实际工程的具体情况,选择与现场土体受剪时的固结和排水条件最接近的试验方法进行测定。例如,若建筑物施工速度较快,而地基土土层较厚、透水性低且排水条件不良时,可采用三轴不固结不排水试验(或直剪仪快剪试验)的结果;如果施工速度较慢,地基土土层较薄、透水性较大且排水条件良好时,可采用三轴固结排水试验(或直剪仪慢剪试验)的结果;如果介于以上两种情况之间,可采用三轴固结不排水试验(或直剪仪固结快剪)的结果。 由于三轴试验和直剪试验各自的三种试验方法,都只能考虑三种特定的固结情况,但实际工程的地基所处的环境比较复杂,而且在建筑物的施工和使用过程中都要经历不同的固结状态,要想在室内完全真实地模拟实际工程条件是困难的。所以,在根据实验资料确定抗剪强度指标的取值时,还应结合工程经验。
7. 根据孔隙压力系数A、B的物理意义,说明三轴UU和CU试验中求A、B两系数的区别。 8. 同钢材、混凝土等建筑材料相比,土的抗剪强度有何特点?同一种土其强度值是否为一个定值?为什么?
9. 影响土的抗剪强度的因素有哪些?
10. 土体的最大剪应力面是否就是剪切破裂面?二者何时一致?
7. 【答】孔隙压力系数A为在偏应力增量作用下孔隙压力系数,孔隙压力系数B为在各向应力相等条件下的孔隙压力系数,即土体在等向压缩应力状态时单位围压增量所引起的孔隙压力增量。
三轴试验中,先将土样饱和,此时B=1,在UU试验中,总孔隙压力增量为:
;在CU试验中,由于试样在
于是总孔隙压力增量为:
作用下固结稳定,故
,
8. 【答】(1)土的抗剪强度不是常数;(2)同一种土的强度值不是一个定值;(3)土的抗剪强度与剪切滑动面上的法向应力
相关,随着
的增大而提高。
9. 【答】(1)土的基本性质,即土的组成、土的状态和土的结构,这些性质又与它的形成环境和应力历史等因素有关;(2)当前所处的应力状态;(3)试验中仪器的种类和试验方法;(4)试样的不均一、试验误差、甚至整理资料的方法等都会影响试验的结果。 10. 【答】(1)根据土体的极限平衡理论可知,土中某点态,它所代表的作用面即为土体的剪切破裂面,且破裂角力平衡条件,可得作用于土体某单元体内与大主应力
作用面成
,该点即处于极限平衡状
。另外,根据静角任意方向平面上的法
向正应力和剪应力为:
使该平面上的剪应力达到最大值,必须使
,即
,,要
。所以,土体中最大剪
应力作用面与大主应力作用面的夹角是。显然,,所以土体的最大剪应
,此时
力面不是剪切破裂面。(2)对于饱和软粘土,在不排水条件下,其内摩擦角
成立,即土体的最大剪应力面即为剪切破裂面
11. 如何理解不同的试验方法会有不同的土的强度,工程上如何选用?
12. 砂土与粘性土的抗剪强度表达式有何不同?同一土样的抗剪强度是不是一个定值?为什么?
13. 土的抗剪强度指标是什么?通常通过哪些室内试验、原位测试测定?
14. 三轴压缩试验按排水条件的不同,可分为哪几种试验方法?工程应用时,如何根据地基土排水条件的不同,选择土的抗剪强度指标?
15. 简述直剪仪的优缺点。【三峡大学2006年研究生入学考试试题】
11. 【答】直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验、现场十字板剪切试验 若建筑物施工速度较快,而地基土的透水性和排水条件不良时,可采用三轴仪不固结不排水试验或直剪仪快剪试验的结果;如果地基荷载增长速率较慢,地基土的透水性不太小(如低塑性的粘土)以及排水条件又较佳时(如粘土层中夹砂层),则可以采用固结排水或慢剪试验结果;如果介于以上两种情况之间,可用固结不排水或固结快剪试验结果;由于实际加荷情况和土的性质是复杂的,而且在建筑物的施工和使用过程中都要经历不同的固结状态,因此,在确定强度指标时还应结合工程经验。 12. 【答】砂性土的抗剪强度表达式:
;粘性土的抗剪强度表达式:
。同一土样的抗剪强度不是一个定值,因为它受到试验方法特别是排水条
件不同的影响。
13. 【答】土的抗剪强度指标:土的粘聚力、土的内摩擦角
。室内试验有:直接剪切试
验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验;十字板剪切试验为原位测试测定。
14. 【答】三轴压缩试验按排水条件的不同,可分为不固结不排水剪.固结不排水剪和固结排水剪三种试验方法。工程应用时,当地基土的透水性和排水条件不良而施工速度较快时,可选用不固结不排水剪切试验指标;当地基土的透水性和排水条件较好而施工速度较慢时,可选用固结排水剪切试验指标;当地基土的透水性和排水条件及施工速度界于两者之间时,可选用固结不排水剪切试验指标。
15. 【答】优点:简单易行,操作方便;缺点:①不能控制试样排水条件,不能量测试验过程中试件内孔隙水压力变化。②试件内的应力复杂,剪切面上受力不均匀,试件先在边缘剪破,在边缘发生应力集中现象。③在剪切过程中,应力分布不均匀,受剪面减小,计算抗剪强度未能考虑。④人为限定上下盒的接触面为剪切面,该面未必是试样的最薄弱面。
五、计算题
1. 解:
2.解: 因为3.解:
,所以该平面会发生剪切破坏。
4.解: (1)
(2)破坏面上
在最大剪应力作用面上5.解:
。
正常固结饱和粘性土进行固结不排水剪切试验时,
破坏面上的有效正应力和剪应力分别为:
6.解: 该土样未达到极限平衡状态。 7.解: 8. 解:
根据土的极限平衡条件:
即
将
.
.
代入上式,得
解得9.解:
破裂角
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