抗剪强度和地基承载力-土的抗剪强度指标的测定（地基与基础工程）

任务一土的抗剪强度任务二土的极限平衡条件任务三土的抗剪强度指标的测定√任务四地基承载力项目六土的抗剪强度与地基承载力土的强度指标的工程应用有效应力指标还是总应力指标？三轴试验指标还是直剪试验指标？峰值强度指标还是残余强度指标？

工程应用土的强度指标的工程应用有效应力指标与总应力指标凡是可以确定（测量、计算）孔隙水压力u的情况，都应当使用有效应力指标c，采用总应力指标时，应根据现场土体可能的固结排水情况，选用不同的总应力强度指标

工程应用三轴试验指标与直剪试验指标应优先采用三轴试验指标应按照不同土类和不同的固结排水条件，合理选用直剪试验指标砂土：c,三轴CD试验与直剪试验（直剪偏大）粘土：有效应力指标：三轴CD或CU试验总应力指标：三轴CU、UU试验

或直剪cq、q试验土的强度指标的工程应用

工程应用土的强度指标的工程应用名称指标应用不排水剪(快剪)cu、

ucq、

q软土地基快速施工固结不排水剪(固结快剪)ccu、

cuccq、

cq固结完成后受突然荷载固结排水剪(慢剪)cd、

dcs、

s地基透水性强施工较慢或正常运行期

工程应用不固结不排水剪（快剪）cu、

u（cq、

q）粘土地基上快速施工的建筑物土的强度指标的工程应用软土地基上的快速填方土坝快速施工，心墙未固结

工程应用固结不排水剪（固结快剪）ccu、

cu（ccq、

cq）土的强度指标的工程应用

在天然土坡上快速填方水位骤降在1层固结后，施工2层12

工程应用固结排水剪（慢剪）ccd、

cd（cs、

s）粘土地基上慢速施工的建筑物土的强度指标的工程应用粘土地基上的分层慢速填方稳定渗流期的土坝

工程应用

任务一土的抗剪强度任务二土的极限平衡条件任务三土的抗剪强度指标的测定√任务四地基承载力项目六土的抗剪强度与地基承载力室内试验：直剪试验三轴剪切试验无侧限抗压强度等野外试验：十字板扭剪试验旁压试验等抗剪强度测定试验重塑土制样或现场取样缺点：扰动优点：应力和边界条件

清楚，易重复缺点：应力和边界条

件不易掌握优点：原状土的原位

强度一、三轴剪切试验原理使土体在不同的周围压力

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

c

三轴剪切试验

3

3

3

3

3

3△△二、三轴剪切试验试验仪器：应变控制式三轴仪：压力室，加压系统，量测系统组成(常用）

应力控制式三轴仪试验步骤:

3

3

3

3

3

3△△2.施加周围压力3.施加竖向压力1.装样

3

1进水排水阀

3

1进水排水阀

3

1排水阀进水应变控制式三轴仪：压力室加压系统量测系统轴向加荷系统加压和量测系统三轴剪切试验优缺点优点：

①能控制排水条件，量测孔隙水压力。②试样的应力分布比较均匀，

剪切破坏面为最薄弱面。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。

三轴剪切试验按剪切前的固结程度和剪切时的排水条件，可以分为三种试验方法：

1.不固结不排水试验(UU试验)

2.固结不排水试验(CU试验)

