土的强度与土的物理性质讲义T24

3.3土的强度与土的物理性质（内因）3.3.1影响土强度的因素3.3.2影响土强度的一般物理性质3.3.3孔隙比e与砂土抗剪强度关系——临界孔隙比ecr3.3.4孔隙比与黏土强度——真强度理论e为土的孔隙比；C

代表土的组成，component；H代表应力历史，history；T表示温度，temperature；和

分别表示应变和应变率；S表示土的结构，Structure；c和为黏聚力及内摩擦角。其中各种因素并不独立，可能相互重叠。3.3.1影响土强度的因素组成（C）、状态（e）和结构（S）（1）组成：矿物成分，颗粒大小与级配，颗粒形状，含水量（饱和度）以及黏性土的离子和胶结物种类等因素。（2）状态：砂土的相对密度；黏土的孔隙比。（3）结构：颗粒的排列与相互作用关系。2.外部因素温度、应力状态（围压、中主应力）、应力历史、主应力方向、应变值、加载速率及排水条件。1.内部因素3.4.2影响土强度的一般物理性质

（组成与状态）1.颗粒矿物成分2.颗粒的几何性质3.土的级配4.土的状态5.土的结构6.剪切带的形成及其影响黏土：高岭土>伊里土>蒙特土粗粒土：含云母、泥岩等，摩擦角明显变小－矿物本身滑动摩擦角小；颗粒易于破碎图3－17常见矿物的滑动摩擦角1.颗粒矿物成分对滑动摩擦角的影响（1）颗粒尺寸的大小的影响一方面，大尺寸颗粒具有较强的咬合，可能增加土的剪胀，从而提高强度；另一方面，大尺寸颗粒在单位体积中颗粒间接触点少，接触点上应力加大，颗粒更容易破碎，从而减少剪胀，降低了土的强度。2.粗粒土颗粒的几何性质大小、棱角、针片状……如果均匀的细砂与粗砂具有相同的孔隙比e，二者的内摩擦角基本相同。但由于细砂的emin要大，所以这时细砂的相对密度Dr要高。如果相对密度Dr相同，则粗砂的内摩擦角大。对于砂土①在其他条件相同时，颗粒表面糙度增加将会增加砂土的内摩擦角。②粗粒土的针、片状形状及棱角的影响较复杂：

（a）加强了颗粒间的咬合作用：。

（b）针片状颗粒更易于折断，棱角易于折损:。（2）表面糙度、针、片状形状及棱角颗粒棱角与针片状颗粒在同样较低围压下（1）砂土由于单位体积接触点多，颗粒破碎一般不严重，其棱角使抗剪强度增加(河砂与山砂）；（2）碎石土由于单位体积内接触点少，它们其强度提高不明显，甚至减小（碎石与卵石）。3.土的级配—级配良好：密度增加剪胀性增强触点增加与接触应力减小有利于强度提高4.土的状态孔隙比e及相对密度Dr——影响强度的重重要因素，密密度大其强度度提高。砂土（以石英英为主）的干干与湿：二者者一般接近，，相差1～2。5.土的结构：强强度有所提高高，并且表现现出各向异性性6.剪切带的形成成及其影响：：应变软化与与残余强度图3－18正常固固结黏黏土的的强度度－矿矿物及及塑性性指数数关系系静压揉搓图3－19黏性土土的结结构性性对强强度的的影响响(a)两种制制样方方法(b)单轴压压缩（（无侧侧限)试验静压揉搓图3－20砂土制制样方方法造造成的的结构构性对对强度度的影影响各种影影响砂砂土内内摩擦擦角的的物理理因素素影响砂砂土内内摩擦擦角的的物理理因素素3.4.3孔隙比比e与砂土土抗剪剪强度度关系系——临界孔孔隙比比ecr天然休休止角角：r松砂的的天然然休止止角r天然沙沙丘图3－22相同围围压下下密砂砂与松松砂的的三轴轴试验验：破破坏时时孔隙隙比接接近图3－23临界孔孔隙比比ecr是指在在在三三轴试试验加加载过过程中中，达达到极极限应应力差差(1－3)ult，轴向应应变连连续增增加，，最终终试样样体积积几乎乎不变变时的的孔隙隙比。。也可以以叙述述为：：在一一种围围压下下，用用具有有临界界孔隙隙比的的砂试试样进进行排排水三三轴试试验，，偏差差应力力达到到(1－3)ult时，试试样的的体应应变为为零；；或者不不排水水试验验破坏坏时的的孔隙隙水压压力(孔隙水水压力力系数数A)为零。。临界孔孔隙比比ecr图3－24临界孔孔隙比比与围围压制样孔孔隙比比e-vecrvv制样孔孔隙比比e－围压压3－破坏坏时体体应变变v简化关系图3－25制样孔孔隙比比e－围压压3－破坏坏时体体应变变v简化关系3.4.4孔隙比比与黏黏土强强度——真强度度理论论正常固固结黏黏土的的强度度包线线过原原点：：但各各围压压下的的密度度不同同实际上上存在在粘聚聚力图3－26真强度度理论论伏斯列列夫的的真强强度理理论：：破坏时时的含含水量量相同同w(e