法
（三）成桩 1.成孔 石灰桩成孔可选用沉管法、挖孔法等。 沉管法是最常用的成孔方法。使用柴油或振动打桩机将带有特制桩 尖的钢桩管打入土层中，达到设计探度后，缓慢拔出桩管即成桩孔。沉 管法成孔孔壁光滑规整，挤密效果和施工技术都比较容易控制和掌握， 成孔最大深度由于受桩架高度的限制，一般不超过8m。 冲击法成孔是使用冲击钻机将0.6—3.2t锥形钻头提升0.5—2.0m高 度后自由落下，反复冲击，使土层成孔。冲击法成孔的孔径大，孔深不 受机架高度的限制，同一套设备既可成孔，又可填夯。 螺旋钻进法成孔的优点是：不使用冲洗液，符合石灰桩施工要求； 钻进时不断向孔壁挤压，可使孔壁保持稳定；可一次成孔，不需要升降 工序，可进行深孔钻进，桩孔深度不受设备限制；钻进效率高，每小时 效率可高达几十米。 爆扩法成孔工艺简便，不需要打桩机械，适用于缺少施工机械的新 建工程场地。
现场岩体直剪切验
由σ＝p＋qsinα，得出： p＝P/F＝σ－qsinα
4）最小正应力σmin的确定 为了避兔试验过程中p值不够减的情况发生，必须首 先确定剪切面上的最小正应力σmin值。 为使在剪切时p≥0，即：σ－qsinα≥0 在极限状态下，还应满足：
qcosα σtan C
建立联立方程组 σ－qsinα＝0
3．传力系统 （1）高压胶管，若干(配有快速接头)，输送油压用；
（2）体力柱：无缝钢管一套，要求钢管必须有足够的
刚度和强度； （3）钢垫板：用45＃钢制成，一套，其面积可根据试 体尺寸而定； （4）滚轴排：一套，面积根据试体尺寸而定。
4．测量系统
（1）压力表：精度为一级的标准压力表一套，测油压用； （2）千分表：8－12只； （3）磁性表架：8－12只； （4）测量表架：工字钢2根；
如小于此值，将会出现P值不够减的情况。显然，还要对f、
2．平推法试验
不需要减少P值，但试验前，也要对剪切荷载进行估 算。在极限平衡状态下，剪切面上的应力条件符合莫尔－
库仑公式：
，得
Q max σtan C F
Q max (σtan C ) F
如果根据岩性、构造等条件，预估出f、C值，代入上 式即可估算出试体剪切破坏时最大剪切荷载，方便在试验 过程中分级施加。
同一组试体(不少于5块)，选用工程地质条件相同地段，
3．浇注混凝土试体
根据《岩土工程勘察规范》（GB50021－2001）规定
的试体布置、制备、加工尺寸应符合一般规定： （1）试体宜加工成方形体（或楔形体），每组试体数量 不宜少于5个，并尽可能处在同一高程。 （2）试体剪切面积不宜小于2500cm2，边长不宜小于
及地下洞室围岩等岩体本身可能发生剪切失稳时，可采用 本试验方法。
现场直剪剪切试验与岩体原位应力测试(ppt 40页)
3．施加剪切荷载
（1）剪切荷载按预估的最大值分8～12级施加，如发生后一 级荷载的水平变形为前一级的1.5倍以上时，应减荷按4％ ～5％施加。
（2）试验过程中法向应力应始终保持为常数。采用斜推法时 ，应同步降低因施加剪切荷载而产生的法向分量的增量， 保持法向荷载不变。
（a）：1—砂浆顶板；2—垫板；3—传力柱；4—压力表；5—混凝土试体；6—混 凝土后座；7—液压千斤顶；8—传力块；9—滚轴徘；10—接液压泵；11—垂直位
移测表；12—测量标点；13—水平位移测表；14—试体受力简图 （b）：1、2、3、4、14同（a）；5—液压千斤顶；6—混凝土试体；7—传力块； 8—滚轴排；9—垂直位移测表；10—测量标点；11—水平位移测表；12—混凝土后
（2）每个试体分4～5级施加其垂直荷载。每隔5min加一 次，0min、5min分别读一次数。在最后一级法向荷载作用下 ，法向位移应相对稳定后（各测表的连续两次垂直变形读数差 不超过0.0l mm），再施加剪切荷载。
对于软弱夹层，在加到预定的垂直荷载后，低塑性软弱 夹层每隔10min，高塑性软弱夹层每隔15min，读一次垂直变 形。当两次变形读数差小于0.05mm时，即视为已稳定，施加 荷载的容许误差为±2％。
（3）试体的推力部位应留有安装千斤顶的足够空间，平推 法应开挖千斤顶槽。剪切面周围的岩体应大致凿平，浮渣应清 除干净。
（4）平推法的推力方向宜与工程岩体的受力方向一致。斜 推法的推力中心线与剪切面夹角α宜为12°～17°。
（5）对加压过程可能出现破裂或松动的试体，应浇筑钢筋 混凝土保护套或采取其它保护措施，保护套应有足够的强度和 刚度，顶面应平行预定剪切面，底部应在预定剪切面的上部边 缘；水泥砂浆和混凝土应进行养护。
