第四節(jié)　土的抗剪強(qiáng)度

單項(xiàng)選擇題（每題的備選項(xiàng)中只有一個(gè)最符合題意）

1土越密實(shí)，則其內(nèi)摩擦角（　　）。[2013年真題]

A．越小

B．不變

C．越大

D．不能確定

【答案】C

【考點(diǎn)】土的內(nèi)摩擦角與密實(shí)度的關(guān)系

【解析】砂土的內(nèi)摩擦角一般在28°～36°之間，取決于土體的顆粒大小、級(jí)配和密實(shí)度。土越密實(shí)，意味著土粒間孔隙小、接觸緊密和聯(lián)鎖作用產(chǎn)生的咬合力越大，其內(nèi)摩擦角越大。

2CD試驗(yàn)是指（　　）。[2017年真題]

A．三軸固結(jié)排水剪切試驗(yàn)

B．三軸固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)

C．直剪慢剪試驗(yàn)

D．直剪固結(jié)快剪試驗(yàn)

【答案】A

【考點(diǎn)】三種三軸剪切試驗(yàn)的概念

【解析】根據(jù)施加圍壓與軸向荷載時(shí)的排水條件，三軸剪切試驗(yàn)可分為3種試驗(yàn)方法：不固結(jié)不排水剪切（UU）、固結(jié)不排水剪切（CU）和固結(jié)排水剪切（CD）。其中，固結(jié)即Consolidated，不固結(jié)即Unconsolidated，排水剪切即Drained Shear，不排水剪切即Undrained Shear。

3土體中某截面達(dá)到極限平衡狀態(tài)，理論上該截面的應(yīng)力點(diǎn)應(yīng)在（　　）。[2016年真題]

A．庫(kù)侖強(qiáng)度包線上方

B．庫(kù)侖強(qiáng)度包線下方

C．庫(kù)侖強(qiáng)度包線上

D．不能確定

【答案】C

【考點(diǎn)】庫(kù)侖強(qiáng)度包線

【解析】庫(kù)侖強(qiáng)度包線又稱抗剪強(qiáng)度包線，是指土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)的正應(yīng)力和剪應(yīng)力的組合。庫(kù)侖強(qiáng)度包線上的每一點(diǎn)均為極限平衡狀態(tài)。當(dāng)土體某截面的剪應(yīng)力大于抗剪強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)力點(diǎn)在庫(kù)侖強(qiáng)度包線上方；當(dāng)土體某截面的剪應(yīng)力小于抗剪強(qiáng)度時(shí)，應(yīng)力點(diǎn)在庫(kù)侖強(qiáng)度包線下方。

4下列哪一項(xiàng)不屬于直剪試驗(yàn)？（　　）[2014年真題]

A．慢剪試驗(yàn)

B．固結(jié)快剪試驗(yàn)

C．快剪試驗(yàn)

D．固結(jié)排水剪切試驗(yàn)

【答案】D

【考點(diǎn)】直剪試驗(yàn)的分類

【解析】室內(nèi)測(cè)定土體抗剪強(qiáng)度的方法主要是直接剪切試驗(yàn)（直剪試驗(yàn)）和三軸壓縮試驗(yàn)（剪切試驗(yàn)）。根據(jù)剪切過程中施加法向應(yīng)力與水平剪應(yīng)力時(shí)的不同排水條件，直剪試驗(yàn)有三種試驗(yàn)方法：快剪、固結(jié)快剪、慢剪。根據(jù)施加圍壓與軸向荷載時(shí)的排水條件，三軸剪切試驗(yàn)也可分為三種試驗(yàn)方法：不固結(jié)不排水剪切、固結(jié)不排水剪切、固結(jié)排水剪切。本題中固結(jié)排水剪切試驗(yàn)是土體三軸試驗(yàn)的一種，不是直剪試驗(yàn)。

5無黏性土的相對(duì)密實(shí)度愈小，土愈（　　）。[2013年真題]

A．密實(shí)

B．松散

C．居中

D．為零

【答案】B

【考點(diǎn)】土的相對(duì)密實(shí)度

【解析】相對(duì)密實(shí)度是無黏性粗粒土密實(shí)度的指標(biāo)。相對(duì)密實(shí)度的公式為：

式中，e_max、e_min分別指土體的最大孔隙比和最小孔隙比，與土體性質(zhì)有關(guān)；e指土體的天然孔隙比。由公式可知：相對(duì)密實(shí)度越小，天然孔隙比越接近最大孔隙比，土越松散；相對(duì)密實(shí)度越大，土越密實(shí)。注意與相對(duì)密度的區(qū)別。

6CU試驗(yàn)是指（　　）。[2010年真題]

A．直剪慢剪試驗(yàn)

B．直剪固結(jié)快剪試驗(yàn)

C．三軸固結(jié)排水

D．三軸固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)

