卞首蓉1陈贵喜2
（1.三峡电力职业学院建筑工程系，湖北宜昌443000；2.北京振冲股份有限公
司，北京100102）
摘要：土的抗剪强度是土体的重要力学性质之一，作为工程设计重要的基础资料，与工程建筑物的稳定和正常使用有着密切关系。土的抗剪强度指标φ、c是一对随机变量，必须选择合适的统计方法，分析其统计规律，以保证设计取值的合理与可靠，φ、c的相关性影响着工程的可靠度指标；含水量的变化，施工开挖过程等也会对抗剪强度指标值产生明显影响。本文将说明在工程中应用土的抗剪强度参数值应注意的一些问题。
关键词：抗剪强度指标；统计特征；相关性；施工影响；取值
1.引言
土是一种非连续、各向异性明显的多孔松散堆积物，即使是同一土层，其性质仍有一定的差异。它既不是理想的弹性材料，也不是理想的塑性材料，土的三相组成使其工程性质表现相当复杂。
土的抗剪强度是工程设计中极其重要的影响因素，在工程上的应用很广，主要有下列三个方面：
(1)地基承载力与地基稳定性；
(2)土坡稳定性；
(3)挡土墙及地下结构上的土压力。
其间都包含了土的强度值或强度指标的作用。因此，土的抗剪强度指标值的选取将直接影响到分析结果的精度和实际工程的可靠性。
2.土的抗剪强度指标基本值的确定
2.1土的抗剪强度指标φ、c的统计方法
土的抗剪强度指标φ、c值通常是由试验获得的[1,2]，各种仪器的构造与试验方法都不一样，测定的强度值也不同。利用现有的测试设备和技术条件，欲准确测定土的抗剪强度指标是较为困难的，只能作近似模拟。在《规范》(GB5007-2 002)中明确规定一般应选用三轴UU或CU试验测定强度指标。
土的抗剪强度一般用摩尔～库仑公式表示为τf=c+σtgφ，试块抗剪强度参数有摩擦系数tgφ和粘聚力c两个，理论上需要对该试块作两次以上的强度试验，但由于材料强度试验的不可逆性，任一试块的抗剪试验只能做一次，所得试验结果只有一对(φ、c)[3]。此外，土的形成年代和成因对土的工程性质有很大影响，不仅不同地点的土性质差别很大，即使同一地点，同一层土，其性质也随位置不同而变化。因此，土的抗剪强度指标φ、c作为一对随机变量，获取其基本值通常需要做多组试验。每组在n级压力σj(j=1，2，...，n)下剪切，剪切试验结果为τij(i=1，2，...，m)，对第i组试验结果按摩尔～库仑公式回归求得该组试验的回归值为φi、ci值，再把不同组的φi、ci结果按常规统计方法求得φ、c的均值和方差[4]。
根据土力学有关问题的基本假定，土的抗剪强度指标是反映均匀土体平均强度趋势的参数，在对试验数据进行统计时，应根据土体的受力影响范围来确定一定的统计空间范围。分析中应注意指标测定误差的互相影响。
2.2土的抗剪强度指标φ、c的分布特征
在岩土工程可靠性分析中，各参数概率分布类型的不同将影响可靠度指标的计算结果。
工程上常用的分布特征有三种：正态(N)、对数正态(LN)和极值I型(EI)分布。φ由于变异系数较小，可同时接受正态分布和对数正态分布，对数正态分布更适合作为φ的最优概率分布形式；c的变异系数一般较大，通常情况下，c也可同时接受正态分布与对数正态分布；φ与tgφ的概率检验曲线几乎完全相似，两者服从相同的概率分布[5]。
2.3土的抗剪强度指标φ、c的统计相关性
土性指标与其所处的空间位置有关，各土层φ、c均具有空间自相关性。随着两点距离的增加，这种相关性减少；反之，自相关性增加。土的相关距离是决定自相关性的关键因素[6]。
以线性相关系数r来表示tgφ与c之间的相关程度[4]，即r=■，tgφ、c相关系数r多在－0.2～－0.8之间，尤其是在－0.6～－0.8区间分布最多，即tg φ、c间存在着较强的负相关性。另根据实际统计计算结果，tgφ、c相关系数与φ、c相关系数非常接近，其间差异忽略不计对分析结果无明显影响，可认为φ、c相关性等同于tgφ、c的相关性。
2.4土的抗剪强度参数的可靠度分析
由于土体材料的非线性，同一土体不同样本的抗剪强度参数φ、c呈现随机性，且具有强负相关性，因此，现有统计方法因样本数量不足，无法反映抗剪强度指标真实的变异性，统计得到的抗剪强度指标可能不准确。
将可靠度理论应用于抗剪强度参数分析。先将φ、c这对具有相关性的正态变量转换为不相关的正态变量φ1、c1[4]，φ1=φ，c1=c-■r tgφ，可以证明φ1、c1的相关系数为零，φ与φ相同，而c1多符合正态分布。从提高计算精度的角度出发，选取泰勒级数的部分二次项，采用超低维曲面近似极限状态面，推导出可靠度计算公式[3]，这种方法适用于小样本，且能够给出不同保证率下的抗剪强度参数结果，适用于实际工程设计。
2.5抗剪强度指标φ、c的相关性对工程可靠度的影响
许多土工问题如稳定、承载力、土压力等都取决于φ、c的大小、变异性及其相互间的相关性。φ、c均值大，可靠度指标大；φ、c均值小，可靠度指标小。当φ、c均值接近时，方差小，可靠度指标大；方差大，可靠度指标小，并且可靠度指标对方差比对均值更加敏感。考虑φ、c自相关性后，可靠度指标一般要增大2～3倍；考虑φ、c的互相关性，当φ、c正相关时，可靠度指标值β随相关系数的增大而减小，当φ、c负相关时，β值随相关系数的绝对值增大而增大[6]。在进行实际工程可靠度分析时，不考虑φ、c相关性的影响则可能低估了土工结构的可靠度,造成经济上的浪费。因此，必须考虑φ、c相关性影响，且φ、c互相关性(负值)的存在，可大大提高土工构筑物的可靠度。
3.不均质土层抗剪强度指标的取值方法