土力学2_10章课后习题答案(第三版)
土力学 第二章2-2、有一饱和的原状土样切满于容积为21.7cm 3的环刀，称得总质量为72.49g ，经105℃烘干至恒重为61.28g ，已知环刀质量为32.54g ，土粒比重为2.74，试求该土样的湿密度、含水量、干密度及孔隙比（要求汇出土的三相比例示意图，按三相比例指标的定义求解）。
解：3/84.17.2154.3249.72cm g V m =-==ρ%3954.3228.6128.6149.72=--==S W m m ω 3/32.17.2154.3228.61cm g V m S d =-==ρ 069.149.1021.11===S V V V e 2-3、某原状土样的密度为1.85g/cm 3，含水量为34%，土粒相对密度为2.71，试求该土样的饱和密度、有效密度和有效重度（先推导公式然后求解）。
解：（1）VV m WV s sat ρρ⋅+=W S m m m +=Θ SW m m =ω 设1=S m ρω+=∴1VWS S S V m d ρ=Θ W S W S S Sd d m V ρρ⋅=⋅=∴1()()()()()()3W S S W S S W W satcm /87g .1171.20.341171.285.1d 11d 11d 111d 11111=+⨯+-⨯=++-=+++⎪⎪⎭⎫⎝⎛-=+-++=+⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⋅-++=∴ρωρωρωρωρρωρρωρρρωρW S d 有（2）()3'/87.0187.1cm g VV V V V V V m V V m W sat W V Ssat WV W V W S S W S S =-=-=+-=-+-=-=ρρρρρρρρρ （3）3''/7.81087.0cm kN g =⨯=⋅=ργ 或3'3/7.8107.18/7.181087.1cmkN cm kN g W sat sat sat =-=-==⨯=⋅=γγγργ2-4、某砂土土样的密度为1.77g/cm 3，含水量9.8%，土粒相对密度为2.67，烘干后测定最小孔隙比为0.461，最大孔隙比为0.943，试求孔隙比e 和相对密实度Dr ，并评定该砂土的密实度。
第十章 应变分析、应力分析和屈服条件
建立由1、2、3为坐标轴的直角坐标系，称之为主应力空间。 主应力空间中任意一点P（1、2、3）代表物体内一点的应力状 态屈服面f (1，2，3)=0代表主应力空间中的一个曲面
x xy xz y yz ij i , j 1, 2,3 yx zx zy z
3、应力张量
二、应变张量和应力张量的不变量
1、应变张量的不变量 3 2 J1 J 2 J3 0
J1 x y z kk --应变张量的第一不变量（体积应变）
y
1 zy 2
z
--应力张量的第三不变量
2、应力张量的不变量
3 I1 2 I 2 I3 0 --应力状态的特征方程
I1 x y z kk --应力张量的第一不变量
1 2 I 2 x y y z z x I1 ij ij 2
1 J2 k k2 s 3 3
而正应力为：
2 2 N ij vi v j 1v12 2 v2 3v3
1 1 2 3 3
而切应力为：
1 2 1 2 2 2 8 TT 1 2 3 1 2 3 i j N 3 9 1 2 2 2 1 2 2 3 3 1 3
-称为等效切应变（或切应变强度）
T 1 1 2 2 2 2 2 2 sij sij I 2 ( ) ( ) ( ) 6( ) x y y z z x xy yz zx 2 6
土力学_浙江大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年
土力学_浙江大学中国大学mooc课后章节答案期末考试题库2023年1.荷载试验的中心若基础底面宽度为b,则临塑荷载Pcr对应的地基土中的塑性变形区的深度Zmax为（）参考答案:塑性变形区即将出现，即Zmax=02.浅基础的极限承载能力是指（）参考答案:地基土达到整体剪切破坏时的荷载3.当硬土层覆盖在软弱土层上时，即双层地基上硬下软,【图片】＞【图片】，这时在荷载作用下地基将发生_________现象。
