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1、五、土的抗剪强度5-1 直剪固结快剪试验数据如表 5-1 所示，已知手轮转一转用时 10 秒，水平位移为 0.2mm，量力环系数 C=6.5kPa/0.01mm ，剪应力CR 。1) 1) 绘剪变形与剪切历时关系曲线；2) 2) 求出各级荷重下的抗剪强度；3) 3) 求出内摩擦角 和粘结力 c 。表 5-1手轮转数 n测微表读数 R(0.01mm)P=100kPa200kPa300kPa400kPa12.05.08.014.035.59.015.022.068.513.520.027.0910.017.023.530.51511.720.027.035.02111.720.528.537.82
2、211.720.529.038.52311.720.529.038.52429.038.55-2 直剪试验结果如表 5-2 。表 5-2P(kPa)50100200300(kPa)23.436.763.990.81) 1) 求摩擦角与粘结力；2) 2) 当 p=280kPa， =80kPa 时，判断是否达到极限平衡？安全系数多大？3) 3) 求土样达破坏时大主应力面与小主应力面的方向。5-3 砂土抗剪强度试验数据如表 5-3 ，求土的摩擦角。表 5-3P(100kPa)100200300(100kPa)57.7115.5172.05-4 自然堆积的砂坡，其坡角称自然坡角或休止角。求证此自然坡角
3、必等于土的内 摩擦角。( 提示：取坡角 ，如图 5-1 。证明大于 的部分土体(重量为 W)必沿 的坡角 下滑。 )5-5 某竖直土 柱由两层土组成，有关数据见图5-2 。试求土柱重量 W沿 m-m斜面(与水平面夹角为 150)的法向力 N，切向力 T 和抗滑力 Tf。土层 1：22o,c 12kPa,20kN / m3土层 2：15o,c 8kPa,18kN / m35-6 某沉箱(一有底无盖方形混凝土箱)底面积10m 10m，自重 4Mpa，置于粗砂层上，若箱底与砂层间的摩擦系数 tan =0.67 。1) 1) 求沉箱底面与砂层的摩擦力；2) 2) 当箱内无水，求箱外水深分别为2m、 4
4、m时的摩擦力；3) 3) 已知箱壁厚 40cm，底板厚 1m，混凝土密度 25kN/m3；求箱内水位与上述箱外 水位齐平时的摩擦力；4) 4) 若箱内箱外水位相同，分别为 2m、 4m，但箱中填砂分别与两水位平齐，砂的3d 15.5kN / m , s 2.65 ，求箱底的摩擦力。5-7 已知土的 28 ,c 0，若承受 1 350kPa, 3 150kPa 。1) 1) 绘应力圆与抗剪强度线；2) 2) 绘 f 、 与 f 随 2 变化的关系曲线；3) 3) 从图中求出 最小值及其作用面与最大主应力面的夹角。5-8 某砂土的内摩擦角 34 ，若 3 100kPa ，求：1) 1) 达极限平衡
5、时的 1) 求 及 cu ； ；2) 2) 极限平衡面与大主应力面的夹角；3) 3) 当 1 300kPa时哪个平面最危险，该面上的 与 f 各为多大？5-9 某土样 32 ,c 0。当 1与 3 作用达极限平衡时的一组滑动面如图5-3a) 所示。现取 dfe 和 efh 为脱离体，如图 5-3b) 、 c) 所示。1) 1) 求出 1、 2) 求固结不排水试验的孔隙水压力系数Af 。 的数值；2) 2) 绘出图 b)和 c)中四个斜面上的合力，并标明其方向。5-10 试证明对于 c=0 的土，过一点的一组极限平衡面上的合力必平行于另一组极限平 衡面。5-11 证明对于 c=0 的土，极限平衡
6、面上的合应力 等于1tg 45 o12 或 tg 45 o3tg 45 o 2。5-12 已知某土样 28 ,c 0，当 3 100kPa 和 1 230kPa时；1) 1) 求 max 等于多少？2) 2) K求 tg 值。tg max5-13 某土样 28 ,c 10kPa 。求当 3 150kPa和 1 300kPa时 max 和 K。5-14 某土样 29 ,c 20kPa。绘制 3 100kPa 时的极限应力圆，从圆上量出13 的数值。5-15 某正常固结粘土的 34 ,c 0。今取两个试样同在 3 300kPa 的室压力下 进行固结，然后分别进行三轴压缩(1 23)和三轴伸长( 1
7、2 3 )试验。试问：1)当进行三轴压缩实验时，需加多大的t 才能使土样剪坏？剪坏时破坏面上的正应力和剪应力各为多少？2)当进行三轴伸长试验时，3 需减小到多大才能使土样剪坏？剪坏时破坏面上的正应力各为多少？5-16 某砂土的直剪试验测得当 p 250kPa时 1 100kPa 。绘制极限应力圆求 1f 、 3f 。并求出大主应力面的方向。5-17 某扰动饱和粘土( c=0)的三轴试验结果如表 5-4 。 1 2表 5-4试验方法CDCU3f (kPa)501101f (kPa)1402005-18 某土样三轴有效剪试验数据如表 5-5 。表 5-5土样3f (kPa)1f (kPa)1401
