一年的沉降量为143.93mm。
11.某饱和粘土层厚8m，受大面积荷载p?120kPa作用，该土层初始孔隙比为e?1.0，
a?0.3MPa-1，k?1.8cm/a，单面排水，问沉降达140mm所需的时间。
1?e1?1.0 解：粘土层的压缩模量为Es???6.67MPa ?6a0.3?10粘土层的最终沉降量为s??zEsH?120?1000?8000?143.93mm 66.67?10k(1?e)1.8?10?2(1?1)2竖向固结系数cv???12m/a ?6?wa10000?0.3?10
平均固结度将为Uz?st140??0.973 s143.93TvH20.93?82根据Uz查得Tv?0.93，在单向排水条件下：t???4.96年。
cv12
第四章 地基的抗剪强度
一、填空题
1． 无粘性土的抗剪强度来源于土粒间的摩阻力，粘性土的抗剪强度来源于土粒间的摩阻力
和粘聚力。
2． 粘性土抗剪强度库仑定律的总应力表达式?f?c??tan?，有效应力的表达式
25
?f?c????tan??。
3． 三轴剪切试验按排水条件不同，划分为不固结不排水试验，固结不排水试验和固结排水
试验。
4． 无粘性土抗剪强度公式是?f??tan?，其中?是剪切面上的法向应力。
5． 极限破裂角指的是破坏面与大主应力?1的作用面的夹角，其大小为45??/2。
6． 土的抗剪强度指标有粘聚力c和内摩擦角?。
7． 地基为厚黏土层，施工速度快，应选择不固结不排水抗剪强度指标。
8． 当工程施工工期较长，能固结排水，工程完成后，荷载短期内突增，应选择固结不排水
试验的抗剪强度指标。
9． 随着荷载的增加，地基变形的三个阶段是压缩阶段、剪切阶段和隆起阶段。
10．土体中的剪应力等于土的抗剪强度时的临界状态称之为土的极限平衡状态。
0二． 问答题
1． 出用大小主应力?1、?3表示的粘性土的极限平衡条件。 答： ?1??3tan?45?2????0???0????2ctan?45?? 2?2???0????2ctan?45?? 2?2?? ?3??1tan?45?20??2． 试说明饱和粘性土为什么随固结度的提高，其抗剪强度高，而压缩性低。
答：饱和土的固结是指饱和土在压力作用下随土中水的排出而体积减小的过程，或称土的压密。随着固结度的提高，饱和土越来越密实，根据密度-有效应力-抗剪强度唯一性原理，土的抗剪强度逐渐增大。而由于土的密实，其压缩性降低。
3． 影响土的抗剪强度的重要因素有哪些？他们是如何影响土的抗剪强度的。
答：由库仑公式可以看出，无粘性土的抗减强度与剪切面上的法向应力成正比，其本质是由于土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
26
决定于土粒表面的粗糙度、土的密实度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（与法向应力成正比）；另一部分是土粒间的粘聚力，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。
4． 为什么饱和粘性土的不固结不排水剪的强度包线是一条水平线？
答：如果试件是饱和的，由于整个试验过程中，孔隙比e和含水量w保持不变，根
据“密度-有效应力-抗剪强度”唯一性关系，不论试件上所加的周围压力?3多大，抗剪强度和有效应力必定相同。
5． 土体中发生剪切破坏的平面，是不是剪应力最大的平面？在什么情况下，剪切破坏
面与最大剪应力面是一致的？在一般情况下，剪切破坏面与最大主应力面成什么角度？
答：土体中发生剪切破坏的平面，不一定市剪应力最大的平面。只有在不固结不排水试验中，由于抗剪强度包线是一条水平线，所以剪切破坏面与最大剪应力面是一致的。而不固结不排水试验适于模拟施工速度快，而地基土的透水性和排水条件不
良时抗剪性能。一般情况下，剪切破坏面与最大主应力面成角?f?45?
6． 写出抗剪强度的库仑公式，分别说明无粘性土，粘性土的抗剪强度来源。
答：与3题相似。
7． 土的剪切体积变形的物理力学机理是什么？对土的抗剪强度有什么影响？试解释
较疏松的饱和粉细砂地基容易液化的原因。
答：土在剪切过程中，体变势存在，表现为孔隙水压力的变化。当土的体积有膨胀趋势但受限制不让膨胀时，其内在机制是土中产生负值的孔隙水压力，使作用于土骨架的有效应力增加，从而体积不能膨胀。相反，当土体有收缩的趋势而控制不让其收缩时，则土体中要产生正值的孔隙水压力，其结果减小作用于土骨架上的有效应力，从而使土体不发生收缩。
如果饱和沙土的初始孔隙比e0大于临界孔隙比ecr，在剪应力作用下由于剪缩
必然使孔隙水压力增高，而有效应力降低，致使沙土的抗剪强度降低，当饱和疏松砂受到动荷载作用（如地震），由于孔隙水来不及排出，孔隙水压力不断增加，就有可能使有效应力降低到零，因而使砂土象流体那样完全失去抗剪强度，这种现象称砂土的液化。
8． 从土的抗剪强度的机理出发，说明土与钢筋混凝土等材料抗剪强度的区别。
答：土与一般连续性材料（如钢、混凝土等）不同，是一种具有内摩擦强度的材料，
27
0?2 。
这种材料的破裂面不产生于最大剪应力面，而与最大剪应力面成
?的夹角，。如果 2
土质均匀，且试验中能保证试件内的应力、应变均匀分布，则试件内将会出现两组完全对称的破裂面。如图。
?1f
? 0?45?0 45?22 ?3
破裂面
三、判断题
1．地基中孔隙水压力愈大，土的抗剪强度愈高。 （?） 2．条形均布荷载中点下，剪应力?xz总等于零。 （√） 3．当土体中某点?1??3时，该点不会发生剪切破坏。 （√） 4．一般压缩性小的地基土若发生失稳，多为整体剪切破坏形式。 （√） 5．地基土的强度破坏是剪切破坏，而不是压缩破坏。 （√） 6土中应力水平越高，土越易发生破坏，说明土的抗剪强度越小。 （?）
7．由饱和粘性土的不排水剪切实验可得qu?cu?1/2(?1??3) ，?u?0，如果根据这
???3?)和?u??0。个结果绘制有效应力强度包线也可的到c??1/2(?1（√）
8．正常固结土的不固结不排水试验的破坏应力圆的包线是一条水平线，它说明土样的破坏
面与最大剪应力面是一致的。 （?）
9．同一土样（正常固结）进行固结排水剪和固结不排水剪，他们所得到的有效应力强度指标基本相同。
（√）
四、计算题
1． 略
2． 某条形基础下地基土体中某点的应力?z?250kPa，?x?100kPa，?xz?40kPa，
已知土的??30，c?0，问该点是否剪损。
28
0