参考答案:应力扩散4.使地基形成连续滑动面的荷载是地基的（）参考答案:Pu5.黏性土（c≠0，φ≠0）地基上，有两个宽度不同埋置深度相同的条形基础，试问：两个基础的临塑荷载哪个大？参考答案:两个基础的临塑荷载一样大6.普朗德尔地基极限承载力理论认为，随着基底压力的增大，地基将发生（）参考答案:整体剪切破坏7.普朗德尔-瑞斯纳极限承载力公式在计算地基排水条件不良、施工速度较快情况下地基短期极限承载力时，可取φ=（）°。
参考答案:8.对挡土墙后地下水位以下部分的土压力，应考虑水的浮力作用，对于砂性土和粉土，可按水土分算的原则进行土压力的计算。
参考答案:正确9.在墙后填土为黏性土的情况下，当产生主动土压力时，由于黏聚力的存在，墙顶附近会产生拉力区。
参考答案:正确10.若挡土墙墙背竖直，墙后填土水平，则分别对于朗肯和库伦土压力理论的主动土压力和被动土压力大小比较为____参考答案:主动土压力：朗肯＞库伦_被动土压力：朗肯＜库伦11.关于朗肯土压力理论和库伦土压力理论之间不同点____参考答案:计算公式的形式不同_计算误差的不同_理论基础不同,朗肯理论是从应力的角度,库伦理论则是从静力平衡的角度_基本假定及适用范围不同12.主动土压力、被动土压力及各自所需的挡土墙位移大小比较为____参考答案:土压力：主动＜被动，位移：主动＜被动13.郎肯土压力理论中，当墙后填土达到主动郎肯状态时，填土破裂面与水平面夹角为____参考答案:45°+φ/214.用库伦土压力理论计算挡土墙压力时，下述哪种情况的主动土压力最小____参考答案:土的内摩擦角较大，墙背倾斜角较小15.挡土墙后的填土应该密实些好，还是疏松些好____为什么____参考答案:填土应该密实些好，因为土的大，土压力就小16.挡土墙背面的粗糙程度，对郎肯土压力计算结果有何直接影响____参考答案:对土压力无影响17.如果土推墙而使挡土墙发生一定的位移，使土体达到极限平衡状态，这时作用在墙背上的土压力是何种土压力___参考答案:主动土压力18.条形荷载土中竖向附加应力的影响深度比剪应力的影响深度______（大/小/相等）参考答案:大19.第一本土力学著作于（）年出版。
十字板剪切试验.ppt
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
一、试验的技术要求 第
三
根据《岩土工程勘察规范》（GB50021－2001），
节 十字板试验应满足以下主要技术要求：
试 1．钻孔十字板剪切试验时，十字板头插入孔底以下的深
验 度不应小于3～5倍钻孔直径，以保证十字板能在未扰动
方 土中进行剪切试验。
法 2．一般，在同一孔内进行不同深度点的剪切试验时，试
该剪损面的侧面和上、下底面上土
的抗剪强度都相等。在剪损过程中，
土体产生的最大抵抗力矩M由圆柱
H
侧表面的抵抗力矩M1和圆柱上下面 的抵抗力矩M2两部分组成。即M＝ M1十M2。其中：
D
M1
cuDH
D 2
1 2
cuD2 H
M2
2cu
1 4
πD 2
2 3
D 2
1 6
cu πD 3
M
M1
M2
1 2
cuD
一十字板剪切试验的定义一十字板剪切试验的定义二十字板剪切试验的发展二十字板剪切试验的发展三十字板剪切试验的分类三十字板剪切试验的分类四十字板剪切试验的优缺点及适用性四十字板剪切试验的优缺点及适用性五十字板剪切试验的目的五十字板剪切试验的目的vanesheartestvst十字板剪切试验vanesheartest是一种通过对插入地基土中的规定形状和尺寸的十字板头施加扭矩使十字板头在土体中等速扭转形成圆柱状破坏面通过换算评定地基土不排水抗剪强度的现场试验
二、试验影响因素分析
在十字扳剪切试验方法及成果计算公式的推导中做 了—些人为的假定。实际上影响十字板剪切试验的因素 很多，各项因素对不排水抗剪强度的影响．可归结为表 6－2中。
河海大学_土力学_课后习题答案
河海大学_土力学_课后习题答案思考题2 2-1土体的应力，按引起的原因分为自重应力和附加应力两种；按土体中土骨架和土中孔隙（水、气）的应力承担作用原理或应力传递方式可分为有效应力和孔隙应（压）力。
有效应力是指由土骨架传递（或承担）的应力。
孔隙应力是指由土中孔隙流体水和气体传递（或承担）的应力。
自重应力是指由土体自身重量所产生的应力。
附加应力是指由外荷（静的或动的）引起的土中应力。
2-2 自重应力是指由土体自身重量所产生的应力。