在稳定问题分析中，当滑动面是由多种岩土性材料组成的非均质滑动面时，沿滑动面将产生程度不同的剪应力值。剪切面材料的软硬悬殊越大，对外界荷载的作用越敏感，应力分布的不均匀越明显。实际工程中采用比例极限、屈服极限、峰值强度及流变强度等选值标准来确定各类材料的基本参数，然后分段用加权平均法或有限元法求出不均质滑动面的综合抗剪参数[7]。此外，根据滑坡上出现的地裂缝迹象及变形发展状态，运用反算法计算，结合试验、经验数据和区域地质条件可以确定合理的φ、c值[8]，但该法中滑坡安全系数Fs是预先确定的，其值的选取将直接影响反算的结果是否符合滑坡的实际情况。
地基土承载力数值大小的确定是岩土工程勘察和地基基础设计中的一项重要内容，关系到能否利用天然地基、采用的基础形式以及有无必要进行地基加固处理等。确定承载力的主要方法都包含了地基土的强度指标，不同方法和不同试验类型测定同种土的抗剪强度差别较大，对地基承载力计算结果有较大的影响。基础埋深较浅，c对地基承载力相对误差影响较大，φ的影响较小；当基础埋深增大，c对地基承载力相对误差影响逐渐减小，φ的影响逐渐增大。当c，φ值小时，c 是地基承载力误差的主要来源。当c，φ值大时，φ是地基；承载力误差的主要来源[9]。因此，应根据工程实际情况、土层排水条件、土质条件及荷载情况，确定采用何种试验方法和强度指标。
在用抗剪强度指标计算地基承载力特征值时，通常会把基底下的土层看成均质土，用多层土厚度加权平均的抗剪强度指标值作为计算条件，这与土性实际是不均匀的条件不符，计算结果出现较大偏差，而且这种偏差程度会随着各土层间抗剪强度指标差异的增大而增大，最终使地基处于不安全状态或过于保守而增大了
建筑造价。可见，抗剪强度指标的取值方法对计算结果的可靠性影响甚大。若取基底下上层土抗剪强度指标的标准值作为计算指标，其结果较为准确可靠[10]。
4.土体含水状态对抗剪强度值指标的影响
含水量的变化对土体的强度指标有很大的影响。
同种土体，不同的固结度所测定出的抗剪强度指标φ、c值不同。实际中由于粘性土透水性差，在外力作用下粘性土中水的渗出非常缓慢，当发生突然破坏时既来不及排水，又没有完全固结，但粘性土完全固结后强度会大大提高，所以，在测定粘性土的抗剪强度指标时应考虑一定的固结度。
非饱和土的抗剪强度指标φ、c值随含水量ω的增大所发生的变化并不是简单的线性关系，它们都有在含水量ω小于液限时，随含水量ω的增大而减小的趋势，且粘聚力c的变化比内摩擦角φ的变化更显著[11]。因此，降雨通过下渗进入斜坡土体中，直接影响是使土体中的含水量ω增大，水分在土粒表面如同润滑剂，使土的抗剪强度指标φ、c值降低，进而影响到工程稳定性。根据滑坡总发生在雨后，验算滑坡的稳定应按不同季节分别选择相应参数值进行。
5.抗剪强度指标在施工过程中的变化
土的强度在施工期间实际上是变化的。
基坑、边坡开挖的卸荷过程对施工部位周围土层的应力状态及抗剪强度指标有不同程度的影响。土层经过侧向卸荷之后，原状土的颗粒连接将发生不同程度的错动、断开或破裂，土体的原始结构性遭到一定破坏。通过分析，卸荷试验与常规三轴试验(即加载试验)的应力～应变关系曲线不同，基坑开挖卸荷后，基坑外侧土样的抗剪强度指标有所降低，如果采用常规三轴试验结果计算基坑外侧主动土压力，其计算结果必然偏小，可能导致基坑产生不安全问题。采用卸荷试验的强度指标计算相应的土压力值才更符合实际情况[12]。
基坑支护设计中，试验方法和类型的选择会直接影响土的强度指标φ、c的大小，应根据具体地层条件、地下水位的高低、基坑降水与不降水等来选择试验方法[1 3]。如果试验取样时在旱季，而施工过程中跨越雨季，土的含水量可以有很大差别，抗剪强度指标会有不同程度的改变；施工过程中的工程降水使土的含水量降低，常能提高原位土的强度；施工开挖周期相对试验测算过程较长，期间的应力松弛以及开挖暴露后土体的短时风化都会使土体强度下降。此外，任何试验都只能反映某一个固定方向上的强度测试数据，而实际土工发生破坏时的破坏面方向是变化的。因此，强度指标的试验方法和参数取值必须与现场的施工实际相符合，根据施工进程适时调整支护结构对保障施工安全是有必要的。
6.结语
土的抗剪强度指标值的大小与试验方法密切相关，试验时应尽量模拟现场条件，选择合适的统计方法，考虑参数的变异性和相关性，按照相应工程的具体情况来
慎重取值。受土性复杂的限制，只通过一种方法来准确选择需要的参数，目前还难以达到，应多种方法综合分析予以确定。保证土的抗剪强度指标φ、c设计取值的合理与可靠，对于评估岩土工程的安全性和经济性有十分重要的意义，我们应重视土的抗剪强度指标φ、c的取值问题。
（责任编辑：吴克勤）
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地基土抗剪强度指标C、φ值的确定 1. 抗剪强度的物理意义及基本理论 土在外力作用下在剪切面单位面积上所能承受的最大剪应力称为土的抗剪强度。土的抗剪强度是由颗粒间的内摩察力以及由胶结物和水膜的分子引力所产生粘聚力共同组成。 在法向应力不大时，抗剪强度与法向应力的关系近似为一条直线，这就是抗剪强度的库仑定律。 S=c+σtanφ 2. 抗剪强度的试验方法 2.1室内剪切试验 包括直接剪切试验和三轴剪切试验，主要适用于粘性土和粉土，砂土可按要求的密度制备土样。 2.2 除土工试验以外其他确定抗剪强度C、Φ值的方法 根据原位测试数据确定抗剪强度C、Φ值的经验方法 (1) 动力触探 沈阳地区《建筑地基基础技术规范》（DB21-907-96）资料（深度范围不大于） 砂土、碎石土内摩察角标准值Φk (2) 标准贯入试验 国外砂土N与Φ的关系经验关系式主要有Dunhan、大崎、Peck、Meyerhof等研究的经验公式，见《工程地质手册》（第四版）P193。经试算（详见国外砂土标贯击数N与内摩察角Φ的关系（按公式计算））采用Φ值进行承载力特征值fak计算时，对于粉、细砂采用Φ=（12N）0.5+15，对于中、粗、砾砂采用Φ=0.3N+27计算出的数值实际能较为吻合（N为经杆长修正后的标贯击数）。根据计算成果，N 与Φ的对应关系见下表： N与内摩察角Φ（度）的经验关系表