【答案】D

【考點(diǎn)】三軸剪切試驗(yàn)的分類

【解析】根據(jù)施加圍壓與軸向荷載時(shí)的排水條件，三軸剪切試驗(yàn)可分為3種試驗(yàn)方法：不固結(jié)不排水剪切（UU）、固結(jié)不排水剪切（CU）、固結(jié)排水剪切（CD）。其中，固結(jié)即Consolidated，不固結(jié)即Unconsolidated，排水剪即Drained Shear，不排水剪即Undrained Shear。

7直剪試驗(yàn)中快剪的實(shí)驗(yàn)結(jié)果最適用于下列哪種地基？（　　）

A．快速加荷排水條件良好的地基

B．快速加荷排水條件不良的地基

C．慢速加荷排水條件良好的地基

D．慢速加荷排水條件不良的地基

【答案】B

【解析】為模擬土體的實(shí)際受力情況，直剪試驗(yàn)又分為快剪、固結(jié)快剪、慢剪三種排水條件下的試驗(yàn)。若施工速度快可采用快剪指標(biāo)；反之，加荷速率慢、排水條件較好、地基土透水性較小，則可選用慢剪；若介于二者之間，則選用固結(jié)快剪。直剪試驗(yàn)可用于總應(yīng)力分析。

8飽和黏土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)（　　）。

A．與排水條件有關(guān)

B．與排水條件無關(guān)

C．與試驗(yàn)時(shí)的剪切速率無關(guān)

D．與土中孔隙水壓力的變化無關(guān)

【答案】A

【解析】土體中各點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度或所承受的剪應(yīng)力都可以是不均勻的。因此，土體的剪切破壞可能是整體破壞，也可能是局部破壞。飽和黏土抗剪強(qiáng)度和固結(jié)排水狀況、剪切速率和孔隙水壓力變化有關(guān)。

9已知地基土的有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c＝20kPa，φ＝32°，問當(dāng)?shù)鼗谢c(diǎn)的孔隙水壓力u＝50kPa，小主應(yīng)力σ₃＝150kPa，而大主應(yīng)力σ₁為多少，該點(diǎn)剛好發(fā)生剪切破壞？（　　）

A．325.5kPa

B．375.5kPa

C．397.6kPa

D．447.6kPa

【答案】D

【解析】土體處于極限平衡狀態(tài)時(shí)土的應(yīng)力狀態(tài)和土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)之間的關(guān)系式為：

土的極限平衡條件同時(shí)表明，土體剪切破壞時(shí)的破裂面不是發(fā)生在最大切應(yīng)力的作用面a＝45°上，而是發(fā)生在與有效大主應(yīng)力的作用面成a＝45°＋φ/2的平面上，c＝20kPa，此時(shí)σ₃′＝150－50＝100kPa，代入解得：大主應(yīng)力σ₁′＝397.6kPa，σ₁＝σ₁′＋u＝447.6kPa。

10在飽和軟黏土地基上建造建筑物，施工速度很快，驗(yàn)算此地基強(qiáng)度時(shí)應(yīng)采用（　　）指標(biāo)。

A．快剪

B．固結(jié)快剪

C．慢剪

D．三種均可

【答案】A

【解析】飽和軟黏土多屬近代水下細(xì)顆粒沉積土，孔隙比大，含水率大，因此抗剪強(qiáng)度很低。施工速度很快，土體基本上未經(jīng)過固結(jié)排水，因此直剪試驗(yàn)中選取快剪試驗(yàn)。

11一飽和土樣的有效剪切參數(shù)c＝0kN/m²，φ＝30°，用另一塊同樣的土樣在三軸儀中做固結(jié)不排水試驗(yàn)，當(dāng)周圍壓力σ₃＝200kN/m²，土樣破壞時(shí)偏差應(yīng)力σ₁－σ₃＝250kN/m²，可求得破壞時(shí)孔隙水壓力為（　　）kN/m²。

A．75

B．81.7

C．150

D．575

【答案】A

【解析】由于土樣的有效剪切參數(shù)c＝0，則極限應(yīng)力狀態(tài)的主應(yīng)力：

土樣破壞時(shí)偏差應(yīng)力σ₁－σ₃＝250kN/m²，則：

（σ₁′－σ₃′）＝（σ₁－σ₃）_f＝250kPa

由此可以解得：σ₃′＝125kPa，σ₁′＝375kPa；則有：

μ＝σ₃－σ₃′＝75kPa

12砂基中某點(diǎn)σ₁＝200kPa，σ₃＝200kPa，φ＝30°該點(diǎn)處于（　　）狀態(tài)。

A．破壞極限

B．破壞

C．極限

D．穩(wěn)定

【答案】D

【解析】根據(jù)極限平衡理論可知，砂土的抗剪強(qiáng)度表達(dá)式為：

而該點(diǎn)在題目中的應(yīng)力狀態(tài)下的最大剪應(yīng)力值為：

故該點(diǎn)處于穩(wěn)定狀態(tài)。

13某土樣的排水剪指標(biāo)c′＝20kPa，φ′＝30°，當(dāng)所受總應(yīng)力σ₁＝500kPa，σ₃＝177kPa，土樣內(nèi)孔隙水壓力u＝50kPa時(shí)，土樣所處的狀態(tài)為（　　）。

