第五章土的抗剪强度

1、第五章       土的抗剪强度§ 51土的抗剪强度概述n 土体的变形和强度问题，是土力学中的两个主要问题，都有非常重要的意义。前几节从弹性理论出发研究了土体的附加应力和压缩变形问题，这一章研究土的强度问题。n 土是以固体颗粒为主的散体。粒间的联结较弱，因此，土的强度问题表现在土粒之间错动、剪切，以致于破坏。所以对于土，主要研究其抵抗剪切的强度。n 当地基受到荷载作用后，土中各点产生剪应力，若某点的剪应力达到该点的抗剪强度，土即沿着剪应力作用方向，产生相对滑动，此时称为该点强度破坏。n 随着荷载的增加，则剪应力达到抗剪强度的

2、区域越来越大，最后形成连续的滑动面，一部分土体相对于另一部分土体滑动，基础产生很大的沉降与倾斜，整个地基强度破坏，这时一、抗剪强度与库伦定律 土的抗剪强度是指在外力作用下，土对剪应力的极限抵抗能力。 库伦经实验得出如下规律：影响土抗剪强度的因素有：1    土颗粒的矿物成分、形状、颗粒级配2    原始紧密程度 e C 3    含水量 w C 4    土的结构扰动情况，受扰动 C5    有效应力，随着固结发展 e C土的抗剪强度，与其它固体

3、材料不同，在同一应力范围内，其它固体材料为常量，而土的抗剪强度是随法向应力成正比例地增加，这就反映了土散粒体的强度特点，它是颗粒间的连结力对剪应力的极限抵抗力。当正应力大时，颗粒挤压紧密，若使错动当然不易，故抗剪强度大。对于饱和土，土的抗剪强度与有效应力有关，饱和土的固结过程是土中孔隙水应力和有效应力间的转移过程。只有在有效应力作用下才能使土固结压密。由此可知，只有有效应力才能增加土的密度，从而增大了土粒间的内聚力与摩擦力，使土的抗剪强度增大。因此，饱和土的抗剪强度与受剪面在法向应力作用下的固结度有关。 剪切面上的法向应力与有效应力之间有下列关系因为库伦定律中 是剪切面上总应力，故称“总应力法

4、”，而上式称为“有效应力法”。有效应力法概念明确，但须测孔隙水应力。总应力法比较简单，但不能准确反映孔隙水应力的存在对抗剪强度产生的影响，两种方法各有其优缺点。二、莫尔库伦强度理论因为土的破坏是剪切破坏，所以研究土的应力和强度问题时采用了最大剪力理论莫尔强度理论。三、极限平衡状态砂类土粘性土导出§ 52 抗剪强度的测定方法 土的抗剪强度是土的一个重要的力学性质，在计算承载力、评价地基的稳定性以及计算挡土墙的土压力时，都要用到土的抗剪强度指标。因此，正确测定土的抗剪强度指标在工程上具有重要的意义。抗剪强度的试验方法有多种。在实验室主要有直接剪切试验、三轴剪切试验和无侧限抗压试验；有现场

5、原位测试一直接剪切试验试验的方法属于总应力法，总应力法按排水条件的不同，分为不排水剪（快剪）、排水剪（慢剪）及固结不排水剪（固结快剪）。（1）不排水剪（快剪）试验时，无论在法向应力下或在剪切过程中都不让土中水排出，试验中土的含水量不变，速度快（2）排水剪（慢剪）试验时，无论在法向应力作用下或在整个剪切过程中都让土样排水，土样在应力变化过程中始终让孔隙水应力为零的固结状态。（3）固结不排水剪（固结快剪）试验时，先让土样在法向应力下完全固结，在剪切的过程中则不让土样含水量发生变化。 不排水剪是模拟建筑现场土体基本上来不及固结排水，就较快的加载以致剪切破坏的情况。在工程实际中，对地基土的透水性较差，

6、排水条件不良，建筑施工速度快，或斜坡稳定性验算时，来测抗剪强度。 排水剪是模拟地基土体先充分固结后，才开始缓慢地施加荷载的情况，在工程实际中，对土的排水条件好，地基土透水性好；加荷速度慢时使用。固结不排水剪模拟地基条件为土体自重或正常荷载下，让充分固结，又遇到突加荷载的情况。如地基稳定性验算。二、三轴剪切试验试验方法是将土切成圆柱体套在橡皮膜内，放在受封的高压室中，然后向室内注入水或甘油，使试件各个方向受压力 ，并使液压在整个过程中保持不变，这时试件内各向的三个主应力都相等，因此不产生剪应力。三、无侧限抗压强度 饱和粘性土样在三轴仪上进行试验时，不排水剪切破坏包线接近于一水平线，可用无侧限抗压仪进行饱和土的不排水剪切试验测土的灵敏度。§ 54 饱和粘性土的抗剪强度一、不固结不排水抗剪强度 不固结不排水剪试验在三轴仪上进行时，首先施加周压力，不等试样固结就很快施加垂直轴向力，在施加力全部过程中，关闭排水阀门，不允许试样水分排出，因此试样在加压和剪切过程中含水量不变。试验结果如图所示二、固结不排水抗剪强度正常固结土固结不排水试验，固结阶段， ，不排水剪切阶段，孔隙水压力三、固结排水抗剪强度 在整个试验过程中，孔隙水压力始终为零，总应力圆就是有效应力圆四、抗剪强度指标的选择 由于地基条件的复杂性，实际工程的千差万别，选择抗剪强度指标比较复杂。一般地基长期稳定问题，采用有效