(3) 静力触探试验 《工程地质手册》（第四版）P210，砂土的内摩察角可根据静力触探参照下表取值。 砂土的内摩察角Φ 根据现场剪切试验确定抗剪强度C、Φ值 该方法成本较高，一般很少采用，主要用于场地稳定性评价，见《工程地质手册》（第四版）P234。粗粒混合土的抗剪强度C、Φ值通过现场剪切试验确定。 3. 岩土体抗剪强度指标的经验数据 3.1 土的抗剪强度指标经验数据 (1) 砂土的内摩察角与矿物成分和粒径的关系 (2) 不同成因粘性土的力学性质指标 3.2 岩石的抗剪强度指标经验数据
第5章土的抗剪强度试题及答案 第5章土的抗剪强度试题及答案 一、简答题 1.土的抗剪强度指标实质上是抗剪强度参数，也就是土的强度指标，为什么？ 2.同一种土所测定的抗剪强度指标是有变化的，为什么？ 3.何谓土的极限平衡条件？粘性土和粉土与无粘性土的表达式有何不同？ 4.为什么土中某点剪应力最大的平面不是剪切破坏面？如何确定剪切破坏面与小主应力作用方向夹角？ 5.试比较直剪试验和三轴压缩试验的土样的应力状态有什么不同？并指出直剪试验土样的大主应力方向。 6.试比较直剪试验三种方法和三轴压缩试验三种方法的异同点和适用性。 7.根据孔隙压力系数A、B的物理意义，说明三轴UU和CU试验中求A、B两系数的区别。 8.同钢材、混凝土等建筑材料相比，土的抗剪强度有何特点？同一种土其强度值是否为一个定值？为什么？ 9.影响土的抗剪强度的因素有哪些？ 10.土体的最大剪应力面是否就是剪切破裂面？二者何时一致？ 11.如何理解不同的试验方法会有不同的土的强度，工程上如何
选用？ 12.砂土与粘性土的抗剪强度表达式有何不同？同一土样的抗剪强度是不是一个定值？为什么？ 13.土的抗剪强度指标是什么?通常通过哪些室内试验、原位测试测定? 14.三轴压缩试验按排水条件的不同，可分为哪几种试验方法？工程应用时，如何根据地基土排水条件的不同，选择土的抗剪强度指标？ 15.简述直剪仪的优缺点。【三峡大学2006年研究生入学考试试题】 二、填空题 1.土抵抗剪切破坏的极限能力称为土的________。 2.无粘性土的抗剪强度来源于___________。 3.粘性土处于应力极限平衡状态时，剪裂面与最大主应力作用面的夹角为。 4.粘性土抗剪强度库仑定律的总应力的表达式，有效应力的表达式。 5.粘性土抗剪强度指标包括、。 6.一种土的含水量越大，其内摩擦角越。 7.已知土中某点，，该点最大剪应力值为，与主应力的夹角为。 8.对于饱和粘性土，若其无侧限抗压强度为，则土的不固结不
1. 已知地基土的抗剪强度指标，，问当地基中某点的大主应力，而小主应力为多少时，该点刚好发生剪切破坏？ 1.解： 2. 已知土的抗剪强度指标，，若作用在土中某平面上的正应力和剪应力分别为.，问该平面是否会发生剪切破坏？ 2.解： 因为，所以该平面会发生剪切破坏。 3. 对某砂土试样进行三轴固结排水剪切试验，测得试样破坏时的主应力差 ，周围压力，试求该砂土的抗剪强度指标。 3.解： 4.一饱和粘性土试样在三轴仪中进行固结排水试验，施加周围压力 ，试样破坏时的主应力差，整理试验成果得有效应力强度指标.。问：（1）破坏面上的法向应力和剪应力以及试样中的最大剪应力为多少？（2）为什么试样的破坏面发生在的平面而不发生在最大剪应力的作用面？
解： （1） （2）破坏面上 在最大剪应力作用面上 5. 一正常固结饱和粘性土样在三轴仪中进行固结不排水剪切试验，试件在周围压力作用下，当通过传力杆施加的竖向压力达到200kPa时发生破坏，并测得此时试件中的孔隙水压力。试求土地有效粘聚力和有效内摩擦角.破坏面上的有效正应力和剪应力。 5.解： 正常固结饱和粘性土进行固结不排水剪切试验时，。 破坏面上的有效正应力和剪应力分别为：
6.某土样.，承受大主应力.小主应力 的作用，测得孔隙水压力，试判断土样是否达到极限平衡状态。 6.解：该土样未达到极限平衡状态。 7. 一饱和粘性土试样进行固结不排水剪切试样，施加的周围压力，试样破坏时的主应力差。已知土的粘聚力，内摩擦角 ，是说明为什么试样的破坏面不发生在最大剪应力的作用面？ 7.解： 8. 从饱和粘性土层中取出土样加工成三轴试样，由固结不排水试验得， 。若对同样的土样进行不固结不排水试验，当试样放入压力室时测得初始孔隙水压力，然后关闭排水阀，施加周围压力，随后施加竖向压力至试样破坏，测得破坏时的孔隙压力系数，求此试样的不排水抗剪强度。 8. 解： 根据土的极限平衡条件： 即
地基土抗剪强度指标Cφ值的确定 文档编制序号：[KKIDT-LLE0828-LLETD298-POI08]
地基土抗剪强度指标C、φ值的确定 1. 抗剪强度的物理意义及基本理论 土在外力作用下在剪切面单位面积上所能承受的最大剪应力称为土的抗剪强度。土的抗剪强度是由颗粒间的内摩察力以及由胶结物和水膜的分子引力所产生粘聚力共同组成。 在法向应力不大时，抗剪强度与法向应力的关系近似为一条直线，这就是抗剪强度的库仑定律。 S=c+σtanφ 2. 抗剪强度的试验方法 室内剪切试验 包括直接剪切试验和三轴剪切试验，主要适用于粘性土和粉土，砂土可按要求的密度制备土样。 除土工试验以外其他确定抗剪强度C、Φ值的方法 2.2.1 根据原位测试数据确定抗剪强度C、Φ值的经验方法 (1) 动力触探 沈阳地区《建筑地基基础技术规范》（DB21-907-96）资料（深度范围不大于15m） 砂土、碎石土内摩察角标准值Φk
