岩土教研组土的抗剪强度讲义课件

土的抗剪强度王英浩内蒙古科技大学建筑与土木工程学院岩土教研组概述土的破坏主要是由于剪切引起的，剪切破坏是土体破坏的重要特点.工程时间中与土的抗剪强度有关的工程主要有以下3类:（1）土质土坝的稳定（2）土压力（3）地基的承载力问题工程实例－土坡稳定工程实例－土坡稳定工程实例－土压力工程实例－土压力工程实例－地基承载力问题工程殃实例嗽－地赚基承迹载力铜问题第一序节诵土的厅抗剪伟强度粉概述土的蹦抗剪晚强度许:是指树土体知抵抗面剪切愚破坏屿的极趟限能政力。滑动宅面(母破坏锤面)静:当土坡体受推到荷愚载作树用后免,土长中各姨点将叨产生欢剪应挂力,脊若某涛点的架剪应魂力达储到其队抗剪仔强度侍,在例剪切偷面两猎侧的思土体殿将产贯生相拘对位免移而常产生寺滑动钳破坏纱,该允剪切诸面称醉为滑废动面沃或破侍坏面赤。一.糠库仑勾公式1）吃库伦丛公式际基本卵形式绝（总盛应力眠抗剪同强度搂公式耕）式中——鬼剪切崖破坏漫面上彼的剪抓应力钩，即谊土的算抗剪闸强度成(KP悬a)——录破坏猾面上堡的法标向应皆力(KP笔a)——她土的具粘聚硬力，榨(KP翻a)对于坝无粘能性土蓄，——师土的暮内摩肾擦角羡(º怕)称为抗剪洪强度神指标，同延一种偷土，壤它们般与试塌验方拒法有迫关

无粘性土粘性土（2赶）有番效应迟力抗碑剪强局度公少式式中裁——俱剪切脂破坏陕面上粘的有捕效法稼向应岂力(KP椒a)u——土中滔的超巾静孔破隙水戏压力赢(KP奥a)——搂土的唇有效岗粘聚锄力(KP顿a)——凡土的晕有效杠内摩病擦角艇(º)称为傲土的有效速抗剪批强度令指标，同扣一种披土，背其值视理论龙上与碧试验慨方法彼无关掉，应标接近遣于常里数。问题蔑:总焦应力仗法与跨有效育应力始法的糟优缺箩点是罚什么燃?总应虾力法比有冬效应勺力法届简单触,因为为试供验时漆不需倡测量尾孔隙哈水压滑力,熄进行分稳定泊分析表时也罗不考个虑孔辰隙水德压力辈,只尾需测戏量总晃应力惑即可竿.但糟是对阿于同山一种井土,稍施加虾相同啦的总芦应力秤,如唱果试恐验方熄法不劫同,昂或者畜说控池制的漠排水栗条件赏不同联,则瓣所得醉的强孝度指伙标也晒就不拐相同爆.也灵就是并说,飘总应煎力和泻土的衰抗剪放强度未没有古唯一馒对应眠的关钩系,万应用臣较多唱.有效让应力总法考虑讨了孔谷隙水箩压力倍的影淋响,衰只计摸入作为用于耻粒间洪的有极效应劫力,胡试验搁证明校,对皂于同掀一种狡土,诞不论被采用疑何种升试验伏方法忧,只阳要能谈准确昂测量上出孔指隙水巨压力拐,则丢所得江的有篮效抗沾剪强惭度指春标是顾相同援的.膜它们匪有唯那一对径应的温关系妇.但园测量涉孔隙密水压辩力时学,比呆较麻祸烦,多需要俗精确论评价去地基尼强度疾和稳孤定性轧时常疗采用隔.抗剪慰强度婆的来窝源：1）剖无粘默性土粮：来源姥于土村粒间膨的摩隙擦力马（内层摩擦获力）付。包括炭：a.一部挤分由邻于土贝颗粒些粗糙替产生谅的表颠面摩姓擦力哀；b.另一抱部分淡是粗恐颗粒台之间财互相额镶嵌垄，联烂锁作弃用产生誓的咬谱合力息。2）碰粘性工土：除内范摩擦祖力外滨，还正有内挂聚力孝。内聚唐力主欣要来筝源于领：土刃颗粒炼之间简的电乒分子孤吸引蜜力和殿土中每胶结俘物质锣（硅量、铁撞物质蜻和碳牧酸盐词等）鼓对土恶粒的料胶结坏作用坛。砂土钳的内驱摩擦锄角变页化范罪围不传是很猴大，粗中砂懒、粗楚砂、裙砾砂讽一般颂为32趁°～40背°；粉交砂、睬细砂块一般互为28裤°～36午°。e愈小用，内摩歼擦角愈大笼，但拖含水锻饱和往粉砂葵、细顿砂很刃容易抱失稳欣，因加此对席其内蚕摩擦键角的装取值浇宜慎善重，什规定腔取20揭°左右啦。砂戒土有诞时也输有很拔小的诉粘聚众力（舍约10kP凉a以内茅），辉这是痰由于枝砂土衬中夹宗有一稻些粘读土颗鞠粒，吐也可钢能是渗由于帮毛细控粘聚者力的退缘故焦。粘性伙土的啊抗剪由强度笑指标湾的变拆化范疲围很布大，醉它与藏土的老种类蓬有关巧，并饲且与葬土的渔天然柴结构健是否劲破坏授、试贷样在渠法向奶压力酒下的停排水缸固结毙程度壳及试首验方拆法等炊因素痰有关斧。内雄摩擦来角的急变化食范围驰大致踩为0°～30造°；粘侧聚力蓝则可齐从小灿于10kP扫a变化伪到20聚0kP仗a以上拉。土的谢抗剪长强度吓指标事的工肉程数常值：二.脏莫尔爆-库惰仑强最度理奏论(一肺)、赤土体布中任京一点俗的应宿力状扩态假定港土层聋为均龟匀、敌连续夜的半死空间乞材料岸，研沃究地津面以饶下任白一深矿度处M点的苏应力劣状态脸。下面浅仅研匹究平况面问忌题，在土抽体中嫁取一出微单滤元体桥，作用沸在该场单元屋体上尼的两毫个主应街力为进，则作弓用在斩与大镰主应雅力作提用面践成征角费的瞧平面迟上的复正应弯力钩和问剪应乔力麦可安根据瓦静力杯平衡浅条件兰求得来：如下图。以上可用莫尔圆表示，(二眨)、库土的期极限藏平衡钉条件洋的建灰立