由静水位产生的孔隙水应力称为静孔隙水应力。
土体自重应力应由该点单位面积上土柱的有效重量来计算，如果存在地下水，且水位与地表齐平或高于地表，则自重应力计算时应采用浮重度，地下水位以下的土体中还存在静孔隙水应力。
2-3 附加应力是指由外荷（静的或动的）引起的土中应力。
空间问题有三个附加应力分量，平面问题有两个附加应力分量。
计算地基附加应力时，假定地基土是各向同性的、均匀的、线性变形体，而且在深度和水平方向上都是无限的。
2-4 实际工程中对于柔性较大（刚度较小）能适应地基变形的基础可以视为柔性基础。
对于一些刚度很大不能适应地基变形的基础可视为刚性基础。
柔性基础底面压力的分布和大小完全与其上的荷载分布于大小相同；刚性基础下的基底压力分布随上部荷载的大小、基础的埋深和土的性质而异。
2-5 基地中心下竖向附加应力最大，向边缘处附加应力将减小，在基底面积范围之外某点下依然有附加应力。
如果该基础相邻处有另外的荷载，也会对本基础下的地基产生附加应力。
2-6 在计算地基附加应力时，假定地基土是各向同性的、均质的、线性变形体，而且在深度的水平方向上都是无限的，这些条件不一定同时满足，因而会产生误差，所以计算结果会经常与地基中实际的附加应力不一致。
2-7 有效应力是指由土骨架传递（或承担）的应力。
孔隙应力是指由土中孔隙流体水和气体传递（或承担）的应力。
静孔隙水应力：习题22-1 解：根据图中所给资料，各土层交界面上的自重应力分别计算如下：cz0 0urhwwcz1 1h1 18.5'cz2 1h1 cz2 1h1 cz3 1h1 cz4 1h1 2-2解：23kPa7kPa55 (2 03h 37 1 8 122h 'h2' 55 222h 'h2 '2 'h3 221 0 )1kPa65 (1 946 5 10 )3kPa9 22kPa1 11h 'h2 '2 'h3 3'h 2249 2(1 9.5 10 )土的最大静孔隙水应力为：u0 rwhw 10 6 60kPa FV P G P GAd 2106基底压力：2 0 63 __ 3(1 62kN46 6pmpmaxinFvl b(16el)0.3178.k1Pa) 95.k9Pa6基底静压力：pn pmin r0d 95.9 17 1.0 78.9kPa pt pmaxpmin178.1 95. 98k2P.2 a只有前两章的,不过包括所有的思考题① 求O点处竖向附加应力由：m lzo12 n z 0 0 KS 0.250 0bb.5 4KSpn 4 0.25 78.9 78.9kPa b 1.5 0.5 n zb 0.5pt2由：m l0 Kt1 0 Kt2 0.2500 2 0.2582.2220.55kPazo2 2Kt1由：m lpt20 zo3 2Kt2bzo4 2KS4pt22 n z 2 0.25b82.22.50 KS4 0.250 020.55kPaz0 z01 z02 z03 z04 120kPa②求A点下4m处竖向附加应力由：m lzA16 4 n z 4 2.7 KS 0.103 6bb.52KSpn 2 0.1036 78.9 16.35kPa0.67 Kt 0.0695b662Ktpt 2 0.0695 82.2 11.4258kPa1.50.25 n z4由：m lzA2③zA zA1 zA2 16.35 11.4258 27.78kPa求B点下4m处竖向附加应力由：m l zB11.33 KS 0.1412b3b32KSpn 2 0.1412 78.9 22.28kPapt20.141282.225.80kPa3 1 n z 4zB2 KS由：m lzB3 Kt1pt2pt231 n z82.2282.221.33 Kt1 0.058 5Kt2 0.08260.0585 0.08262.39kPa3.39kPazB2 Kt2zB zB1 zB2 zB3 zB4 33.86kPa2-3 解：2-4 解：① 求自重应力zM 1h1 1'h2 19 4 (20 9.8) 1 86.19kPa zN zM 3'h3 86.19 (18.5 9.8) 3 112.26kPa 第三章思考题3 3-1水在土中的渗透速度与试样两端水平面间的水位差成正比，而与渗径长度成反比，即：v khLki 即为达西定律。
第章桩基础的测试与检测ppt课件
最大单位推力qmax的估算：
9