(2) 标准贯入试验 国外砂土N与Φ的关系经验关系式主要有Dunhan、大崎、Peck、Meyerhof等研究的经验公式，见《工程地质手册》（第四版）P193。经试算（详见国外砂土标贯击数N与内摩察角Φ的关系（按公式计算））采用Φ值进行承载力特征值f ak计算时，对于粉、细砂采用Φ=（12N）+15，对于中、粗、砾砂采用Φ=+27计算出的数值实际能较为吻合（N 为经杆长修正后的标贯击数）。根据计算成果，N与Φ的对应关系见下表： N与内摩察角Φ（度）的经验关系表 (3) 静力触探试验 《工程地质手册》（第四版）P210，砂土的内摩察角可根据静力触探参照下表取值。 砂土的内摩察角Φ 2.4.2 根据现场剪切试验确定抗剪强度C、Φ值 该方法成本较高，一般很少采用，主要用于场地稳定性评价，见《工程地质手册》（第四版）P234。粗粒混合土的抗剪强度C、Φ值通过现场剪切试验确定。 3. 岩土体抗剪强度指标的经验数据 土的抗剪强度指标经验数据 (1) 砂土的内摩察角与矿物成分和粒径的关系
第5章土的抗剪强度试题及答案 一、简答题 1. 土的抗剪强度指标实质上是抗剪强度参数，也就是土的强度指标，为什么 2. 同一种土所测定的抗剪强度指标是有变化的，为什么 3. 何谓土的极限平衡条件粘性土和粉土与无粘性土的表达式有何不同 4. 为什么土中某点剪应力最大的平面不是剪切破坏面如何确定剪切破坏面与小主应力作用方向夹角 5. 试比较直剪试验和三轴压缩试验的土样的应力状态有什么不同并指出直剪试验土样的大主应力方向。 6. 试比较直剪试验三种方法和三轴压缩试验三种方法的异同点和适用性。 7. 根据孔隙压力系数A、B的物理意义，说明三轴UU和CU试验中求A、B两系数的区别。 8. 同钢材、混凝土等建筑材料相比，土的抗剪强度有何特点同一种土其强度值是否为一个定值为什么 9. 影响土的抗剪强度的因素有哪些 10. 土体的最大剪应力面是否就是剪切破裂面二者何时一致 11. 如何理解不同的试验方法会有不同的土的强度，工程上如何选用 12. 砂土与粘性土的抗剪强度表达式有何不同同一土样的抗剪强度是不是一个定值为什么 13. 土的抗剪强度指标是什么通常通过哪些室内试验、原位测试测定 14. 三轴压缩试验按排水条件的不同，可分为哪几种试验方法工程应用时，如何根据地基土排水条件的不同，选择土的抗剪强度指标 15. 简述直剪仪的优缺点。【三峡大学2006年研究生入学考试试题】 二、填空题 1. 土抵抗剪切破坏的极限能力称为土的___ _ ____。 2. 无粘性土的抗剪强度来源于____ _______。 3.粘性土处于应力极限平衡状态时，剪裂面与最大主应力作用面的夹角为 。 4.粘性土抗剪强度库仑定律的总应力的表达式 ，有效应力的表达式 。 5.粘性土抗剪强度指标包括、。 6. 一种土的含水量越大，其内摩擦角越。
目前，室内测定土的抗剪强度指标的常用手段一般是三轴压缩试验与直接剪切试验，在试验方法上按照排水条件又各自分为不固结不排水剪、固结不排水剪、固结排水剪与快剪、固结快剪、慢剪三种方法。但直剪试验方法中的“快”和“慢”，并不是考虑剪切速率对土的抗剪强度的影响，而是因为直剪仪不能严格控制排水条件，只好通过控制剪切速率的快、慢来近似模拟土样的排水条件。由于试验时的排水条件是影响粘性土抗剪强度的最主要因素，而三轴仪能严格控制排水条件，并能通过量测试样的孔隙水压力来求得土的有效应力强度指标。如有可能，宜尽量采用三轴试验方法来测定粘性土的抗剪强度指标。各种试验方法的实用性：抗剪强度指标的取值恰当与否，对建筑物的工程造价乃至安全使用都有很大的影响，因此，在实际工程中，正确测定并合理取用土的抗剪强度指标是非常重要的。 对于具体的工程问题，如何合理确定土的抗剪强度指标取决于工程问题的性质。一般认为，地基的长期稳定性或长期承载力问题，宜采用三轴固结不排水试验确定的有效应力强度指标，以有效应力法进行分析；而饱和软粘土地基的短期稳定性或短期承载力问题，宜采用三轴不固结不排水试验的强度指标，以总应力法进行分析。 对于一般工程问题，如果对实际工程土体中的孔隙水压力的估计把握不大或缺乏这方面的数据，则可采用总应力强度指标以总应力法进行分析，分析时所需的总应力强度指标，应根据实际工程的具体情况，选择与现场土体受剪时的固结和排水条件最接近的试验方法进行测定。例如，若建筑物施工速度较快，而地基土土层较厚、透水性低且
排水条件不良时，可采用三轴不固结不排水试验或直剪仪快剪试验的结果；如果施工速度较慢，地基土土层较薄、透水性较大且排水条件良好时，可采用三轴固结排水试验或直剪仪慢剪试验的结果；如果介于以上两种情况之间，可采用三轴固结不排水试验或直剪仪固结快剪的结果。 由于三轴试验和直剪试验各自的三种试验方法，都只能考虑三种特定的固结情况，但实际工程的地基所处的环境比较复杂，而且在建筑物的施工和使用过程中都要经历不同的固结状态，要想在室内完全真实地模拟实际工程条件是困难的。所以，在根据实验资料确定抗剪强度指标的取值时，还应结合工程经验。
地基土抗剪强度指标C、0值的确定 1.抗剪强度的物理意义及基本理论 土在外力作用下在剪切面单位面积上所能承受的最大剪应力称为土的抗剪强度。土的抗剪强度是由颗粒间的内摩察力以及由胶结物和水膜的分子引力所产生粘聚力共同组成。 在法向应力不大时，抗剪强度与法向应力的关系近似为一条直线，这就是抗剪强度的库仑定律。 S=c+（T tan ? 2.抗剪强度的试验方法 2.1室内剪切试验 包括直接剪切试验和三轴剪切试验，主要适用于粘性土和粉土，砂土可按要求的密度 制备土样。 2.2除土工试验以外其他确定抗剪强度C、①值的方法 2.2.1根据原位测试数据确定抗剪强度C、①值的经验方法 （1）动力触探 沈阳地区《建筑地基基础技术规范》（DB21-907-96）资料（深度范围不大于15m） 砂土、碎石土内摩察角标准值①k