如果给定了土的抗剪强度参数和c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。它们之间的关系有三种情况：（1）莫尔圆位于抗剪强度包线下方（圆1），说明该点在任何平面上的剪应力都小于土所能发挥的抗剪强度，因此不会发生剪切破坏；（2）圆3实际上不存在；（3）圆2，说明在A点所代表的平面上剪应力正好等于抗剪强度，该点处于极限平衡状态。c

土处浅于极枯限平艳衡状滚态下形时根据裕极限鉴应力由圆与周抗剪镇强度罩包线疏相切厅的几教何关充系，喜可建呀立以满下极袄限平衡烂条件：粘性含土：化简磨后得煎：无粘性土：破裂面破裂角：破坏敌面与载大主爆应力待作用行面间放的夹笔角问题居:土冤体的削最大谊剪应秘力面勉是否耕即剪具切破投裂面支?对于扛饱和枣软粘士土,振在不议排水哲条件渣下,梢其内脱摩擦士角为匀0,青此时导土体离的最倚大剪器应力养面即翅为剪弓切破肾裂面绵.第二闪节真抗剪吐强度净的测闯定方诱法测定续土抗童剪强埋度指林标的恳试验鸦称为进剪切舌试验按照幼常用吧的试期验仪突器将丢剪切蓬试验鸣分为直接量剪切堆试验三轴写压缩浴试验无侧甩向抗筹压强澡度试壤验十字呆板剪槐切试豆验近似列模拟直接拢剪切招试验应变控制式直剪仪应变贿控制彼式直花剪仪添的试岗验原览理：对同僵一种床土至检少取统4个拥平行词试样维，分神别在概不同竖垂直恐压力

下剪胃切破航坏，部将试兰验结剃果绘充制抗貌剪强负度

f与相幕应垂眨直压京力

的关者系图毅。试味验结暗果表满明，滴对于请粘性收土

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基本阶上呈握直线次关系甘，直违线方普程可皮用库签伦公叫式表历示；伟对于魂无粘漫性土跑，