2．平推法试验
10
（5）试验资料处理及成果应用 确定抗剪强度指标
计算出各级垂直荷载下的垂直应力和剪应力，绘制垂直 应力与剪应力关系直按库仑定律即按上式确定出土体的c和 tanφ或φ。
根据库仑定律(1776)：τf=c+σtanφ
11
第5章 桩基础的测试与检测
§5.1 概 述
围裹或距桩顶1.5倍桩径范围内设置箍筋，间距不宜大 于100mm。桩顶应设置钢筋网片2～3层，间距60～ 100mm。
桩头混凝土强度等级比桩身混凝土提高1～2级， 且不得低于C30。
（5）慢速维持载荷法： ①每级加载后5、15、30、45、60min各测读1次，以后 30min。 ② 稳定标准：每1小时内沉降量不超过0.1mm，并连续2 次。
压力，观测桩顶部随时间产 生的沉降，以确定相应的单 桩竖向抗压承载力的试验方 法。
二 、试验设备
（1）加载装置 ①锚桩横梁反力装置 ②压重平台反力装置 ③锚桩压重联合反力装置
（2）测试仪表
荷载可用千斤顶的高精度压力表测定油压，并 换算为荷载。
沉降测量一般采用百分表或电子位移计。沉降 测定平面离开桩顶的距离不应小于0.5倍桩径。
用。
二、基桩分类
1、按承载性状：摩擦型桩、端承型桩； 2、按施工方法： 打入桩；灌注桩（沉管灌注桩、钻
孔灌注桩、人工挖孔灌注桩、夯扩桩、复打桩、支盘桩、 树根桩）、静压桩、螺旋桩、碎石桩、水泥土搅拌桩 （深层搅拌桩、粉喷桩）等；
3、按使用功能：受压桩、抗拔桩、锚桩等。
16
三、桩基工程常见的质量问题
③达稳定标准再加下一级
④ 卸载：每级1h，15、30、60min测，卸零后测3h。
一、直接剪切试验
由库伦公式可以看出，无粘性土的抗剪强度与剪切面上
的法向应力成正比，其本质是由于颗粒之间的滑动摩擦以
及”凹凸面间的镶嵌作用所产生的摩阻力，其大小决定于
颗粒表面的粗糙度、密实度、土颗粒的大小以及颗粒 级配等因素。粘性土的抗剪强度由两部分组成：一部 分是摩擦力，另一部分是土粒之间的粘结力，它是由 于粘性土颗粒之间的胶结作用和静电引力效应等因素 引起的。
2
c
O
3f
c ctg 1 3 f
2
1f
1 3 f
sin
1
2
3 f
c ctg
2
1 f
3
f
tg
2
45
2
2c
tg
45
2
3 f
1
f
tg
2
45
2
2c
tg
三轴压缩试验直接量测的是试样在不同恒定周围压力 下的抗压强度，然后利用莫尔－库仑准则间接推求土的抗 剪强度。
三轴压缩仪主要由压力室、加压系统和量测系统三大 部分组成。
4.3.2三轴压缩试验
有机玻璃罩 橡皮膜
接围压系统
试 样
底座
活塞 试样帽
透水石
透水石 阀门，接体变 量测系统
阀门，接孔压 量测系统
三轴压缩试验
第4章 土的抗剪强度与地基承载力
4.1 概述
当土中某点由外力所产生的剪应力达到土的抗剪强 度时,土体就会发生一部分相对于另一部分的移动，该点 便发生了剪切破坏。土体抵抗剪切破坏的极限能力即为 土的抗剪强度。实际工程中的地基承载力、挡土墙的土 压力以及土坡稳定都受土的抗剪强度所控制。因此，研 究土的抗剪强度及其变化规律对于工程设计、施工、管 理等都具有非常重要的意义。本章主要介绍土的抗剪强 度与极限平衡条件、土的抗剪强度试验方法、不同排水 条件时剪切试验成果、地基临塑荷载及极限承载力等。
10第十章 材料界面的结合强度与失效
相界面静态接合强度的评价。不论是陶瓷--陶瓷之间还是陶
瓷与金属之间的接合，或是附有中间层的接合，接合体可以 有多种组合形式。因此在实用上，装机试验是最直接的评价 方法。然而，评价形状和接合过程、判断接合方式的优劣等 都把设计收集基础数据作为研究的目的，因此应尽快地将评
价方法标准化。
8
弯曲试样的代表尺寸如图11-1 所示。弯曲试样的尺寸、形状 与IIS-R1601(日本标准)精细陶瓷强度评价时所用试样相同。
2
图10-1为典型的接合界面的破坏表面。接合体是用部分稳定化
Ti-Cu非晶态焊料将氧化锆－软钢接合而成的。
发生破坏形式可概括为： 焊料一氧化错界面的破坏； 氧化错材料内部的破坏； 焊料内部的破坏。 复杂的混合破坏过程
3
氮化硅－Cu缓冲层－软钢接合体的四点弯曲试样断裂面模型 如图10-2所示。其中，破坏主要在界面的边缘部位，特别是在角 部发生，然后再向陶瓷内部迁移。这时因为存在于角部及其附近 区域的应力集中往往导致残余应力过大，使该部位因开裂而破坏 的缘故。
