第四节　土的抗剪强度

单项选择题（每题的备选项中只有一个最符合题意）

1土越密实，则其内摩擦角（　　）。[2013年真题]

A．越小

B．不变

C．越大

D．不能确定

【答案】C

【考点】土的内摩擦角与密实度的关系

【解析】砂土的内摩擦角一般在28°～36°之间，取决于土体的颗粒大小、级配和密实度。土越密实，意味着土粒间孔隙小、接触紧密和联锁作用产生的咬合力越大，其内摩擦角越大。

2CD试验是指（　　）。[2017年真题]

A．三轴固结排水剪切试验

B．三轴固结不排水剪切试验

C．直剪慢剪试验

D．直剪固结快剪试验

【答案】A

【考点】三种三轴剪切试验的概念

【解析】根据施加围压与轴向荷载时的排水条件，三轴剪切试验可分为3种试验方法：不固结不排水剪切（UU）、固结不排水剪切（CU）和固结排水剪切（CD）。其中，固结即Consolidated，不固结即Unconsolidated，排水剪切即Drained Shear，不排水剪切即Undrained Shear。

3土体中某截面达到极限平衡状态，理论上该截面的应力点应在（　　）。[2016年真题]

A．库仑强度包线上方

B．库仑强度包线下方

C．库仑强度包线上

D．不能确定

【答案】C

【考点】库仑强度包线

【解析】库仑强度包线又称抗剪强度包线，是指土体达到极限平衡状态时的正应力和剪应力的组合。库仑强度包线上的每一点均为极限平衡状态。当土体某截面的剪应力大于抗剪强度时，应力点在库仑强度包线上方；当土体某截面的剪应力小于抗剪强度时，应力点在库仑强度包线下方。

4下列哪一项不属于直剪试验？（　　）[2014年真题]

A．慢剪试验

B．固结快剪试验

C．快剪试验

D．固结排水剪切试验

【答案】D

【考点】直剪试验的分类

【解析】室内测定土体抗剪强度的方法主要是直接剪切试验（直剪试验）和三轴压缩试验（剪切试验）。根据剪切过程中施加法向应力与水平剪应力时的不同排水条件，直剪试验有三种试验方法：快剪、固结快剪、慢剪。根据施加围压与轴向荷载时的排水条件，三轴剪切试验也可分为三种试验方法：不固结不排水剪切、固结不排水剪切、固结排水剪切。本题中固结排水剪切试验是土体三轴试验的一种，不是直剪试验。

5无黏性土的相对密实度愈小，土愈（　　）。[2013年真题]

A．密实

B．松散

C．居中

D．为零

【答案】B

【考点】土的相对密实度

【解析】相对密实度是无黏性粗粒土密实度的指标。相对密实度的公式为：

式中，e_max、e_min分别指土体的最大孔隙比和最小孔隙比，与土体性质有关；e指土体的天然孔隙比。由公式可知：相对密实度越小，天然孔隙比越接近最大孔隙比，土越松散；相对密实度越大，土越密实。注意与相对密度的区别。

6CU试验是指（　　）。[2010年真题]

A．直剪慢剪试验

B．直剪固结快剪试验

C．三轴固结排水

D．三轴固结不排水剪切试验

【答案】D

【考点】三轴剪切试验的分类

【解析】根据施加围压与轴向荷载时的排水条件，三轴剪切试验可分为3种试验方法：不固结不排水剪切（UU）、固结不排水剪切（CU）、固结排水剪切（CD）。其中，固结即Consolidated，不固结即Unconsolidated，排水剪即Drained Shear，不排水剪即Undrained Shear。

7直剪试验中快剪的实验结果最适用于下列哪种地基？（　　）

A．快速加荷排水条件良好的地基

B．快速加荷排水条件不良的地基

C．慢速加荷排水条件良好的地基

D．慢速加荷排水条件不良的地基

【答案】B

【解析】为模拟土体的实际受力情况，直剪试验又分为快剪、固结快剪、慢剪三种排水条件下的试验。若施工速度快可采用快剪指标；反之，加荷速率慢、排水条件较好、地基土透水性较小，则可选用慢剪；若介于二者之间，则选用固结快剪。直剪试验可用于总应力分析。

8饱和黏土的抗剪强度指标（　　）。

A．与排水条件有关

B．与排水条件无关

C．与试验时的剪切速率无关

D．与土中孔隙水压力的变化无关

【答案】A

【解析】土体中各点的抗剪强度或所承受的剪应力都可以是不均匀的。因此，土体的剪切破坏可能是整体破坏，也可能是局部破坏。饱和黏土抗剪强度和固结排水状况、剪切速率和孔隙水压力变化有关。

9已知地基土的有效应力抗剪强度指标c＝20kPa，φ＝32°，问当地基中基点的孔隙水压力u＝50kPa，小主应力σ₃＝150kPa，而大主应力σ₁为多少，该点刚好发生剪切破坏？（　　）

A．325.5kPa

B．375.5kPa

C．397.6kPa

D．447.6kPa

【答案】D

【解析】土体处于极限平衡状态时土的应力状态和土的抗剪强度指标之间的关系式为：

土的极限平衡条件同时表明，土体剪切破坏时的破裂面不是发生在最大切应力的作用面a＝45°上，而是发生在与有效大主应力的作用面成a＝45°＋φ/2的平面上，c＝20kPa，此时σ₃′＝150－50＝100kPa，代入解得：大主应力σ₁′＝397.6kPa，σ₁＝σ₁′＋u＝447.6kPa。

