土体稳定分析-土的抗剪强度（基础工程施工）

土的抗剪强度抗剪强度指标的测定室内试验：应力状态被改变，取土过程受到干扰原位测试：精度高直接剪切试验三轴压缩试验无侧限抗压强度试验十字板剪切实验室内试验原位测试原位直接剪切实验1.试验装置（一）直接剪切试验应变控制式直剪仪通过控制剪切速率来近似模拟排水条件PSTA考虑固结程度和排水条件对抗剪强度的影响,根据加荷速率的快慢将直剪试验划分为快剪、固结快剪和慢剪三种试验类型。1.快剪q(施加正应力后立即剪切3～5分钟内剪坏)适用于渗透系数小于10-6cm/s的细粒土以cq，φq表示。2.固结快剪cq（施加正应力-充分固结在3-5分钟内剪切破坏)

也适用于渗透系数小于10-6cm/s的细粒土，以ccq，φcq表示。3.慢剪S(施加正应力-充分固结慢慢施加剪应力-小于0.02mm/分，以保证无超静孔压)以cs，φs表示。

cq

＞ccq

＞cs

，而φq

＜φcq

＜φs

。设备简单，操作方便结果便于整理测试时间短优点试样应力状态复杂应变不均匀不能控制排水条件剪切面固定缺点适用范围：乙级丙级建筑物的可塑状态的粘性土与饱和度不大于0.5的粉土案例直剪试验结果见表格：（1）求c、φ,（2）σ=220kPa,τ=90kPa,是否会发生破坏？（3）σ=360kPa,τ=138kPa,是否会发生破坏？σ（kPa）100200300400τ（kPa）6090120150σ（kPa）τ（kPa）100200300400100200试验仪器和过程：应变控制式三轴仪：

应力控制式三轴仪压力室周围压力控制系统轴向加压系统孔隙水压力量测系统试样体积变化量测系统（二）三轴剪切试验三轴压缩仪（又称三轴剪切仪）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（二）三轴剪切试验抗剪强度包线

抗剪强度包线

c

（二）三轴剪切试验固结排水试验（CD试验）试验类型

（3）固结排水剪的剪切试验结果

cd

d

固结不排水试验（CU试验）试验类型

ccuc'

cu

ABC不固结不排水试验（UU试验）试验类型有效应力圆总应力圆

u=0B

C

cu

uAA

3A

1A优点：1应力状态和应力路径明确；2排水条件清楚，可控制；3破坏面不是人为固定的；4试验单元体试验缺点：设备相对复杂，现场无法试验优点和缺点1.适用土质——饱和粘性土2.试验原理——相当三轴压缩试验中最小主应力为0时的不排水剪。3.试验装置ququ

3=0（三）无侧限抗压强度试验加压框架量表量力环升降螺杆无侧限压缩仪试样

3＝0即为无侧限抗压强度试验无侧限压缩仪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（四）十字板剪切试验试验方法：先钻孔至需要试验的土层深度以上750mm处，然后将装有十字板的钻杆放入钻孔底部，并插入土中750mm，施加扭矩使钻杆旋转直至土体剪切破坏。土体剪切面为十字板旋转形成的圆柱面。适用土质条件——软弱粘性土、取原状土困难的条件M1HDM2优点

(1)不需取样，对土的结构扰动较小；

(2)仪器构造简单、操作方便，具有快速经济的优点；

(3)所得的软粘土不排水抗剪强度常比无侧限抗压强度试验的结果大，但较反映实际条件；

(4)可测定软粘土的灵敏度；

(5)涉及的土体积比室内试验样品大很多；

(6)可连续进行，可得到完整的土层剖面及物理力学指标。缺点

(1)难于控制测试中的边界条件，如排水条件和应力条件；

(2)测试数据和土的工程性质的关系建立在统计经验关系上；

(3)试验应力路径无法很好控制，试验时的主应力方向与实际工程往往不一致；

(4)应变场不均匀，应变速率大于实际工程的正常固结。（五）原位直剪试验：适用于测定土体本身、土体软弱面和地基土与混凝土接触面的抗剪强度。对于碎石土和粘土混合的土体及需要计算滑坡稳定时，常采用原位试验指标计算。1m*1m*0.3m土的抗剪强度4.1概述

变形破坏沉降、位移、不均匀沉降等超过规定限值地基破坏

强度破坏地基整体或局部滑移、隆起，土工构筑物失稳、滑坡工程实例

1.建筑物地基承载力问题(图1)构筑物环境的安全性问题即土压力问题

日本新泻1964年地震引起大面积液化地基的破坏

Oc

c

粘聚力

内摩擦角直剪试验库仑（1776）试验原理试验结果库仑定律库仑公式：

f

：

土的抗剪强度

tg：

摩擦强度-正比于压力c：

粘聚强度-与所受压力无关1773年，库仑根据砂土剪切试验得出

f=c+tan库仑定律：在法向压力

变化范围不大的范围内，抗剪强度τf与法向压力σ之间的关系，可近似的用一条直线代替。根据粘性土剪切试验得出摩尔包线

f=c+tan

f=tan砂土

f·····粘土c

f库伦公式抗剪强度的构成因素

来源于土的内摩擦力颗粒之间表面滑动摩擦阻力；颗粒之间的相互嵌入和互锁作用产生的机械咬合力。粘性土抗剪强度构成主要来源于黏聚力（土粒间胶结作用和各种物理化学键作用）其