由于复合材料在微观组织上的不均匀性,当萌生的裂纹前 方遇到颗粒密集区时,扩展将发生偏转(如图a所示),偏向颗 粒较少的区域,使裂纹产生“瓶颈”,并沿颗粒富集区与贫 化区的界面向前扩展(如图b所示)。
20
(Al3Zr+Al2O3)/A356复合材料原位拉伸过程中的裂纹扩展长大过程SEM 图 21
通 常 基 体 Al 的 塑 性 变 形 量 大 , 而 Al3Zr 和 Al2O3 硬度高、脆性大 , 难以变形。由于内生颗 粒尺寸细小,因此在变形初期,颗粒能随基体一起 产生协同作用,表现出较大的塑性,产生明显的滑 移带;但变形到一定程度,由于位错塞积和晶界阻 碍,使颗粒的协同运动受阻,因而在颗粒与界面处 产生较大的应力集中。当滑移的切应力大于颗 粒与基体的界面结合力时,则出现颗粒界面脱粘; 当滑移的切应力大于颗粒的剪切强度 ,则出现颗 粒破碎从而在颗粒处形成“孔洞”。“孔洞” 的长大、连接,则形成裂纹,其模型如图7所示。 当载荷进一步加大 , 裂纹将随之长大 , 裂纹的 长大方向具有选择性 ,这是由于制备的复合材料 在微观组织上的不均匀性 ,当裂纹前方为颗粒密 集区或是高应变区时 ,该区域产生的位错强化较 颗粒稀疏区显著,裂纹将会偏转,只有当载荷足够 高,才会通过这一区域,使裂纹扩展或连接。
第10章现场剪切试验
1.8 影响试验成果因素的说明
• (1)试体(剪切面)尺寸的选定 • (2)剪切面起伏差 • 为减小成果的分散性和便于对比分析，结合国内试验经验，统一规定 其起伏差不大于剪切方向边长的1%—2%。 • (3)严格防止扰动试体(剪切面) • (4)剪切面上垂直压应力分布 • 直剪试验过程中，除保持剪切面上垂直压应力为常量外，还应使剪力 均匀分布在剪切面上。剪力作用线与剪切面间存在偏距，使剪切面上 垂直压应力分布不均匀。这种不均匀性随着剪力的增大而增大，无疑 将影响测定成果。规定偏距应严格控制在剪切面边长的5%以内。 • (5)剪力施加速率 • 直剪试验的剪力施加速率有:快速、时间控制和 • 剪切位移控制三种方式。为使试验尽可能符合 • 工程实际，以剪切位移控制法施加剪力最为理想。
与相应的垂直压应力以剪应力为纵轴垂直压应力为横轴绘制关系曲抗剪强度参数包括摩擦系数和粘聚力可按图解法和最小二乘法确定18影响试验成果因素的说明为减小成果的分散性和便于对比分析结合国内试验经验统一规定其起伏差不大于剪切方向边长的12直剪试验过程中除保持剪切面上垂直压应力为常量外还应使剪力均匀分布在剪切面上
2.4 试验程序
• • • (2)施加侧向荷载 施加荷载前，采用向液压千斤顶(或液压钢枕)内充液的 方法，。 根据工程设计要求，并考虑仪器设备的能力，确定三轴 试验最大侧向压应力后，将最大侧压按等差(或等比)分成 与试体数量相同的侧压作为每个试体三轴试验同步施加侧 压的依据。 施加侧压前，记录各压力表、量表的初读数。而后将预 定的侧压和等同的轴压(包括垂直加载系统设备的重量)一 次同步施加于试体。加载速度为每秒0.05MPa。 (3)施加轴向荷载 在侧压作用下，试体变形达到稳定，即可施加轴向压应 力，可按每秒0.5—1MPa施加。施加方式有:逐级连续、 逐级一次循环和逐级反复循环三种，可任选其一，按此施 加轴压直至试体发生破坏为止。也可按每分钟读轴向量表 一次，连续五次测读变形量累计达0.5~1mm时，终止试验。
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主讲：崔德山
目录
• 1. 岩体现场直剪试验 • 2. 岩体现场三轴试验 • 3. 土的现场剪切试验 • 4. 工程实例 • 5. 下节课：第11章 岩体原位应力测试
1. 岩体现场直剪试验
• 1.1 试验原理
•
预定的剪切面在垂直(法向)压应力作用下，
施加剪切力，直至试体剪切破坏的试验。
1.4 试体制备
• (1)一般规定 • 同一组试验的试体不少于5块。试体剪切面积
一般为70cmx 70cm，并不小于50cm x 50cm。试 体高度为其边长之半。 • 试体间距应便于试体制备和仪器设备安装，但 不应小于剪切面边长的1.5倍，以免试验过程中互 相影响。 • 在岩洞内进行试验时，试验部位的洞顶应先开 挖成大致平整的岩面，以便浇注混凝土(或砂浆) 反力垫层。在施加剪力的后座部位，应按液压千 斤顶(或液压钢枕)的形状和尺寸开挖。
2. 岩体现场三轴试验