（2）标准贯入试验 国外砂土N与①的关系经验关系式主要有Dunhan、大崎、Peck、Meyerhof等研究的经验公式，见《工程地质手册》（第四版）P193o经试算（详见国外砂土标贯击数N与内摩察角①的关系（按公式计算））采用①值进行承载力特征值f ak计算时，对于粉、细砂采用①=（12N）0.5+15，对于中、粗、砾砂采用①=0.3N+27计算出的数值实际能较为吻合（N 为经杆长修正后的标贯击数）。根据计算成果，N与①的对应关系见下表： N与内摩察角①（度）的经验关系表 （3）静力触探试验 《工程地质手册》（第四版）P210,砂土的内摩察角可根据静力触探参照下表取值。 砂土的内摩察角① 2.4.2根据现场剪切试验确定抗剪强度C、①值 该方法成本较高，一般很少采用，主要用于场地稳定性评价，见《工程地质手册》（第四版）P234o粗粒混合土的抗剪强度C、①值通过现场剪切试验确定。 3.岩土体抗剪强度指标的经验数据 3.1 土的抗剪强度指标经验数据 （1）砂土的内摩察角与矿物成分和粒径的关系 ⑵ 不同成因粘性土的力学性质指标
第七章土的抗剪强度 一、单项选择题 1. 土体的破坏从本质上讲是由于。 (A) 压坏(B) 拉坏(C) 剪坏 2. 一个饱和粘性土试样，在三轴仪内进行常规固结不排水试验，在恒侧压力下增加竖向应力至破坏， 若土的孔压参数A=1，试问试验过程中有效应力路线ESP线为。 3. 有三种塑性指数不同的土样（Ⅰ）I P>17，（Ⅱ）I P=10，（Ⅲ）I P<7，试问哪一种土的内摩擦角?最大？B (A) （Ⅰ）(B) （Ⅲ）(C) （Ⅱ） 4. 松砂或软土，在剪切破坏时，其体积。C (A) 不会变化(B) 膨胀(C) 缩小 5. 直剪试验土样的破坏面在上下剪切盒之间，三轴试验土样的破坏面。B (A) 与试样顶面夹角呈45?面(B) 与试样顶面夹角呈45?+φ/2面 (C) 与试样顶面夹角呈45?-φ/2面 6. 有一个饱和粘土试样，在室压σ3=70kPa应力下固结，然后在不排水条件下增加轴力（σ1-σ3）至50kPa 时土样发生破坏。若土样的孔隙水压力参数B=1，A=0，试问破坏时的有效大主应力σ1'为。 C (A) 50 kPa (B) 70 kPa (C) 120 kPa 7. 一个饱和粘性土试样，进行三轴固结不排水试验，并测出孔隙水压力，可以得到一个总应力圆和有 效应力圆，则。C (A) 总应力圆大(B) 有效应力圆大(C) 两个应力圆一样大 8. 一个饱和的粘性土试样，在三轴仪内进行不固结不排水试验。试问土样的破坏面。A (A) 与水平面呈45?(B) 与水平面呈60?(C) 与水平面呈75? 9. 饱和的粘性土，在同一竖向荷载p作用下进行快剪、固结快剪和慢剪，试验方法所得的 强度最大。C
土体抗剪强度指标的选用 、土强度指标 在深基坑设计中，土压力的计算是支护设计的基础依据和关键所在，而在土压力计算中，土体的粘聚力C、内摩擦角①又是最基本的参数。例如，同一种饱和粘性土，在固结排水和固结不排水试验中就表现出不同的摩擦角，而在不固结不排水试验中，内摩擦角为零。 在进行土强度指标试验时，分为三种情况考虑，即三轴的不固结不排水剪（UU），固结不排水剪（CU）及固结排水剪（CD），与其相对应的直接剪切试验分别为快剪，固结快剪和慢剪。 有人将直剪试验的固结快剪说成是固结不排水试验，将快剪称为不排水试验，也是错误的。 对于粘性土，很快的剪切速度对于粘土确实限制了排水，其固结快剪指标往往与三轴固结不排水试验相近； 但是对于粉土、砂土来说，固结快剪和固结不排水可能就完全不同。由于直剪试验上下盒之间存在缝隙，对于渗透系数比较大的砂土，即便在快剪过程中，这种缝隙也足以排水。因此，对于砂土而言，固结快剪、快剪试验得到的指标基本上就是有效应力指标。把三轴固结不排水试验指标和固结快剪指标不加区别是错误的。 二、各种规范对土压力计算参数的规定 各种规范中关于土压力的计算参数的规定五花八门： 1建设部行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120- 99） 对于砂性土，采用水土分算，取土的固结不排水抗剪强度指标或者固结快剪强度指标计算；对于粘性土及粉性土，采用水土合算，地下水以下取饱和重度和总应力固结不排水（固结快剪）抗剪强度指标计算。 水土合算，采用固结快剪峰值强度指标有争议。 2、冶金工业部标准《建筑基坑工程技术规范》（YB9258 —97） 一般情况宜按照水土分算原则计算，有效土压力取有效应力抗剪强度指标指标，粘性土无条件取得有效应力强度指标时，可采用固结不排水（固结快剪）
地基土抗剪强度指标 C、φ值的确定 1.抗剪强度的物理意义及基本理论 土在外力作用下在剪切面单位面积上所能承受的最大剪应力称为土的抗 剪强度。土的抗剪强度是由颗粒间的内摩察力以及由胶结物和水膜的分子引 力所产生粘聚力共同组成。 在法向应力不大时，抗剪强度与法向应力的关系近似为一条直线，这就是抗剪强度的库仑定律。 S=c+σtan φ 2.抗剪强度的试验方法 室内剪切试验 包括直接剪切试验和三轴剪切试验，主要适用于粘性土和粉土，砂土可按要求的密度 制备土样。 除土工试验以外其他确定抗剪强度C、Φ 值的方法 2.2.1根据原位测试数据确定抗剪强度C、Φ 值的经验方法 (1)动力触探 沈阳地区《建筑地基基础技术规范》（ DB21-907-96）资料（深度范围不大于 15m） 砂土、碎石土内摩察角标准值Φ k 重型动力触探内摩察角标准值Φk（度） （修正后）卵石圆砾、砾砂中、粗砂粉、细砂2 4 6 8 10 12
