第六章土抗剪强度

第6章土的抗剪强度

ShearStrengthofsoils土力学1土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土的重要力学性质之一。在土木工程中的地基承载力、挡土墙侧土压力、土坡稳定等问题都与土的抗剪强度直接有关。这些问题进行计算时，必须选用合适的抗剪强度指标。土的抗剪强度指标不仅与土的种类及其性状有关，还与土样的天然结构是否被破坏，抗剪强度试验时的排水条件(受剪前固结状况和受剪时排水状况)是否符合现场条件有关。因此，抗剪强度指标并不是固定不变的。

土体剪切破坏的概念，建筑物地基在外荷载作用下将产生剪应力和剪切变形．土具有抵抗剪应力的潜在能力——剪阻力或抗剪力，它相应于剪应力的增加而逐渐发挥，剪阻力完全发挥时，土就处于剪切破坏的极限状态，此时剪应力也就到达极限。这个极限值就是土的抗剪强度。如果土体内某一部分的剪应力达到土的抗剪强度，在该部分就出现剪切破坏。随着荷载的增加，剪切破坏的范围逐渐扩大，最终在土体中形成连续的滑动面，而丧失稳定性。工程实践和土工试验都验证了剪切破坏是土的强度破坏的重要特点坏有关的工程问题。

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.1概述Dr.HanWX2

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.1概述Dr.HanWX3

1773年库伦(coulomb)根据砂土的试验，将土的抗剪强度f(kPa),表达为滑动面上法向总应力σ(kPa)，的函数，即

f

=σtan以后又提出了适合粘性土的更普遍的表达式：

f

=c+σtan式中c——土的粘聚力(内聚力）kPa；

——土的内摩擦角，度。抗剪强度指标

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.2土的抗剪强度理论Dr.HanWX6.2.1

库伦公式及抗剪强度指标4由库伦公式可以看出，

①无粘性土的抗剪强度与剪切面上的法向应力成正比，其本质是由于土粒之间的滑动摩擦以及凹凸面间的镶嵌作用所产生的摩阻力，其大小决定于土粒表面的粗极度、土的密实度以及颗粒级配等因素。

②粘性土的抗剪强度由两部分组成，一部分是摩擦力(与法向应力成正比例)另一部分是土粒之间的枯聚力，它是由于粘性土颗粒之间的胶结作用和静电引力效应等因素引起的。

实验研究表明，土的抗剪强度不仅与土的性质有关，还与试验时的排水条件、剪切速率、应力状态和应力历史等许多因素有关，其中最重要的是试验时的排水条件，根据太沙基的有效应力概念，土体内的剪应力只能由土的骨架承担，因此，土的抗剪强度n应表示为四切破坏面上的法向有效应力σ

’的函数，库伦公式应修改为f

=σ’tan’

f

=c’+σ’tan’

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.2土的抗剪强度理论Dr.HanWX6.2.1

库伦公式及抗剪强度指标5

土的抗剪强度有上述两种表达方法．一种是以总应力σ表示剪切破坏面上的法向应力，抗剪强度表达式即为库伦公式，称为抗剪强度总应力法，相应的c、称为总应力强度指标(参数)；

f

=σtan

f

=c+σtan另一种以有效应力σ’表示剪切破坏面上的法向应力，其表达式为式，称为抗剪强度有效应力法，c’、’称为有效应力强度指标(参数)。

f

=σ’tan’

f

=c’+σ’tan’试验研究表明，土的抗剪强度取决于土粒间的有效应力，然而，由库伦公式建立的概念在应用上比较方便，许多土工问题的分析方法都还建立在这种概念的基础上，故在工程上仍沿用至今。粘性土的抗剪强度指标的变化范围很大，土的摩接角从0°到30°，土的粘聚力从10到200kPa。

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.2土的抗剪强度理论Dr.HanWX6.2.1

库伦公式及抗剪强度指标619l0年莫尔(Mohr)提出材料的破坏是剪切破坏，当任一平面上的剪应力等于材料的抗剪强度时该点就发生破坏，并提出在破坏面上的效应力，即抗剪强度f

，是该面上法向应力σ的函数，即

f

=f(σ)