10在饱和软黏土地基上建造建筑物，施工速度很快，验算此地基强度时应采用（　　）指标。

A．快剪

B．固结快剪

C．慢剪

D．三种均可

【答案】A

【解析】饱和软黏土多属近代水下细颗粒沉积土，孔隙比大，含水率大，因此抗剪强度很低。施工速度很快，土体基本上未经过固结排水，因此直剪试验中选取快剪试验。

11一饱和土样的有效剪切参数c＝0kN/m²，φ＝30°，用另一块同样的土样在三轴仪中做固结不排水试验，当周围压力σ₃＝200kN/m²，土样破坏时偏差应力σ₁－σ₃＝250kN/m²，可求得破坏时孔隙水压力为（　　）kN/m²。

A．75

B．81.7

C．150

D．575

【答案】A

【解析】由于土样的有效剪切参数c＝0，则极限应力状态的主应力：

土样破坏时偏差应力σ₁－σ₃＝250kN/m²，则：

（σ₁′－σ₃′）＝（σ₁－σ₃）_f＝250kPa

由此可以解得：σ₃′＝125kPa，σ₁′＝375kPa；则有：

μ＝σ₃－σ₃′＝75kPa

12砂基中某点σ₁＝200kPa，σ₃＝200kPa，φ＝30°该点处于（　　）状态。

A．破坏极限

B．破坏

C．极限

D．稳定

【答案】D

【解析】根据极限平衡理论可知，砂土的抗剪强度表达式为：

而该点在题目中的应力状态下的最大剪应力值为：

故该点处于稳定状态。

13某土样的排水剪指标c′＝20kPa，φ′＝30°，当所受总应力σ₁＝500kPa，σ₃＝177kPa，土样内孔隙水压力u＝50kPa时，土样所处的状态为（　　）。

A．安全

B．极限平衡

C．破坏

D．静力平衡

【答案】B

【解析】土的极限平衡条件为：

当实际最大有效主应力等于上式计算值时，土体处于极限平衡状态；当实际最大有效主应力大于上式计算值时，土体处于破坏状态；当实际最大有效主应力小于上式计算值时，土体处于安全状态。有效应力σ′＝σ₁－u，则：

而本题中有效应力σ′＝σ₁－u＝500－50＝450kN，故土样处于极限平衡状态。

14不能用于测试土的不排水强度指标的试验方法是（　　）。

A．固结不排水试验

B．不固结不排水试验

C．十字板剪切试验

D．快剪试验

【答案】D

【解析】快剪试验属于直接剪切试验，而直接剪切试验中是允许试样产生排水固结。其他三项都不允许试样产生排水固结，所以可以用于测试不排水强度指标。

15某饱和砂土（c＝0）试样进行CU实验，已知：围压C_s＝200kPa，土样破坏时的轴向应力σ_zr＝400kPa，孔隙水压力U_f＝100kPa，则该土样的有效内摩擦角为（　　）。

A．20°

B．25°

C．30°

D．35°

【答案】C

【解析】根据土的极限平衡公式：

其中，围压C_s＝200kPa，轴向应力σ_zr＝400kPa，孔隙水压力U_f＝100kPa。

所以可得：σ₁＝400－100＝300kPa，σ₃＝200－100＝100kPa，c＝0，代入解得该土样的有效内摩擦角φ＝30^o。

16十字板剪切试验最适用的土层是（　　）。

A．硬黏土

B．软黏土

C．砂砾石

D．风化破碎岩石

【答案】B

【解析】十字板剪切试验是一种用十字板测定软黏性土抗剪强度的原位试验。将十字板头由钻孔压入孔底软土中，以均匀的速度转动，通过一定的测量系统，测得其转动时所需的力矩，直至土体破坏，从而计算出土的抗剪强度。十字板剪切试验最适用的土层是灵敏度小于10的均质饱和软黏土，对于不均匀土层，特别适用于夹有薄层粉细砂或粉土的软黏土。

17对松散砂土进行剪切时，其体积将（　　）。

A．增大

B．保持不变

C．会有所增减

D．会有所减小

【答案】D

【解析】松砂剪缩，密砂剪胀。松散的砂土在剪切作用下，土颗粒之间会变得更加密实，砂土体积减小；较为密实的砂土相当于处于超固结状态的砂土体，在剪切的作用下原本已经处于固结稳定状态的土体因受到扰动，颗粒之间又变的松散，在宏观上体现为体积增加。

18采用不固结不排水试验方法对饱和黏性土进行剪切试验，土样破坏面与水平面的夹角为（　　）。

A．45°

B．45°－φ/2

C．45°＋φ/2

D．0°

【答案】A

【解析】根据一维排水固结理论可知，土样破坏面与最大主应力作用面即水平面的夹角为45°＋φ/2，当采用不固结不排水试验方法对饱和黏性土进行剪切试验时，其抗剪强度线为水平线，即φ＝0°，所以土样破坏面与水平面的夹角为45°。