14 16 18 20 25 — 30 — (2)标准贯入试验 国外砂土 N 与Φ的关系经验关系式主要有 Dunhan、大崎、 Peck、Meyerhof 等研究的经验公式，见《工程地质手册》（第四版） P193。经试算（详见国外砂土标贯击数 N与内摩察角Φ的关系（按公式计算））采用Φ值进行承载力特征值 f ak计算时，对于粉、细砂采用Φ=（ 12N） +15，对于中、粗、砾砂采用Φ=+27 计算出的数值实际能较为吻合（ N 为经杆长修正后的标贯击数）。根据计算成果， N 与Φ的对应关系见下表： N与内摩察角Φ（度）的经验关系表 N 土类 4681012152025304050 粉、细砂 中、粗砾砂 (3)静力触探试验 《工程地质手册》（第四版） P210，砂土的内摩察角可根据静力触探参照下表取值。 砂土的内摩察角Φ Ps（MPa）1 2 3 4 5 11 15 30 Φ（度）29 31 32 33 34 36 37 39 2.4.2根据现场剪切试验确定抗剪强度C、Φ 值 该方法成本较高，一般很少采用，主要用于场地稳定性评价，见《工程地质手册》（第四版） P234。粗粒混合土的抗剪强度 C、Φ 值通过现场剪切试验确定。 3.岩土体抗剪强度指标的经验数据 土的抗剪强度指标经验数据
抗剪强度指标统计 根据室内试验结果，结合各层土性质，对埋深55.0m以上各层土的直剪固结快剪c、φ值(峰值)和埋深15.0m以上各层土的直剪快剪c、φ值(峰值)进行统计，当子样个数≥6时，提供最大值、最小值、算术平均值、标准差、变异系数、标准值；当子样个数＜6时，仅提供最大值、最小值、算术平均值、标准值的建议值。统计结果详见表2.4.3： 抗剪强度指标统计表表2.4.3 抗剪强度指标统计表表2.4.3
抗剪强度指标统计表表2.4.3
抗剪强度指标统计表表2.4.3 2.4.4地基土分级荷重下压缩模量指标统计 按层位对本场地地基土分级荷重下压缩模量进行统计，提供算术平均值如表2.4.4： 地基土分级荷重压缩模量指标统计表表2.4.4
2.4.5波速指标统计 本次勘察共布置5个检层法波速试验孔，试验深度20.00m，测点间距为1.0m，有关试验成果见地基土波速测试结果汇总表，各土层平均剪切波速详见表2.4.5： 剪切波速试验成果一览表表2.4.5 剪切波速试验成果一览表表2.4.5 第一节 2.5地基土承载力特征值 根据《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)第5.2.3条，并结合《天津市 如表2.5：岩土工程技术规范》(DB/T 29-20-2017)，按层位提供地基土承载力特征值f ak 地基土承载力特征值一览表表2.5
第二节 2.6不良地质作用及特殊土 2.6.1不良地质作用 根据本次勘察成果及对区域地质条件的分析判定，在本工程拟建场地范围内不良地质作用主要为区域地面沉降。 地面沉降：由于常年进行地下水的开采，天津市的地面沉降较为严重。随着近年来天津市对地下水开采的控制，地面沉降速率呈减小趋势，根据2018年天津市地面沉降年报，该区域自1985年以来累计沉降量800～1200mm，2018年度平均地面沉降量30～50mm，该沉降属于区域性沉降，设计时应引起注意。除此以外不存在其它影响拟建场地整体稳定性的不良地质作用。
土体抗剪强度指标的选用 一、土强度指标 在深基坑设计中，土压力的计算是支护设计的基础依据和关键所在，而在土压力计算中，土体的粘聚力c、内摩擦角Φ又是最基本的参数。例如，同一种饱和粘性土，在固结排水和固结不排水试验中就表现出不同的摩擦角，而在不固结不排水试验中，内摩擦角为零。 在进行土强度指标试验时，分为三种情况考虑，即三轴的不固结不排水剪（UU），固结不排水剪（CU）及固结排水剪（CD），与其相对应的直接剪切试验分别为快剪，固结快剪和慢剪。 有人将直剪试验的固结快剪说成是固结不排水试验，将快剪称为不排水试验，也是错误的。 对于粘性土，很快的剪切速度对于粘土确实限制了排水，其固结快剪指标往往与三轴固结不排水试验相近； 但是对于粉土、砂土来说，固结快剪和固结不排水可能就完全不同。由于直剪试验上下盒之间存在缝隙，对于渗透系数比较大的砂土，即便在快剪过程中，这种缝隙也足以排水。因此，对于砂土而言，固结快剪、快剪试验得到的指标基本上就是有效应力指标。把三轴固结不排水试验指标和固结快剪指标不加区别是错误的。 二、各种规范对土压力计算参数的规定 各种规范中关于土压力的计算参数的规定五花八门： 1、建设部行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120－99） 对于砂性土，采用水土分算，取土的固结不排水抗剪强度指标或者固结快剪强度指标计算；对于粘性土及粉性土，采用水土合算，地下水以下取饱和重度和总应力固结不排水（固结快剪）抗剪强度指标计算。 水土合算，采用固结快剪峰值强度指标有争议。 2、冶金工业部标准《建筑基坑工程技术规范》（YB9258－97） 一般情况宜按照水土分算原则计算，有效土压力取有效应力抗剪强度指标
第5章土的抗剪强度 ５。１概述 土的抗剪强度是指土体对于外荷载所产生的剪应力的极限抵抗能力。当土中某点由外力所产生的剪应力达到土的抗剪强度时,土体就会发生一部分相对于另一部分的移动，该点便发生了剪切破坏。工程实践和室内试验都验证了建筑物地基和土工建筑物的破坏绝大多数属于剪切破。例如堤坝、路堤边坡的坍滑(图5。1a),挡土墙墙后填土失稳（图5.1b）建筑物地基的失稳（图5。1ｃ)，都是由于沿某一些面上的剪应力超过土的抗剪强度所造成。因此土的抗剪强度是决定地基或土工建筑物稳定性的关键因素。所以研究土的抗剪强度的规律对于工程设计、施工和管理都具有非常重要的理论和实际意义。 由于土的抗剪强度是岩土的重要力学性质之一，本章主要讲述叙述土抗剪强度的基本概念、土地抗剪强度的基本理论、土的抗剪强度的试验方法及土的抗剪强度指标的应用. 5.2土的抗剪强度的基本理论 5．２．1直剪试验 土的抗剪强度可以通过室内试验与现场试验测定.