这个函数在f

-σ坐标中是一条曲线，称为莫尔破坏包[络]线，或称为抗剪强度包线，如图实线所示，莫尔包线表示材料受到不同应力作用达到极限状态时，剪切破坏面上法向应力σ与剪应力f的关系。理论分析和实验都证明，莫尔理论对土比较合适，土的莫尔破坏包线通常可以近视地用直线代替，如图虚线所示，该直线方程就是库伦公式表达的方程。由库伦公式表示莫尔破坏包线的强度理论，称为莫尔—库伦强度理论。

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.2土的抗剪强度理论Dr.HanWX6.2.2

莫尔—库伦强度理论及极限平衡条件f

=f(σ)f

=c+σtan7当土体中任意一点在某一平面上发生剪切破坏时，该点即处于极限平衡状态，根据莫尔—库伦强度理论，可得到土体中一点的剪切破坏条件，即土的极限平衡条件，下面仅研究平面问题。在土体中取一微单元体[图7-4(a)],设作用在该单元体上的两个主应力为σ1和σ3(σ1＞σ3)，在单元体内与大主应力σ1作用平面成任意角的mn平面上有正应力σ和剪应力。为了建立σ、与σ1、σ3之间的关系，取微棱柱体abc为隔离体[图7-4(b)]，将各力分别在水平和垂直方向投影，根据静力平衡条件得：

联立求解方程得：

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.2土的抗剪强度理论Dr.HanWX6.2.2莫尔—库伦强度理论及极限平衡条件8

如果给定了土的抗剪强度参数c和以及土中某点的应力状态，则可将抗剪强度包线与莫尔应力圆画在同一张坐标图上(如图)。抗剪强度与莫尔圆之间的关系有以下三种情况：①整个莫尔圆位于抗剪强度包线的下方(圆I)，说明该点在任何干面上的剪应力都小于土所能发挥的抗剪强度(

＜f

)，因此不会发生剪切破坏；②抗剪强度包线是莫尔圆的一条割线(圆Ⅲ)，实际上这种情况是不可能存在的因为该点任何方向上的剪应力都不可能超过土的抗剪强度(不存在

>f的情况)；

③莫尔圆与抗剪强度包线相切(圆II)，切点为A，说明在A点所代表的平面上，剪应力正好等于抗剪强度

=f)，该点就处于极限平衡状态。圆II称为极限应力圆。根据极限应力圆与抗剪强度包线相切的几何关系，可建立下面的极限平衡条件。

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.2土的抗剪强度理论Dr.HanWX6.2.2莫尔—库伦强度理论及极限平衡条件9根据极限应力圆与抗剪强度包线相切的几何关系，可建立下面的极限平衡条件。

设在土体中取一微单元体，如图所示，mn为破裂面，它与大主应力的作用面成角。该点处于极限平衡状态时的莫尔园如图(b)所示。将抗剪强度包线延长与σ轴相交于R点，由三角形ARD可知：AD=RDsin

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.2土的抗剪强度理论Dr.HanWX6.2.2莫尔—库伦强度理论及极限平衡条件10

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.2土的抗剪强度理论Dr.HanWX6.2.2莫尔—库伦强度理论及极限平衡条件11

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.2土的抗剪强度理论Dr.HanWX6.2.2莫尔—库伦强度理论及极限平衡条件12

直接剪切仪分为应变控制式和应力控制式两种，前者是等速推动试样产生位移．测定相应的剪应力，后者则是对试件分级施加水平剪应力测定相应的位移，我国普遍采用的是应变控制式直剪仪，如图所示，该仪器主要部件由固定的上盒和活动的下盒组成，试样放在上下盒内上下两块透水石之间。

试验时，由杠杆系统通过加压活塞和上透水石对试件施加垂直压力，然后等速转动手轮对下盒施加水平推力，使试样在上下盒之间的水平接触面上产生剪切变形，直至破坏，剪应力的大小可借助于上盒接触的量力环的变形值计算确定。在剪切过程中，随着上下盒相对剪切变形的发展，土样中的抗剪强度逐渐发挥出来，直到剪应力等于土酌抗剪强度时，土样剪切破坏，所以土样的抗剪强度可用剪切破坏时的剪应力来量度。

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.3土的抗剪强度试验Dr.HanWX6.3.1直接加剪切试验13MotordriveLoadcelltomeasureShearForceNormalloadRollersSoilPorousplatesTopplatenMeasure relativehorizontaldisplacement,dx verticaldisplacementoftopplaten,dy

