土的稳定分析-土的抗剪强度（土工技术课件）

抗剪强度指标测定1直接剪切试验2三轴剪切试验3无侧限抗压强度试验4十字板剪切试验目录试验仪器：直剪仪（应变控制式，应力控制式）原理：库仑定律1.直接剪切试验应变控制式直剪仪快剪（q）每分钟4-6转固结快剪(cq)慢剪(s)每分钟1.直接剪切试验剪前施加在试样顶面上的竖向压力为剪破面上的法向应力

在法向应力

作用下，绘剪应力与剪切位移关系曲线，根据曲线得到该

作用下土的抗剪强度4mm

a

b

剪切位移△l(0.01mm)

剪应力

（kPa)

1

2

剪应力测力计率定系数，kPa/0.01mm测力读计数,0.01mm△剪切位移手轮转数1.直接剪切试验在不同的垂直压力

下进行剪切试验，得相应的抗剪强度τf，绘制τf-

曲线，得该土的抗剪强度线，即库仑线。1.直接剪切试验直剪试验优缺点优点：仪器构造简单，试样的制备和安装方便，易于操作缺点：①剪切破坏面固定为上下盒之间的水平面不符合实际情况，不是土样的最薄弱面。②试验中不能严格控制排水条件，对透水性强的土尤为突出，不能量测土样的孔隙水压力。③上下盒的错动，剪切过程中试样剪切面积逐渐减小，剪切面上的剪应力分布不均匀1.直接剪切试验应变控制式三轴仪：压力室加压系统量测系统原理：莫尔—库仑强度理论2.三轴剪切试验

三轴剪切仪压力室示意图1-竖向加荷活塞；2-顶盖；3-有机玻璃圆筒；4-乳胶膜；5-底座；6-活塞座；7-压力表2.三轴剪切试验试验步骤:

3

3

3

3

3

3△△2.施加周围压力3.施加竖向压力1.试样安装分别在不同的周围压力

3作用下进行剪切，得到3～4个不同的破坏应力圆，绘出各应力圆的公切线即为土的抗剪强度包线抗剪强度包线

1、不固结不排水剪（UU）2、固结不排水剪（CU）3、固结排水剪（CD）2.三轴剪切试验三轴试验优缺点优点：①试验中能严格控制试样排水条件，量测孔隙水压力，了解土中有效应力变化情况②试样中的应力分布比较均匀缺点：①试验仪器复杂，操作技术要求高，试样制备较复杂②试验在

2=

3的轴对称条件下进行，与土体实际受力情况可能不符

2.三轴剪切试验0cu饱和软粘土不固结不排水剪结果3.无侧限抗压强度试验ququ加压框架量表量力环升降螺杆无侧限压缩仪

无侧限抗压强度试验是三轴剪切试验的特例，对试样不施加周围压力，即

3=0，只施加轴向压力直至发生破坏，试样在无侧限压力条件下，剪切破坏时试样承受的最大轴向压力qu，称为无侧限抗压强度。试样3.无侧限抗压强度试验3.无侧限抗压强度试验

说明：对于饱和软粘土，根据三轴不排水剪试验成果，其强度包线近似于一水平线，即

u=0，因此无侧限抗压强度试验适用于测定饱和软粘土的不排水强度，对一般粘性土则无法作出强度包线。qucu

u=0

无侧限抗压强度试验仪器构造简单，操作方便，可代替三轴试验测定饱和软粘土的不排水强度。3.无侧限抗压强度试验灵敏度粘性土的原状土无侧限抗压强度与原土结构完全破坏的重塑土的无侧限抗压强度的比值反映土的结构受挠动对强度的影响程度

根据灵敏度将饱和粘性土分类：低灵敏度土1<St≤2中灵敏度土2<St≤43.无侧限抗压强度试验4.十字板剪切试验适用于现场测定饱和粘性土的不排水强度，尤其是均匀的饱和软粘土柱体上下平面的抗剪强度产生的抗扭力矩柱体侧面抗剪强度产生的抗扭力矩4.十字板剪切试验库仑定律1问题引入2抗剪强度的基本概念3库仑定律的表达式目录请大家观看如下视频，试讨论：如果你来做，更容易在哪种情况下坚持不住，而产生“破坏”（倒地不起）？

原因何在？强度：构件抵抗破坏的能力1.问题引入结论：双手做俯卧撑情况，一般人都可以做到；单手做俯卧撑情况，少数人可以做到，不用手做俯卧撑情况，几乎没有见过。

常量：练者的自身体重；变量：练者的作用面积；破坏：作用面积在减小。“破坏”取决于练者作用在单位面积上的力-

-应力。1.问题引入土的抗剪强度定义为：土体对于外荷载引起的剪应力的极限抵抗能力。

当土中某点由外力引起的剪应力达到土的抗剪强度时，该点土体就会发生相对于相邻土体的移动，即该点发生剪切破坏。随着荷载的增大，更多区域发生剪切破坏，当形成连续的滑动面后，一部分土体相对另一部分土体产生滑动，整个地基发生破坏。

土体的剪切破坏现象2.抗剪强度的基本概念1776年，法国学者库仑根据砂性土（a）及黏性土的试验结果(b）分别得到了土的抗剪强度的表达式:

f=c+

tan

黏性土：c

f

f=

tan

砂性土：

f3.库仑定律的表达式高中时学过的摩擦力的计算公式：重物与地面的摩擦系数土颗粒与土颗粒的摩擦系数