3.固结排水试验(CD试验)不同排水条件时的剪切试验方法及成果1.不固结不排水剪（UU）

三轴试验：施加周围压力

3、轴向压力△

直至剪破的整个过程都关闭排水阀门，不允许试样排水固结。

3

3

3

3

3

3△△关闭排水阀

3

3

3

3

3

3△△总应力圆

u=0BCcu

uAA

3A

1A饱和粘性土在三组

3下的不排水剪试验得到A、B、C三个不同

3作用下破坏时的总应力圆，但只能得到一个有效应力圆。试验表明：虽然三个试样的周围压力

3不同，但破坏时的主应力差相等，三个极限应力圆的直径相等，因而强度包线是一条水平线。

2.固结不排水剪（CU）

三轴试验：施加周围压力

3时打开排水阀门，试样完全排水固结，孔隙水压力完全消散。然后关闭排水阀门，再施加轴向压力增量△

，使试样在不排水条件下剪切破坏。

3

3

3

3

3

3△△打开排水阀关闭排水阀

3

3

3

3

3

3△△将总应力圆在水平轴上左移uf得到相应的有效应力圆，按有效应力圆强度包线可确定c

、

ccuc

cu饱和粘性土在三组

3下进行固结不排水剪试验得到A、B、C三个不同

3作用下破坏时的总应力圆，由总应力圆强度包线确定固结不排水剪总应力强度指标ccu、

cuABC3.固结排水剪（CD）

三轴试验：试样在围压

3作用下排水固结，再缓慢施加轴向压力增量△

，直至剪破，整个试验过程中打开排水阀门，始终保持试样的孔隙水压力为零。

3

3

3

3

3

3△△打开排水阀在整个排水剪试验过程中，uf

＝0，应力强度包线即是抗剪强度线，强度指标为cd、

d。

cd

d总结:

3

3

3

3

3＋△

3＋△

对于同一种土，在不同的排水条件下进行试验，抗剪强度指标完全不同。

任务一土的抗剪强度任务二土的极限平衡条件任务三土的抗剪强度指标的测定√任务四地基承载力项目六土的抗剪强度与地基承载力室内试验：直剪试验三轴剪切试验无侧限抗压强度等野外试验：十字板扭剪试验旁压试验等抗剪强度测定试验重塑土制样或现场取样缺点：扰动优点：应力和边界条件

清楚，易重复缺点：应力和边界条

件不易掌握优点：原状土的原位

强度十字板剪切试验一般适用于测定软粘土的不排水强度指标钻孔到指定的土层，插入十字形的探头通过施加的扭矩计算土的抗剪强度M适合：无法取得原状土的饱和软黏土其中Cu：为土的不排水抗剪强度KC：与十字板有关的常数Ry：剪切破坏时量表读数Rg：轴杆和钻杆与土摩擦时量表读数M2

fv

fhM1DHM假定土体为各向同性，

fh=fv=f：十字板剪切试验

任务一土的抗剪强度任务二土的极限平衡条件任务三土的抗剪强度指标的测定√任务四地基承载力项目六土的抗剪强度与地基承载力室内试验：直剪试验三轴剪切试验无侧限抗压强度等野外试验：十字板扭剪试验旁压试验等抗剪强度测定试验重塑土制样或现场取样缺点：扰动优点：应力和边界条件

清楚，易重复缺点：应力和边界条

件不易掌握优点：原状土的原位

强度ququ加压框架量表量力环升降螺杆无侧限压缩仪

3=0试样无侧限抗压强度试验无侧限压缩仪0cu无侧限抗压强度试验qu无侧限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

任务一土的抗剪强度任务二土的极限平衡条件任务三土的抗剪强度指标的测定√任务四地基承载力项目六土的抗剪强度与地基承载力室内试验：直剪试验三轴剪切试验无侧限抗压强度等野外试验：十字板扭剪试验旁压试验等抗剪强度测定试验重塑土制样或现场取样缺点：扰动优点：应力和边界条件

清楚，易重复缺点：应力和边界条

件不易掌握优点：原状土的原位

强度直剪试验的原理：

对同一种土至少取4个平行试样，分别在不同垂直压力

下剪切破坏，将试验结果绘制抗剪强度

f与相应垂直压力

的关系图。剪切容器与应力环加压设备应力环直剪试验PT土样下盒上盒S面积A

Oc

1

S

2

3

f1

f2

f3直剪仪(directsheartestapparatus)

f4直剪试验的类型(1)固结慢剪施加正应力-充分固结剪切速率很慢，<0.02mm/分，以保证无超静孔压(2)固结快剪施加正应力-充分固结在3-5分钟内剪切破坏(3)快剪施加正应力后立即剪切

3-5分钟内剪切破坏通过控制剪切速率近似模拟排水条件T土样上盒S直剪试验的优缺点设备和操作简单人为固定剪切面剪切面应力状态复杂应力、应变不均匀主应力方向旋转剪切面积逐渐减小排水条件不明确PT土样TP试样内的变形分布直剪试验中的应力状态PPT

z=P/A

x=k0

z

xz=0剪切前剪切破坏时

xz

z=P/A

x

O

z=P/Ak0

z剪切前剪切破坏时试验类型试验方法强度指标慢剪

SlowShear施加正应力-充分固结慢剪，保证无超静孔压cs，

s固结快剪Consolidated

QuickShear施加正应力-充分固结快剪，在3-5分钟内剪切坏ccq，

cq