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.3土的抗剪强度试验Dr.HanWX6.3.1直接加剪切试验14MotordriveLoadcelltomeasureShearForceNormalloadRollersSoilPorousplatesTopplatenMeasure relativehorizontaldisplacement,dx verticaldisplacementoftopplaten,dy

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.3土的抗剪强度试验Dr.HanWX6.3.1直接加剪切试验15为了近似模拟土体在现场受剪的排水条件，直接剪切试验可分为快剪、固结快剪和慢剪三种方法。快剪试验是在试样施加竖向压力后，立即快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。固结快剪是允许试样在竖向压力下排水，待固结稳定后，再快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。慢剪试验则是允许试样在竖向压力下排水，待固结稳定后，以缓侵的速率施加水平剪应力使试样剪切破坏。

直接剪切仪具有构造简单，操作方便等优点，但它存在若干缺点，主要有：

①剪切面限定在上下盒之间的平面，而不是沿土样最薄弱的面剪切破坏；②剪切面上剪应力分布不均匀，土样剪切破坏时无从边缘开始，在边缘发生应力集中现象③在剪切过程中，土样剪切面逐渐缩小，而计算抗剪强度时却是按土样的原截面积计算的④试验时不能严格控制排水条件，不能量测孔隙水压力，在进行不排水剪切时，试件仍有可能排水，特别是对于饱和粘性土，由于它的抗剪强度受排水条件的影响显著，故不排水试验结果不够理想。

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.3土的抗剪强度试验Dr.HanWX6.3.1直接加剪切试验16

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.3土的抗剪强度试验Dr.HanWX6.3.2三轴压缩试验三轴压缩试验是测定土抗剪强度的一种较为完善的方法。三轴压缩仪由压力室、轴向加荷系统、施加周围压力系统、孔隙水压力量测系统等组成．如图

17

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.3土的抗剪强度试验Dr.HanWX6.3.2三轴压缩试验三轴压缩试验按剪切前受到周围压力的固结状态和剪切时的诽水条件，分为三种方法。

(1)三轴压缩不固结不排水UU试验，简称不排水[剪]试验：试样在施加周围压力和随后施加竖向压力直至剪切破坏的整个过程中都不允许排水，试验自姑至终关闭排水阀门。

(2)三铀压缩固结不排水CU试验，简称固结不排水[剪]试验：试样在施加周围压力63时打开排水阀门，允许排水固结，待固结稳定后关闭排水阀门，再施加竖向压力，使试样在不排水的条件下剪切破坏。

(3)三轴压缩固结排水CD试验，简称排水[剪]试验：试样在施加周围压力吨时允许排水因结，待固结稳定后，再在排水条件下施加坚向压力至试件剪切破坏DrainagePathPhaseIPhaseIISymbolUnconsolidationUndrainedUUConsolidatedUndrainedCUConsolidatedDrainedCD

18

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.3土的抗剪强度试验Dr.HanWX6.3.2三轴压缩试验

19

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.3土的抗剪强度试验Dr.HanWX6.3.3无侧限抗压强度试验

无侧限抗压强度试验如同在三铀仪中进行σ3=0的不排水剪切试验一样，试验时，将圆柱形试样放在如图所示的无侧阻抗压试验仪中，在不加任何侧向压力的情况下施加垂直压力，直到使试件剪切破坏为止，剪切破坏时试样所能承受的最大轴向压力qu称为无侧阻抗压强度。

根据试验结果，只能作一个极限应力圆(σl＝qu、σ3＝0)。因此对于一般粘性土就难以作出破坏包线。而对于饱和粘性土，根据在三铀不固结不排水试验的结果，其破坏包线近似于一条水平线，即u＝0。这样，如仅为了测定饱和粘性土的不排水抗剪强度，就可以利用构造比较简单的无侧限抗压试验仪代替三袖仪。此时，取u＝0则由无侧阻抗压强度试验所得的极限应力圆的水平切线就是破坏包线。

f

=cu=qu/2

20

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.3土的抗剪强度试验Dr.HanWX6.3.4十字板剪切试验

对于高灵敏度的软粘土，室内试验结果精度受到影响。因此发展原位测试土性的仪器。原位测试时的排水条件、受力状态与土所处的天然状态比较接近。在抗剪强度的原位测试方法中．广泛应用的是十字板剪切试验，原理如下：