8、6021204001) 1) 用数解法求 及 c；2) 2) 若 3f 150kPa 时， 1f 350kPa，求土样在破坏时的孔隙水应力 uf 及 孔隙水应力系数 Af 。5-19 试证明，对饱和粘土( 0) 进行无侧限抗压强度试验时，其无侧限抗压强度可 按下式计算：qu= p ( 1 h/h)A0式中 A0及 h0分别为加荷开始时试样的面积和高度。P为试样破坏时的垂直荷载。(提示：假设试样体积在试验过程中不变，同时假设试样横向均匀变形。 )5-20 若已知某土样无侧限抗压强度 qu=200kPa，试求： 若 0 ，求土的不排水强度 cu 及破坏面的方向； 若32 ，求 ccu 及破坏面的方
9、向。5-21 饱和粘性土的三轴固结不排水剪试验数据如表 5-6。求 cu、 ccu和 、c。表 5-63(kPa)601001502001f (kPa)145228310401Ut(kPa)3159921255-22 比较直剪仪与三轴仪的优缺点。5-23 比较抗剪强度的总应力表示法与有效应力表示法的优缺点。115-24 三轴试验数据如表 5-7。在 2( 1 3)与 2( 13)坐标中，绘出抗剪强度线并求 、 c 值。表 5-7土样11( 1 3)(100kPa)21( 1 3)(100kPa)210.92.321.95.533.09.05-25 某软土土层厚度很大。若在其上快速修建建筑物，问
10、可采用什么试验方法确定其 抗剪强度？5-26 已知某 土样 30o ， c 0 ， 3 200kPa ，破坏 时土 中孔隙 水应 力 uf 1 5 k0 P a。求达极限平衡时 1f 等于多少？5-27 上题中其他条件不变，若 c 20kPa ，求达极限平衡时 1f 等于若干？5-28 某地基土的渗透系数很小（ k8 10 8cm/s ）若在其上修建水闸，需验算不同 时期的稳定性，试问：1）若采用快速施工，则竣工时应采用什么方法确定抗剪强度？2）若慢速施工，则竣工时应采用什么方法确定抗剪强度？3）水闸建成后经较长时间才投入使用，应采用什么方法确定抗剪强度？5-29 某软粘土试样，试验得无限抗压
11、强度qu 30kPa ，扰动后 qu 7.5kPa ，求土的灵敏度，并判别其灵敏程度。5-30 某土样扰动后的无限抗压强度 qu 6kPa ，已知土样灵敏度为 5.3 ，试反求原状 土的 qu 值。5-31 同一种土，重塑后使含水量等于液限。 取 a、b两组土样进行试验： a组土样在 200kPa 垂直压力 下固结 后卸荷，然后侧 得 p 200kPa 的慢剪 抗剪强度指标 a 25.5 ， ca 20kPa ； b 组土样直接在各级压力下固结后进行慢剪试验，测得抗剪强度指标b 30 ， cb 0 。试求出两个土样当 p=100，200 和 300kPa时的抗剪强度。5-32 从某粘土层中取原
12、状土样，固结快剪试验结果如表5-8 ，抗剪强度线具有两段直线的特征。表 5-8P(100kPa)0.30.60.81.01.52.02.5f (100kPa)0.230.260.290.320.490.650.801）按两直线绘抗剪强度线，分别求出二直线的、c 值。2） 示意绘出与抗剪强度线相应的压缩曲线。5-33 一砂土养置入直接剪力盒中，剪力盒断面积为30cm2，砂土样上作用一垂直压力N=45kg，然后进行水平剪切， 当水平推力 T=15kg 时，砂土样开始破坏； 试求当压力 N=90kg 时，应该用多大的水平推力，才能将砂土样剪坏？该砂土样的内摩擦角为多大？5-34 对某饱和粘土作三轴固
13、结不排水试验， 测得四个试样在破坏时的最大主应力 1 ， 最小主应力 3 和孔隙水压力 u 值，均列于表 5-9 。试分别用总应力法和有效应力法确定相 应的强度指标。表 5-921kg/cm1.452.203.104.0123kg/cm0.601.001.502.00ukg / cm20.300.550.921.265-35 在均布条形荷载作用下，土体重 M 点的大主应 1 400KPa ，小主应力3 150KPa ，土的抗剪强度指标 c 0, 30o ，试求：（ 1）与最大主应力面承夹角 a 30o 、45o、60o倾斜面上的正应力和剪应力 。2）M点处土是否达到极限平衡状态？（ 3）最危险
14、的剪应力面与最大主应力面成多大角度？5-36 三轴试验数据如表 5-10 ：1 3 与 1 3 关系线，并换算土样的，c值。2 2 2圆柱形粘土式样 3 0 ，破坏时无侧限抗压强度 qu 2.0kg / cm 。若 0 ，C及剪切破坏面方向；若32 。求 C 等于若干？剪切面方向有何变化？某砂土试样在法向应力 100kPa 作用下进行直剪试验，。求：（a）用作图方法确定该土样的抗剪强度指标值；应力增至 250kPa ，则土样的抗剪强度是多少？5-39 对饱和粘土试样进行无侧限抗压试验，测得其无侧限抗压强度 （a）该土样的不排水抗剪强度； （ b）与圆柱形试样轴成 60o 交角面上的法向应力 力。在坐标中绘出5-37求粘结力5-38f 60kPa测得其抗剪强度b）如果试样的法向qu=120kPa。求：和剪应表 5-101 3（ KPa）1 3 （ KPa）22902301905503009005-40 对两个相同的重塑饱和粘土试样，分别进行两种固结不排水三轴压缩试验。一 个试样先在 3