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则是脉通过邻原点揭的直衫线。的缺点直接衣剪切秩仪限定响剪切伏面不无一定怨是最熟薄弱车面剪切导面上卵剪应爆力分野布不役均匀剪切圆面在铲剪切艺过程告中是劫逐渐拼缩小家的不能像严格日控制础排水呼条件瓶，不端能量气测孔胀隙水皂压力构造悔简单操作已方便的优点直接匀剪切玩仪三轴爸压缩服试验对同低一种坏土至傅少取草3个培平行电试样扒，分刑别在供不同胖周围夫压力

3和轴径压

1作用乖下剪跟切破命坏，扑将试宅验结锅果绘避制为败若干颂个极限鼓应力挪圆。根场据莫吸尔-袋库伦里理论喷，这馋一组许极限姑应力部圆的公共值切线即为云土的抗剪茫强度续包线，可肌近似香取为虽一条块直线神，直浓线的西方程壁即为学库伦典公式邪所表兰示的草方程龟。三轴本压缩砍仪的钟试验所原理须：c0三轴楼压缩刘试验宵原理的优点三轴佛压缩让仪的缺点三轴逮压缩预仪能较桃严格铁地控厘制排较水条违件剪切持破坏眯面为改最薄碍弱面试验但设备室、试扔验过蹄程相等对复孕杂试样闷的受魄力状娇态为兵轴对旦称情疗况，熔与实赠际土猪体的览受力度状态吃未必悔相符无侧秤限抗贸压强敏度试庸验三轴排压缩铺试验假当周泛围压府力为绢零时希即为含无侧款限试面验条滑件，涌此时腾只有传轴向由压力围，所驳以也傅称单久轴压图缩试催验。由于言试样羊的侧忧向力辽为零箩，在批轴向换受压淋时，姜其侧予向变并形不踪蝶受限吵制，田故又鼠称无坚侧限规压缩贵试验番。由于卧试样岁是在盈轴向枯压缩爱的条下件下晨破坏打的，陪因此千把这迫种情黄况下里土能什承受殃的最躁大轴承向压神力称赚为无谨侧限怕抗压蹄强度扩，以qu表示极限链应力葬圆应用彩：代替尤三轴叮试验金（当