直剪试验是其中最基本的室内试验方法. 直剪试验使用的仪器称直剪仪。按加荷方式分为应变式和应力式两类。前者是以等速推动剪切盒使土样受剪,后者则是分级施加水平剪力于剪力盒使土样受剪.目前我国普遍应用的是应变式直剪仪如图 5.２所示．试验开始前将金属上盒和下盒的内圆腔对正，把试样置于上下盒之间.通过传压板和滚珠对土样先施加垂直法向应力σ=p/Ｆ(Ｆ—土样的截面积），然后再施加水平剪力T,使土样沿上下盒水平接触面发生剪切位移直至破坏。在剪切过程中,隔固定时间间隔,测读相应的剪变形,求出施加于试样截面的剪应力值。于是即可绘制在一定法应力条件下,土样剪变形λ与剪应力τ的对应关系(图５。３a)。 为τf。同一 种土的几个 不同土样分 别施加不同 的垂直法向 应力σ做直 剪试验都可 得到相应的 剪应力-剪 切位移曲线 （图5.3a）， 根据这些曲线求出相应于不同的法向应力σ试样剪坏时剪切面上的剪应力τｆ。在直角坐标σ—τ关系图中可以作出破坏剪应力的连线（图5。３ｂ).在一般情况下,这个连线是线性的，称为库
土的抗剪强度试题(卷)与答案解析
第5章土的抗剪强度试题及答案 一、简答题 1. 土的抗剪强度指标实质上是抗剪强度参数，也就是土的强度指标，为什么？ 2. 同一种土所测定的抗剪强度指标是有变化的，为什么？ 3. 何谓土的极限平衡条件？粘性土和粉土与无粘性土的表达式有何不同？ 4. 为什么土中某点剪应力最大的平面不是剪切破坏面？如何确定剪切破坏面与小主应力作用方向夹角？ 5. 试比较直剪试验和三轴压缩试验的土样的应力状态有什么不同？并指出直剪试验土样的大主应力方向。 6. 试比较直剪试验三种方法和三轴压缩试验三种方法的异同点和适用性。 7. 根据孔隙压力系数A、B的物理意义，说明三轴UU和CU试验中求A、B 两系数的区别。 8. 同钢材、混凝土等建筑材料相比，土的抗剪强度有何特点？同一种土其强度值是否为一个定值？为什么？ 9. 影响土的抗剪强度的因素有哪些？ 10. 土体的最大剪应力面是否就是剪切破裂面？二者何时一致？ 11. 如何理解不同的试验方法会有不同的土的强度，工程上如何选用？ 12. 砂土与粘性土的抗剪强度表达式有何不同？同一土样的抗剪强度是不是一个定值？为什么？ 13. 土的抗剪强度指标是什么?通常通过哪些室内试验、原位测试测定? 14. 三轴压缩试验按排水条件的不同，可分为哪几种试验方法？工程应用时，如何根据地基土排水条件的不同，选择土的抗剪强度指标？ 15. 简述直剪仪的优缺点。【三峡大学2006年研究生入学考试试题】 二、填空题 1. 土抵抗剪切破坏的极限能力称为土的___ _ ____。
2. 无粘性土的抗剪强度来源于____ _______。 3. 粘性土处于应力极限平衡状态时，剪裂面与最大主应力作用面的夹角为 。 4. 粘性土抗剪强度库仑定律的总应力的表达式，有效应力的表达式。 5. 粘性土抗剪强度指标包括、。 6. 一种土的含水量越大，其内摩擦角越。 7. 已知土中某点，，该点最大剪应力值为，与主应力的夹角为。 8. 对于饱和粘性土，若其无侧限抗压强度为，则土的不固结不排水抗剪强度指标。 9. 已知土中某点，，该点最大剪应力作用面上的法向应力为，剪应力为。 10. 若反映土中某点应力状态的莫尔应力圆处于该土的抗剪强度线下方，则该点处于____________状态。 【湖北工业大学2005年招收硕士学位研究生试题】 11. 三轴试验按排水条件可分为、、三种。 12. 土样最危险截面与大主应力作用面的夹角为。 13. 土中一点的摩尔应力圆与抗剪强度包线相切，表示它处于状态。 14. 砂土的内聚力（大于、小于、等于）零。 三、选择题 1．若代表土中某点应力状态的莫尔应力圆与抗剪强度包线相切，则表明土中该点 ( )。 (A)任一平面上的剪应力都小于土的抗剪强度
卞首蓉1陈贵喜2 （1.三峡电力职业学院建筑工程系，湖北宜昌443000；2.北京振冲股份有限公 司，北京100102） 摘要：土的抗剪强度是土体的重要力学性质之一，作为工程设计重要的基础资料，与工程建筑物的稳定和正常使用有着密切关系。土的抗剪强度指标φ、c是一对随机变量，必须选择合适的统计方法，分析其统计规律，以保证设计取值的合理与可靠，φ、c的相关性影响着工程的可靠度指标；含水量的变化，施工开挖过程等也会对抗剪强度指标值产生明显影响。本文将说明在工程中应用土的抗剪强度参数值应注意的一些问题。 关键词：抗剪强度指标；统计特征；相关性；施工影响；取值 1.引言 土是一种非连续、各向异性明显的多孔松散堆积物，即使是同一土层，其性质仍有一定的差异。它既不是理想的弹性材料，也不是理想的塑性材料，土的三相组成使其工程性质表现相当复杂。 土的抗剪强度是工程设计中极其重要的影响因素，在工程上的应用很广，主要有下列三个方面： (1)地基承载力与地基稳定性； (2)土坡稳定性； (3)挡土墙及地下结构上的土压力。 其间都包含了土的强度值或强度指标的作用。因此，土的抗剪强度指标值的选取将直接影响到分析结果的精度和实际工程的可靠性。 2.土的抗剪强度指标基本值的确定 2.1土的抗剪强度指标φ、c的统计方法 土的抗剪强度指标φ、c值通常是由试验获得的[1,2]，各种仪器的构造与试验方法都不一样，测定的强度值也不同。利用现有的测试设备和技术条件，欲准确测定土的抗剪强度指标是较为困难的，只能作近似模拟。在《规范》(GB5007-2 002)中明确规定一般应选用三轴UU或CU试验测定强度指标。
地基土抗剪强度指标 cφ值的确定 SANY标准化小组 #QS8QHH-HHGX8Q8-GNHHJ8-HHMHGN#