十字板剪切仪的构造如图所示。试验时先将套管打到预定的深度，并将套管内的土清除。将十字板装在转杆的下端后，通过套管压入土中，压入深度约为750mm。然后由地面上的扭力设备仪对钻杆施加扭矩．使埋在土中的十字板旋转，直至土剪切破坏。破坏面为十字板旋转所形成的圆柱面。转所形成的圆柱面。设剪切破坏时所施加的扭矩为M，则它应该与剪切破坏圆柱面(包括侧面和上下面)上土的抗剪强度所产生的抵抗力矩相等，即

21

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.3土的抗剪强度试验Dr.HanWX6.3.4十字板剪切试验设剪切破坏时所施加的扭矩为M，则它应该与剪切破坏圆柱面(包括侧面和上下面)上土的抗剪强度所产生的抵抗力矩相等，即

式中M—剪切破坏时的扭力矩；kN·m

V、H—剪切破坏时圆柱体侧面和上下的抗剪强度

D、H—十字板的直径和高度；m

通常V、H

是不同的，为了简化将V=H=f

上式简化为：22

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.4三轴压缩试验中的孔隙压力系数Dr.HanWX

根据有效应力原理，σ=σ’+uu=σ-σ’斯肯普顿(1954)提出以孔隙压力系数表示孔隙水压力的发展和变化。根据三轴试验结果，引用孔隙压力系数A和B，建立了轴对称应力状态下土中孔隙压力与大、小主应力之间的关系。

如图表示单元土体小孔隙压力的发展，设一土单元在各向相等的有效应力σc’作用下固结，初始孔隙水压力u0=0，意图是模拟试样的原位应力状态。如果受到各向相等的压力Δσ3的作用，孔隙压力的增长为Δu3，有效应力的增长为

Δσ3’=Δσ3-Δu3

23

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.4三轴压缩试验中的孔隙压力系数Dr.HanWX

根据弹性理论，如果弹性材料的弹性模量和泊松比分别为置和小在各向应力相等而无剪应力的情况下．土体积的变化为

将式(6—18)代人上式得

(6—19)

式中Cs—土骨架的三向体积压缩系数，Cs＝3(1—2)/E;它是土体在三轴压缩试验中土骨架

体积应变与围压增量的比值。

V—试样体积。

土孔隙中由于增加了孔隙压力Δu3

，使土中气和水压缩，其压缩量为

(6—20)

式中n—土的孔隙率，

CV—孔隙的三向体积压缩系数。它是土体在三袖压缩试验中孔隙体积应变与围压增量的

比值。

24

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.4三轴压缩试验中的孔隙压力系数Dr.HanWX

由于土固体颗粒的压缩量很小，可以认为土体积的变化A扩等于孔隙体积的变化ΔV由式(6—19)和式(6—20)得

整理后得

式中B＝1/[1十nCv/CS]为在各向应力相等条件下的孔隙压力系数体在等向压缩应力

状态时，单位围压增量所引起的死隙压力增量。

对于饱和土，孔隙中完全充满水，由于水的压缩性比土骨架的压缩性小得多

CV/Cs→0因而

B＝l，故Δu3

＝Δσ3；

对于干土，Cv／C孔隙的压缩性接近于无穷大，CV/Cs→∞因而

B＝0；

对于非饱和土，0＜B＜1，土的饱和度愈小，B值也愈小。

如果在试样上施加袖向压力增量(Δσ1-

Δσ3)，设在试样中产生孔隙压力增量为Δu1，相应轴向和侧向有效应力增量分别为

(6—22)

和

Δσ3’

＝Δu3

(6—23)25

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.4三轴压缩试验中的孔隙压力系数Dr.HanWX

根据弹性理论，其体积变化应为26

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.4三轴压缩试验中的孔隙压力系数Dr.HanWX27

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.5饱和粘性土的抗剪强度Dr.HanWX

不固结不排水试验是在施加周围压力和轴向压力直至剪切破坏的。

A、B、C分别表示三个试件在不同的σ3作用下破坏时的总应力图，虚线是有效应力园。试验结果表明，虽然三个试件的周围压力σ3不同，但破坏时的主应力差相等，在f-σ图上表现出三个总应力圆直径相同，因而破坏包线是一条水平线。即

u=0

f=cu=(σ1-σ3)/2

在试验中如果分别量测试样破坏时的孔隙水压力u，试验结果可以用有效应力整理，结果表明，三个试件只能得到同一个有效应力园，并且有效应力圆的直径与三个总应力圆直径相等，即