A．安全

B．極限平衡

C．破壞

D．靜力平衡

【答案】B

【解析】土的極限平衡條件為：

當(dāng)實(shí)際最大有效主應(yīng)力等于上式計(jì)算值時(shí)，土體處于極限平衡狀態(tài)；當(dāng)實(shí)際最大有效主應(yīng)力大于上式計(jì)算值時(shí)，土體處于破壞狀態(tài)；當(dāng)實(shí)際最大有效主應(yīng)力小于上式計(jì)算值時(shí)，土體處于安全狀態(tài)。有效應(yīng)力σ′＝σ₁－u，則：

而本題中有效應(yīng)力σ′＝σ₁－u＝500－50＝450kN，故土樣處于極限平衡狀態(tài)。

14不能用于測(cè)試土的不排水強(qiáng)度指標(biāo)的試驗(yàn)方法是（　　）。

A．固結(jié)不排水試驗(yàn)

B．不固結(jié)不排水試驗(yàn)

C．十字板剪切試驗(yàn)

D．快剪試驗(yàn)

【答案】D

【解析】快剪試驗(yàn)屬于直接剪切試驗(yàn)，而直接剪切試驗(yàn)中是允許試樣產(chǎn)生排水固結(jié)。其他三項(xiàng)都不允許試樣產(chǎn)生排水固結(jié)，所以可以用于測(cè)試不排水強(qiáng)度指標(biāo)。

15某飽和砂土（c＝0）試樣進(jìn)行CU實(shí)驗(yàn)，已知：圍壓C_s＝200kPa，土樣破壞時(shí)的軸向應(yīng)力σ_zr＝400kPa，孔隙水壓力U_f＝100kPa，則該土樣的有效內(nèi)摩擦角為（　　）。

A．20°

B．25°

C．30°

D．35°

【答案】C

【解析】根據(jù)土的極限平衡公式：

其中，圍壓C_s＝200kPa，軸向應(yīng)力σ_zr＝400kPa，孔隙水壓力U_f＝100kPa。

所以可得：σ₁＝400－100＝300kPa，σ₃＝200－100＝100kPa，c＝0，代入解得該土樣的有效內(nèi)摩擦角φ＝30^o。

16十字板剪切試驗(yàn)最適用的土層是（　　）。

A．硬黏土

B．軟黏土

C．砂礫石

D．風(fēng)化破碎巖石

【答案】B

【解析】十字板剪切試驗(yàn)是一種用十字板測(cè)定軟黏性土抗剪強(qiáng)度的原位試驗(yàn)。將十字板頭由鉆孔壓入孔底軟土中，以均勻的速度轉(zhuǎn)動(dòng)，通過一定的測(cè)量系統(tǒng)，測(cè)得其轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)所需的力矩，直至土體破壞，從而計(jì)算出土的抗剪強(qiáng)度。十字板剪切試驗(yàn)最適用的土層是靈敏度小于10的均質(zhì)飽和軟黏土，對(duì)于不均勻土層，特別適用于夾有薄層粉細(xì)砂或粉土的軟黏土。

17對(duì)松散砂土進(jìn)行剪切時(shí)，其體積將（　　）。

A．增大

B．保持不變

C．會(huì)有所增減

D．會(huì)有所減小

【答案】D

【解析】松砂剪縮，密砂剪脹。松散的砂土在剪切作用下，土顆粒之間會(huì)變得更加密實(shí)，砂土體積減小；較為密實(shí)的砂土相當(dāng)于處于超固結(jié)狀態(tài)的砂土體，在剪切的作用下原本已經(jīng)處于固結(jié)穩(wěn)定狀態(tài)的土體因受到擾動(dòng)，顆粒之間又變的松散，在宏觀上體現(xiàn)為體積增加。

18采用不固結(jié)不排水試驗(yàn)方法對(duì)飽和黏性土進(jìn)行剪切試驗(yàn)，土樣破壞面與水平面的夾角為（　　）。

A．45°

B．45°－φ/2

C．45°＋φ/2

D．0°

【答案】A

【解析】根據(jù)一維排水固結(jié)理論可知，土樣破壞面與最大主應(yīng)力作用面即水平面的夾角為45°＋φ/2，當(dāng)采用不固結(jié)不排水試驗(yàn)方法對(duì)飽和黏性土進(jìn)行剪切試驗(yàn)時(shí)，其抗剪強(qiáng)度線為水平線，即φ＝0°，所以土樣破壞面與水平面的夾角為45°。