• 2.1 试验原理和目的 • 岩体现场三轴试验是，试体在三个互相垂直(正
交)的压应力亦即垂直向压应力和两个侧向压应力 作用下，测定其强度和变形性质的试验。分为常 规(等侧压)三轴试验和真三轴试验。 • 岩体现场三轴试验的目的是为工程(建筑物地基、 地下洞室和岩质边坡)设计提供参数，并为研究岩 石力学性质和破坏机理提供资料。
• 直剪试验结束后，依次将剪切和垂直荷载 退为零，拆除测量仪表、支架、剪切和垂 直加载设备，而后按相关要求进行试体和 剪切面描述。
1.7 试验成果整理
• (1)剪切面应力计算 • (2)绘制剪应力与剪切位移关系曲线。 • 根据同一组直剪试验结果，以剪应力为纵轴，剪切位移
为横轴，绘制每一试验的剪应力与剪切位移关系曲线，而 后从曲线上选取剪应力的峰值和残余值。也可从曲线的线 性比例极限点或屈服点选取剪应力值。 • (3)绘制剪应力与垂直压应力关系曲线 • 根据剪应力峰值(或屈服值、残余值等)与相应的垂直压 应力，以剪应力为纵轴，垂直压应力为横轴，绘制关系曲 线。 • (4)确定抗剪强度参数 • 抗剪强度参数包括摩擦系数和粘聚力，可按图解法和最 小二乘法确定;
• (2)混凝土与岩体胶结面直剪试验试体制备
• 在试点部位用人工(不准爆破)挖除表层松动 岩石，形成平整岩面。
• 在试点，按剪切方向立模并浇注混凝土 试体。有时在浇混凝土试体之前，按设计 要求，在岩面上先浇注一层厚约5cm的砂 浆垫层。在浇注砂浆垫层和混凝土试体的 同时，浇制一定数量的砂浆(7cm x 7cm x 7cm)和混凝土(15cm x 15cm x 15cm)试块， 试块与试体在相同条件下养护，以测定其 不同龄期的强度。
• 试验时，按预估最大剪力的8%—10%，分级施加。每 5min施加一级(对于岩体弱面、软弱岩体，视其性状及充 填情况，每10—15min施加一级)。施加剪力前、后，应测 读各量表。
• 当施加剪力所引起的剪切位移为前一级的1.5倍以上时， 下一级剪力则减半施加。当达到剪力峰值、发生不断地剪 切位移(即滑动破坏)，或出现剪力的残余值时，试验终止。
• 方柱试体:用切石机切割试体四边到预定深度，形 成埋藏式试体;用人工挖除试体周围岩石后，形成 出露式试体。
2.4 试验程序
• 本试验程序适用于等侧向压应力的常规三轴试 验。
• (1)仪器设备安装 • 所有用于试验的轴向、侧向加载系统的液压千
斤顶、液压钢枕、压力表和位移量表，在安装前 均应率定。
3. 土的现场剪切试验
• 现场直剪试验
水平推剪试验
4. 工程实例
4. 工程实例
高路堑滑坡现场剪切试验
下节课
• 第11章 岩体原位应力测试
• (4)倾斜岩体弱面直剪试验的试体制备
• 对倾斜岩体弱面进行直剪试验，可按下 图制备楔形试体。在探明倾斜岩体弱面的 部位和产状后，制备试样，采取措施，防 止试体下滑。
1.5 试体描述
• (1)试验前描述 • 试验前描述包括: • 1)试验地段岩石名称、风化破碎程度。 • 2)岩体弱面的成因、类型、产状、分布状况及其间充填物
2.4 试验程序
• (2)施加侧向荷载 • 施加荷载前，采用向液压千斤顶(或液压钢枕)内充液的
方法，。
• 根据工程设计要求，并考虑仪器设备的能力，确定三轴 试验最大侧向压应力后，将最大侧压按等差(或等比)分成 与试体数量相同的侧压作为每个试体三轴试验同步施加侧 压的依据。
• 施加侧压前，记录各压力表、量表的初读数。而后将预 定的侧压和等同的轴压(包括垂直加载系统设备的重量)一 次同步施加于试体。加载速度为每秒0.05MPa。
的性状(厚度、颗粒组成、泥化程度和含水状态等)。在岩 洞内，记录岩洞编号、位置、洞线走向、洞底高程。试验 地段岩洞和试点部位的纵、横地质剖面。在露天或基坑内， 记录试点位置、高程及其周围的地形、地质。 • 3)试验地段开挖情况和试体制备方法; • 4)试体岩性、编号、位置、剪切方向和剪切面尺寸;试验地 段地下水类型、化学成分、活动规律和流量等。
1.6 试验程序
• (2)施加垂直荷载 • 按设计要求，确定作用在剪切面上的最大垂直
(法向)压应力。一般按等差(或等比)将最大垂直压 应力分成4—5个不同等级。对岩体弱面、软弱岩 体的试体，施加其上的最大垂直压应力，以不挤 出弱面上的充填物或破坏试体为限。 • 作用在一个试体上的垂直荷载，一般分4—5次 施加。每施加一次荷载，随即测读垂直位移量表， 此后，每隔5min测读一次，待连续两次测读差不 超过0.01mm，认为垂直位移稳定，才施加下一 级荷载。依此，直施加到预定荷载(垂直压应力) 为止。