σ1’-σ3’=(σ1-σ3)A=(σ1-σ3)B=(σ1-σ3)C6.5.1

不排水抗剪强度28

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.5饱和粘性土的抗剪强度Dr.HanWX饱和粘性土的固结不排水抗剪强度在定程度上受应力历史的影响，因此，在研究粘性土的固结不排水强度时，要区别试样是正常固结还是超固结。

正常固结土层和超固结土层在三轴固结不排水试验中，如果试样所受到的周围固结压力σ3大于它曾受到的最大固结压力pc，属于正常固结试样；如果σ3＜pc

、则属于超固结试样。试验结果证明，这两种不同固结状态的试样，其抗剪强度性状是不同的。

饱和粘性土固结不排水试验时，试样在σ3作用下充分排水固结，Δu3

=0，在不排水条件下施加偏应力（σ1-σ3）剪切时，试样中的孔隙水压力随偏应力的增加而不断变化，Δu1＝A(Δσ1-Δσ3)，如图，对正常固结试样剪切时体积有减少的趋势(剪缩)，但由于不允许排水，故产生正的孔隙水压力，由试验得出孔隙压力系数都大于零，而超固结试样在剪切时体积有增加的趋势(剪胀)，强超固结试样在剪切过程中，开始产生正的孔隙水压力，以后转为负值。6.5.2

固结不排水抗剪强度29

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.5饱和粘性土的抗剪强度Dr.HanWX

正常固结饱和粘性土固结不排水试验，

图中以实线表示的为总应力圆和总应力破坏包线，如果试验时量测孔隙水压力，试验结果可以用有效应力整理;

图中虚线表示有效应力圆和有效应力破坏包线，uf为剪切破坏时的孔隙水压力;

由于

σ1’=σ1–uf,σ3’=σ3

–uf,

故

σ1’–σ3’=σ1-σ3，

即有效应力园与总应力圆直径相等，但位置不同，两者之间的距离为uf，因为正常固结试样在剪切破坏时产生正的孔隙水压力，故有效应力圆在总应力园的左方。

总应力破坏包线和有效应力破坏包线都通过原点，说明未受任何固结压力的土(如泥浆状土)不会具有抗剪强度。总应力破坏包线的倾角以cu表示，一般在10°-20°之间，有效应力破坏包线的倾角

’称为有效内摩擦角，’比cu大一倍左右。

6.5.2

固结不排水抗剪强度30

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.5饱和粘性土的抗剪强度Dr.HanWX

超固结土的固结不排水总应力破坏包线如图(a)所示，是一条略平缓的曲线，可近似用直线ab代替，与正常固结破坏包线bc相交，bc线的延长线仍通过原点，实用上将abc折线取为一条直线，如图(b)所示，总应力强度指标为cu和cu

于是，固结不排水剪切的总应力破坏包线可表达为：f=cu+σtancu

以有效应力表示，有效应力圆和有效应力破坏包线如图中虚线所示，由于超固结土在剪切破坏时，产生负的孔隙水压力，有效应力圆在总应力圆的右方(图中圆A)，正常固结试样产生正的孔隙水压力，故有效应力圆在总应力圆的左方(图中圆B)。有效应力强度包线可表示为：f=c’+σ’tan’

6.5.2

固结不排水抗剪强度31

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.5饱和粘性土的抗剪强度Dr.HanWX

固结排水试验在整个试验过程中，超扎隙水压力始终为零，总应力最后全部转化为有效应力，所以总应力圆就是有效应力圆，总应力破坏包线就是有效应力破坏包线。

上图(a)和(b)分别为固结排水试验的应力—应变关系和体积变化，在剪切过程中，正常固结粘土发生剪缩，而超固结土则是先剪缩，继而主要呈现剪胀的特性。

下图为固结排水试验结果，正常固结土的破坏包线通过原点，如图(a)所示，粘聚力cd＝0，内摩擦角d约在20°-40°之间；超固结土的破坏包线赂弯曲、实用上近似取为一条直线代替，如图(b)所示，cd约为5～25kPa，d比正常固结土的内摩擦角要小。

6.5.3

排水抗剪强度32

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.5饱和粘性土的抗剪强度Dr.HanWX

试验证明，cd、d与固结不排水试验得到的c’、

’很接近，由于固结排水试验所需的时间太长，故实用上以c’、

’代替cd、d，但是两者的试验条件是有差别的，固结不排水试验在剪切过程中试样的体积保持不变，而固结排水试验在剪切过程中试样的体积一般要发生变化，cd、d略大于c’、

’。在直接剪切试验中进行但剪试验得到的结果常常偏大，根据经验可将慢剪试验结果乘以0.9.

