工程岩土 课件 4.5.2测定土体抗剪强度指标（三轴压缩试验）（录屏版）

测定土的抗剪强度（三轴压缩试验）

主讲教师：肖霞一、试验目的三、试验原理四、试验方法五、抗剪强度指标的选择

本节提纲二、试验装置一、试验目的三轴压缩试验

测定土的抗剪强度，提供计算地基强度和稳定分析使用的土的总抗剪强度参数和有效抗剪强度参数。二、试验装置试样压力室压力水排水管阀门轴向加压杆有机玻璃罩橡皮膜透水石顶帽滤纸三、试验原理方法：首先试样施加静水压力（围压）为

3

；然后通过活塞杆施加的是应力差Δ

1=

1-3

。特点：试样是轴对称应力状态。垂直应力是大主应力

1；径向与切向应力总是相等为小主应力

3轴向压力三、试验原理强度包线(

1-

)fc

(

1-

)f

分别作围压

为100kPa

、200kPa

、300kPa的三轴试验，得到破坏时相应的（

1-

)f绘制三个破坏状态的应力摩尔圆，画出它们的公切线——强度包线，得到强度指标c与

四、试验方法

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)四、试验方法

三轴试验：施加周围压力

3、轴向压力增量△

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cu、

u

不固结不排水剪（UU）四、试验方法有效应力圆总应力圆

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。不固结不排水剪（UU）

3

3

3

3

3

3△△四、试验方法

3

3

3

3

3

3△△打开排水阀关闭排水阀三轴试验：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。ccu、

cu

固结不排水剪（CU）四、试验方法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

、

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、

cu

ccuc

cu

ABC固结不排水剪（CU）

3

3

3

3

3

3△△四、试验方法

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△△打开排水阀固结排水剪（CD）cd、

d

四、试验方法在整个排水剪试验过程中，uf＝0，总应力全部转化为有效应力，所以总应力圆即是有效应力圆，总应力强度线即是有效应力强度线，强度指标为cd、

d。

cd

d

3

3

3

3

3＋△

3＋△固结排水剪（CD）四、试验方法固结排水试验（CD试验）1打开排水阀门，施加围压

后充分固结，超静孔隙水压力完全消散；2打开排水阀门，慢慢施加轴向应力差

以便充分排水，避免产生超静孔压固结不排水试验（CU试验）1打开排水阀门，施加围压

后充分固结，超静孔隙水压力完全消散；2关闭排水阀门，很快剪切破坏，在施加轴向应力差

过程中不排水不固结不排水试验（UU试验）1关闭排水阀门，围压

下不固结；2关闭排水阀门，很快剪切破坏，在施加轴向应力差

过程中不排水cd、

d

ccu、

cu

cu、

u

五、抗剪强度指标的选择c

、

为土的有效粘聚力和有效内摩擦角，即土的有效应力强度指标c、

为土的总应力强度指标有效应力原理：土的抗剪强度并不是由剪切面上的法向总应力决定，而是取决于剪切面上的法向有效应力。土的抗剪强度的有效应力指标c,=c+tg=-u符合土的破坏机理，但有时孔隙水压力u无法确定土的抗剪强度的总应力指标c,=c+tg便于应用,但u不能产生抗剪强度，不符合强度机理，应用时要符合工程条件强度指标抗剪强度简单评价五、抗剪强度指标的选择五、抗剪强度指标的选择总结:同一种土

在不同的排水条件下进行试验，总应力强度指标完全不同。而有效应力强度指标不随试验方法的改变而不同，抗剪强度与有效应力有唯一的对应关系。总结归纳巩固提升