1.8 影响试验成果因素的说明
• (1)试体(剪切面)尺寸的选定 • (2)剪切面起伏差 • 为减小成果的分散性和便于对比分析，结合国内试验经验，统一规定
其起伏差不大于剪切方向边长的1%—2%。 • (3)严格防止扰动试体(剪切面) • (4)剪切面上垂直压应力分布 • 直剪试验过程中，除保持剪切面上垂直压应力为常量外，还应使剪力
2.2 仪器设备
• 岩体现场三轴试验需用的仪器设备与前 相同。但液压千斤顶和液压钢枕的数量、 形状和尺寸，应根据试体形状和尺寸而定。
• 对圆柱形试体，侧向加压应采用孤形液压 钢枕。当需测量试体内部轴向位移(变形)时， 应备有钻孔单点或多点位移计。也可采用 声波仪、声发射探测仪，在试验过程中监 测试体声波速度、振幅及声发射频率变化， 以了解其破坏过程。
• 直剪试验的平推法和斜推法试体受力见下 图 。剪力作用方向应符合设计要求。
• (3)岩体弱面、软弱岩体直剪试验的试体制 备
• 开挖试点部位后，在岩面上按剪切方向 定出剪切面积。用风钻或切石机，也可用 人工，沿剪切面积周边将试体与周围岩体 切开。对于岩体弱面的试体，应使弱面处 在预定的剪切部位。
• (2)试验后描述 • 试验后描述包括: • 1)测量剪切面尺寸; • 2)记录剪切破坏形式; • 3)剪切面起伏差; • 4)擦痕方向和长度; • 5)碎块分布状况。同时描述剪切面上充
填物的性状，必要时取样测定其含水率、 液限、塑限以及颗粒组成，对剪切面照相。
• 1.6 试验程序 • (1)仪器设备安装 • 1)垂直、剪切加载系统设备安装。 • 2)位移量表安装
• (3)施加剪切荷载(剪力)
• 直剪试验是一组试体在不同垂直压应力作用下 进行剪切的试验。试验前，应预估最大剪力作为 试验的依据。剪切荷载位于剪切缝中心(平推法) 或作用于剪切面中心(斜推法)。
• 1)平推法和斜推法剪切情况
• 平推法，用极限平衡状态的库仑(Coulomb)公式， 预估最大剪力。
2.3 试体制备
•
三轴试验试体制备的要求试体尺寸:圆柱体，
直径不小于30cm;立方柱体或矩形长立方体，其
横断面边长不小于30cm。试体高度与直径(或边
长)之比为1—2。
• 根据施加侧压方式的不同，圆柱、方柱试体都 有出露式和埋藏式两种。
• 圆柱试体:用大口径钻机钻到预定深度，形成埋藏 式试件;用人工挖除岩心周围岩石后，形成出露式 试体。
2.4 试验程序
• 2)垂直加载系统设备安装 • 首先清除试体顶面岩屑，而后用水泥砂浆将其
抹平。待砂浆初凝后，在其上涂薄层润滑剂(如黄 油等)，以减少垫板与试体面之间的摩阻力。而后 在其上依次安装垫块、液压千斤顶(或液压钢枕)、 传.力柱等，最后用混凝土(或水泥砂浆)填塞顶部， 使垂直加载系统与洞顶围岩紧密结合。试验如在 露天(或基坑内)进行，在垂直加载系统上应设置 反力框架。应使垂直加载系统作用力的合力作用 于试体顶面中心。 • 3)位移量表安装位移测量系统由支座、接杆、量 表和标头组成。
• 1)侧向加载系统设备安装 • (A)对于出露式圆柱、方柱试体，先在试体对应
部位安装反力钢筒或反力框架。而后在反力钢筒 (或反力框架)与试体的间隙内安装液压钢枕。钢 枕内外两侧间隙，用水泥砂浆填塞。按并联方式， 用高压管路将各个液压钢枕与液压泵连接。
• (B)对于埋藏式圆柱、方柱试体，先清除试体周围 切槽中的岩屑，而后将液压钢枕安设其中。
• 试验过程中，应保持剪切面上的垂直压应力为常量。为 此，对于斜推法，应同步降低由于施加剪力在剪切面上增 加的垂直压应力，可按下式计算:
• 直剪试验过程中，如遇调整或更换量表、 液压千斤顶(或液压钢枕)补压、发现混凝土 或试体松动掉块、出现裂缝或破裂声等现 象，应随时记录，供成果整理时查考。
• (4)试验结束
•
岩体现场直剪试验包括混凝土与岩体胶结(按
触)面、岩体中软弱结构(以下简称岩体弱面)和软
弱岩体本身三个方面的内容。
•
同一组试验应尽可能处在同一高程或层位上，
其地质条件应基本相同，试验过程中的受力状态
应与岩体在工程中的受力状态相近似。
1.2 试验目的
• 岩体现场直剪试验的目的是测定其抵抗剪 切破坏的能力，为地(坝)基、地下建筑物和 边坡的稳定计算分析提供抗剪强度参数(摩 擦系数和粘聚力)。