3=0柱）可用望来求娘土的部灵敏界度缺点掏：无粘哥性土养以及妈太软打土（挨流塑电）不惧可试验县快他,社水泪来不求及排征除十字问板剪戚切试脾验原位间十字陪板剪度切试亮验是踩一种萌利用蝴十字笋板剪踩切仪与在现谨场测圈定土栗的抗椅剪强挽度的捏方法刑。这扯种方姜法适双用于饲在现尝场测须定饱池和粘球性土蹲的原朴位不障排水颈强度晓，特潮别适县用于魄均匀魄的饱葛和软童粘土键。无需颈钻孔猾取得单原状柏土样瓦,从到而使摩土少害受扰险动,明试验陪时土珍的排负水条芳件和勉受力禁状态蚂与实纤际条普件十僵分接规近.第四矩节陶土的异抗剪洁强度甚指标一.克粘性卵土在荡不同亲固结赚和排劳水条庆件下忘的抗他剪强爷度指变标1.固结气不排舌水剪试验催(又羞称固结录快剪,以努符号Cu表示凭)试验秃过程土样固结膛不排堤水试撇验（CU试验）是篮在施加雄周围炕压力乱时充斑分排规水（纺固结泻），而具在施邪加轴宝向压断力直愁至剪赚切破秘坏的洽整个赢试验羞过程颈中不允扎许排赏水（颈不排近水）。饱和垦粘性胜土的冲固结届不排辉水抗罩剪强涝度受恳应力武历史将的影偶响，球所以夏首先粘要区劳分试命样是正处于恨什么喇样的荣固结兴状态毯。正常勤固结状态译的试邻样在秀剪切纪过程竿中体默积有穷减小雅的趋御势（剪缩），凶但由确于不碰允许闹排水惰，故笑产生正的密孔隙糠水压柔力；而强超幻玉固结状态方的试泛样在机剪切粥过程帐中，盟先表齐现为剪缩（产脊生正的炉孔隙煎水压摊力），按然后励转为道剪胀付（产点生负的刷孔隙坛水压梳力）。试验泽结论a.正常纲固结耕饱和尺粘土剪切饥过程曾中不排撤水，根雷据有划效应舟力原词理可丢知，有效示应力港圆与喷总应叮力圆隆直径摊相等气，位匆置不柿同。因为桥正常窃固结慕状态苹的试锯样在薄剪切垃破坏芹时产乞生正的今孔隙宣水压脑力，故南有效娃应力窃圆在季总应赚力圆纷的左边。总应响力破梅坏包佛线和征有效看应力似破坏芦包线询都通潜过原点，说弱明固结减压力塘为零短的土挡不会处具有弱抗剪烂强度宋。超固色结状径态正常朵固结溜状态ccu0abcb.超固灶结饱疗和粘颜土超固桌结状涂态土竿的固晓结不冻排水地试验超固冻结状承态的蓬饱和弦粘性无土的饱固结营不排汽水剪康切试著验得箱到的勺总应晴力破坏鹅包线套是一这条略顶平缓杜的曲恋线，可串近似没以直牲线ab代替桑，与年正常衫固结奖状态杂土的障固结残不排插水破坝坏包寻线bc相交越，bc的延矿长线完通过习原点从。实派用上财将ab夺c折线握取为挨一条泽直线替。由于皱超固滤结状微态的挎土样暑在剪间切破寸坏时烟，产略生负的篇孔隙来水压筹力，有没效应皮力圆济在总象应力辨圆的右边。2.不固蓝结不拨排水叨剪试验却(又示称快剪,以椅符号UU表示岭)土样试验隐过程不固卵结不翁排水惕试验斑（UU试验寨）是在潜施加有周围谅压力满时不排粉水（痛不固矛结），且雕在施脏加轴梳向压靠力直相至剪笛切破是坏的流整个滴试验唐过程纠中也不允睬许排勿水（交不排肌水）。试验果结论0cu饱和梦粘性里土的惕不固消结不提排水静试验图中善三个落实线爱圆分临别表生示三仆个试靠件在刘不同壁的围嘉压作疫用下偿破坏蜻时的舰总应量力圆首，虚沉线表丽示有铁效应浅力圆白。试无验结樱果表边明，亩虽然样三个韵试件莲的围压命不同，但掏破坏袍时的主应捧力差狠相等，所封以三个总超应力毒圆的卫直径喊相同，所络以破坏捡包线翠是一洲条水锤平线，可任得由于叫在不唉排水灾条件窜下，知试样毙在试暑验过牌程中含水氏量不惹变，塔体积岭不变，改喊变周炎围压她力增鹿量只衣能引宅起孔顺隙水章压力贡的变皂化，并不稠会改雨变试灶样中关的有饰效应赌力，各湖试件弯在剪亏切前糟的有雄效应废力相侨等，这因此抗剪舒强度栏不变。由于翠只能缠得到一个毯有效巷应力偷圆，所哄以不能裹得到弊有效结应力返破坏刚包线，不撑固结漫不排棒水试磨验只拉用于心测定倒饱和腹土的农不排秀水强像度，寨所以臭可以古用无侧霉限抗管压强教度试希验代替壶三轴渴压缩叉试验晴来测破定饱跑和土亩的不倚排水疾抗剪敲强度店。不固纸结不毫排水物试验抹的“不固诞结”是在龟保持否试样原来驳有效链应力成不变的情摔况下落，在维三轴礼压力普室的透周围盼压力命下不首再排累水固终结。画如果咽饱和王粘性抽土从未看固结过，鲁则其玻中的有效仪应力站为零承（先器期固典结压材力也涂为零），州表现单为一锹种泥智浆状绒土，平其抗剪强帜度必冤然也装等于但零。如果腿在较高幼的剪刷前固斯结压秤力下进捎行不购固结断不排幕水试重验，疤就会壤得到较大趁的不观排水尘抗剪盲强度。3.固结恼排水要剪试验练(又摩称慢剪,以惕符号CD表示谊)土样试验慈过程固结舞排水输试验制（CD试验患）是在施加犹周围治压力诸时充影分排耻水（飘固结奖），而较在施加钉轴向竟压力牲直至狱剪切杨破坏的整骗个试仔验过购程中允许镇排水连（排赢水）。试验传结论a.正常提固结吸饱和井粘土b.超固绞结饱铅和粘旁土在整粒个试企验过挺程中悦，土康样中沫的孔隙志水压韵力始溪终为份零，总应朗力最雄后完祸全转访化为叹有效区应力，所想以总应及力圆际就是栋有效绘应力歼圆，总盟应力圣破坏塞包线训就是阿有效断应力椒破坏围包线粱。正常资固结疾状态题的土疼，其破坏芹包线丑通过险原点。超固获结饱吐和粘贿土在撞固结洒排水抵剪中先剪句缩后说剪胀,但不会厦排出迟水分,反舟而因影剪胀封而有吸水的趋爆势,含水图量还乖要增剃加.试验焦结果类表明所，对轧于同餐一种脖土，汤固结例排水暂试验冰得到巧的cd、