如图表示同一种粘性土分别在三种不同排水条件下的试验结果，由图可见，如果以总应力表示，将得出完全不同的试验结果，而以有效应力表示．则不论采用那种试验方法，都得到近乎同一条有效应力破坏包线(如图中虚线所示)．由此可见，抗剪强度与有效应力有唯一的对应关系。6.5.3

排水抗剪强度33

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.5饱和粘性土的抗剪强度Dr.HanWX

粘性土的强度性状是很复杂的，它不仅随剪切条件不同而异，而且还受许多因素(例如土的各向异性、应力历史、蛹变等)的影响。此外对于同一种土，强度指标与试验方法以及试验条件都有关，实际工程问题的情况又是干变万化的，用实验室的试验条件去模拟现场条件毕竞还会有差别。因此，对于某个具体工程问题。

如何确定土的抗剪强度指标：首先要根据工程问题的性质①确定分析方法，②进而决定采用总应力或有效应力强度指标，③然后选择测试方法。

一般认为，长期稳定性(例如土坡的长期稳定性分析，估计挡土结构物的长期土压力、位于软土地基上结构物的地基长期稳定分析等)由三轴固结不排水试验确定的有效应力强度c’和

’；而对于饱和软粘土的短期稳定问题，则宜采用不固结不排水试验的强度指标cu，即

u=0，以总应力法进行分析。6.5.4

抗剪强度指标的选择34

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.5饱和粘性土的抗剪强度Dr.HanWX

一般工程问题多采用总应力分析法，其指标和测试方法的选择大致如下:

Ⅰ若建筑物施工速度较快，而地基土的进水性和排水条件不良时，可采用三轴仪不固结不排水试验或直剪仪快剪试验的结果；

Ⅱ如果地基荷载增长速率较慢，地基土的透水性不太小(如低塑性的粘土)以及徘水条件又较佳时(如粘土层中央砂层)，则可以采用固结排水或慢剪试验；

Ⅲ如果介于以上两种情况之间，可用固结不排水或围结快剪试验结果。

由于实际加荷情况和土的性质是复杂的，而且在建筑物的施工和使用过程中都要经历不同的固结状态，因此，在确定强度指标时还应结合工程经验。（见书P200表）6.5.4

抗剪强度指标的选择35

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.5饱和粘性土的抗剪强度Dr.HanWX6.5.4

抗剪强度指标的选择36

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.5饱和粘性土的抗剪强度Dr.HanWX6.5.4

抗剪强度指标的选择37

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.6应力路径在抗剪强度问题中的应用Dr.HanWX

对加荷过程中的土体内某点，其应力状态的变化可在应力坐标图中以应力点的移动轨迹表示，这种轨迹称为应力路径。

以三轴试验为例，如果保持σ3不变，逐渐增加σ1，这个应力变化过程可以用一系列应力图表示。在图上适当选择一个特征应力点来代表整个应力圆。常用的特征点是应力圆的顶点(剪应力为最大)，其坐标为p=(σ1+σ3)/2和

q=(σ1-σ3)/2

[图(a)]。按应力变化过程顺序把这些点连接起来就是应力路径[图(b)]、并以箭头指明应力状态的发展方向。加荷方法不同，应力路径也不同，在三轴压缩试验中，如果保持σ3不变，逐渐增加σ1，最大剪应力而上的应力路径为如图所示的AB线，如保持σ1不变，逐渐减少σ3，则应力路径为AC线。σ3σ138

《土力学》

第6章土的抗剪强度

§6.6应力路径在抗剪强度问题中的应用Dr.HanWX

应力路径可以用来表示总应力的变化也可以表示有效应力的变化，

图(a)表示正常固结粘土三轴固结不排水试验的应力路径，总应力路径AB是直线，有效应力路径AB’是曲线，两者的距离即为孔隙水压力uf。因为正常固结粘土在不排水剪切时产生正的孔隙水压力。

总应力路径AB线上任意一点的坐标为p=(σ1+σ3)/2和

q=(σ1-σ3)/2

则相应于有效应力路径AB’上该点的坐标为

p’=(σ1+σ3

)/2–uf

q=(σ1-σ3

)/2=(σ1’-σ3’