d与固珍结不质排水业试验冬得到半的c'乡丰、防'很接近，由烛于固碎结排翼水试倡验所翠需的培时间傻太长片，故实用贿上用c'欲、仁'代替cd、

d。三种饮试验荒结果沙的强夫度包狸线对同些一种证饱和灰粘性脏土，纺分别盒在三榜种不粒同的统排水浓条件德下进超行剪膏切试骨验。炭如果乳用总应滚力表瞒示，将得承到完全橡不同萌的试乏验结浴果，而乖以有效饺应力际表示，则酸不论验采用延哪种灰试验页方法革，都款得到近乎趣同一抖条有湿效应婚力破获坏包艺线。所以赵说，雄抗剪坟强度仪与总旋应力辣没有域唯一坏的对版应关应系，拜而与叹有效遭应力耽有唯奶一的摸对应喊关系。二.勿粘性文土的执残余势强度两指标坚硬科的超挎压密跟粘土悲的还曲渗线可粱出现盼剪应豆力的络峰值票,即笨为土抱的峰值对抗剪发强度.峰直后强葡度随驴剪切爱位移医增大兽而降仍低,毁称为惹应变肿软化协特征车.当协剪切铅位移止较大透时,缸其强莲度最讲终也仍降低亡至某起一稳开定值鲁,这及种终株值强蚊度称摆为残著余强养度.醉试验谎证明苍,粘画性土翼的残巩余强盏度同势峰值末强度幕一样竹也符嫂合库架仑公扑式,冷即粘性誉土的悠残余异强度鼠可解姜释为请,沿医剪切北面两着侧非定门向排服列的薄铲层微拥粒结站构,揭随着炕剪应运变的韵增加责而逐简渐转没化为撕沿剪织切方所向定向再排列,因浙而土滑的抗雹剪强谨度随吨之降棒低.残余抖强度跃与土酿的结倚构关辽系不拔大,傲而主育要取种决于带土的业矿物窝成分坊和有悬效法愧向应苗力的前影响蜘.粘土缴的残宴余强仍度与册它的鱼应力娃历史倘无关默.在大舍剪位连移下裂超固拢结粘诱土的象强度注降低尖幅度平比正简常固李结粘闭土的冬大.残余责强度痛线为害通过沾坐标孤原点皂的直劈燕线.三.兼无粘狠性土睡的抗溜剪强宝度指铲标紧砂浅受剪镇时，僻颗粒廊必须呜升高掘以离兼开它借们原题来的移位置伪而彼阳此才纵能滑抱过，软从而蹈导致史体积侮膨胀稍，把吼这种秒因剪月切而饶体积浑膨胀灿的现夫象称浙为剪纪胀性卫。紧舍砂松江砂松砂签受剪讨时，哗颗粒笛滚落端到平螺衡位释置，偏排列石更紧虫密些海，所鹅以体链积缩凉小，门把这笑种因辣剪切拿而体决积缩兰小的帜现象府称为驱剪缩县性.紧砂来的强奏度达穿到一置定值揉后，括随着吗轴向赵应变标的继玩续增腔加，挪强度拆反而刃减小章，最苏后呈命应变演软化聚型.随着绿轴向执应变戴的增贱加，总松砂狮的强齐度逐劝渐增司加，雷曲线彼应变症硬化捡.体积利开始预时稍勤有减况小，死继而岭增加慕，超追过它前的初拉始体犯积.体积厅逐渐刃减小猾.对一鼓定侧慎限压游力下残的同储种砂敌土,俘紧密掀和松歉散的舰砂土害最终欺的强搁度趋朱于同析一数泼值,碌而最毛终孔妥隙比厉也大笑致趋纪向于象某一党稳定睡值,裹该值项称为临界毁孔隙各比.在扎这一拒孔隙添比下盛,砂乖土在艇不排祖水条闲件下规受荷高至破绘坏时凶,其参体积傲变化惧为零巷.砂土卡的临析界孔觉隙比验将随诱周围栏压力明的增鲜加而旺减小陶.砂土婶在突漆发的尸动荷榆载作地用下主，不