地基土抗剪强度指标C、φ值的确定 1. 抗剪强度的物理意义及基本理论 土在外力作用下在剪切面单位面积上所能承受的最大剪应力称为土的抗剪强度。土的抗剪强度是由颗粒间的内摩察力以及由胶结物和水膜的分子引力所产生粘聚力共同组成。 在法向应力不大时，抗剪强度与法向应力的关系近似为一条直线，这就是抗剪强度的库仑定律。 S=c+σtanφ 2. 抗剪强度的试验方法 室内剪切试验 包括直接剪切试验和三轴剪切试验，主要适用于粘性土和粉土，砂土可按要求的密度制备土样。 除土工试验以外其他确定抗剪强度C、Φ值的方法 2.2.1 根据原位测试数据确定抗剪强度C、Φ值的经验方法 (1) 动力触探 沈阳地区《建筑地基基础技术规范》（DB21-907-96）资料（深度范围不大于 15m） 砂土、碎石土内摩察角标准值Φ k
(2) 标准贯入试验 国外砂土N与Φ的关系经验关系式主要有Dunhan、大崎、Peck、Meyerhof等研究的经验公式，见《工程地质手册》（第四版）P193。经试算（详见国外砂土标贯击 计算 数N与内摩察角Φ的关系（按公式计算））采用Φ值进行承载力特征值f ak 时，对于粉、细砂采用Φ=（12N）+15，对于中、粗、砾砂采用Φ=+27计算出的数值实际能较为吻合（N为经杆长修正后的标贯击数）。根据计算成果，N与Φ的对应关系见下表： N与内摩察角Φ（度）的经验关系表 (3) 静力触探试验 《工程地质手册》（第四版）P210，砂土的内摩察角可根据静力触探参照下表取值。 砂土的内摩察角Φ 2.4.2 根据现场剪切试验确定抗剪强度C、Φ值 该方法成本较高，一般很少采用，主要用于场地稳定性评价，见《工程地质手册》（第四版）P234。粗粒混合土的抗剪强度C、Φ值通过现场剪切试验确定。 3. 岩土体抗剪强度指标的经验数据 土的抗剪强度指标经验数据 (1) 砂土的内摩察角与矿物成分和粒径的关系
地基土抗剪强度指标C、0值的确定 1. 抗剪强度的物理意义及基本理论 土在外力作用下在剪切面单位面积上所能承受的最大剪应力称为土的抗 剪强度。土的抗剪强度是由颗粒间的内摩察力以及由胶结物和水膜的分子引力所产生粘聚力共同组成。 在法向应力不大时，抗剪强度与法向应力的关系近似为一条直线，这就是 抗剪强度的库仑定律。 S=c+(T tan ? 2. 抗剪强度的试验方法 2.1室内剪切试验 包括直接剪切试验和三轴剪切试验，主要适用于粘性土和粉土，砂土可按要求的密度 制备土样。 2.2除土工试验以外其他确定抗剪强度C、①值的方法 2.2.1根据原位测试数据确定抗剪强度C、①值的经验方法 (1)动力触探 沈阳地区《建筑地基基础技术规范》(DB21-907-96)资料(深度范围不大于15m) 砂土、碎石土内摩察角标准值①k
(2)标准贯入试验
国外砂土N与①的关系经验关系式主要有Dunhan、大崎、Peck、Meyerhof等研究的经验公式，见《工程地质手册》（第四版）P193o经试算（详见国外砂土标贯击数N与内摩察角①的关系（按公式计算））采用①值进行承载力特征值f ak计算时，对于粉、细砂采用①= （12N）0.5+15，对于中、粗、砾砂采用①=0.3N+27计算出的数值实际能较为吻合（N 为经杆长修正后的标贯击数）。根据计算成果，N与①的对应关系见下表： N与内摩察角①（度）的经验关系表 （3）静力触探试验 《工程地质手册》（第四版）P210,砂土的内摩察角可根据静力触探参照下表取值。 砂土的内摩察角① 该方法成本较高，一般很少采用，主要用于场地稳定性评价，见《工程地质手册》（第四版）P234o粗粒混合土的抗剪强度C、①值通过现场剪切试验确定。 3. 岩土体抗剪强度指标的经验数据 3.1 土的抗剪强度指标经验数据 （1）砂土的内摩察角与矿物成分和粒径的关系 ⑵ 不同成因粘性土的力学性质指标
抗剪强度指标作业题 1．砂土试样，分别进行两次固结不排水试验。一个试样先在150kPa 的围压下固结，破坏时轴向力增量为80kPa ，另一个试样施加围压力300kPa ，破坏时孔隙水压力为200kPa,试求该土样的φcu 和φ′。 解：第一个试样 破坏时 1503=f σ kPa 230 8015031=+=?+=σσσf f kPa )2/45(tan 231cu f f ?σσ+= 15.12)2/45(tan 1502302=?+=cu cu ?? 第二个试样 破坏时 3003=f σ kPa 10020030033=-=-='u f f σσ kPa 460150/230300)2/45(tan 231=?=+=cu f f ?σσ kPa 26020046011 =-=-='f f f u σσ kPa )2/45(tan 231 ?σσ'+'=' f f 39.26)2/45(tan 1002602 ='?'+=?? 2. 某砂土饱和试样进行固结不排水试验，破坏时围压力围200kPa ，孔隙水压力为 120kPa ，已知φcu ＝18o，用同一种土样进行固结排水试验，若施加的围压力为150kPa ，轴向力为300kPa ，问土样是否破坏？ 解：CU 试验 2003=f σ kPa 37954tan 200)2/45(tan 2231==+= cu f f ?σσ kPa 801202003 =-='f σ kPa 2591203791=-='f σ kPa 32)2/45(tan 213 ='?'-'='??σσf f CD 试验 d ??≈' 45030015031=+=?+=σσσ kPa 0.139259/80450)2/45(tan 213=?='-='?σσ f kPa 1503=<σ kPa 故土样不会破坏
地基土抗剪强度指标C、φ值得确定 1、抗剪强度得物理意义及基本理论 土在外力作用下在剪切面单位面积上所能承受得最大剪应力称为土得抗剪强度。土得抗剪强度就是由颗粒间得内摩察力以及由胶结物与水膜得分子引力所产生粘聚力共同组成。 在法向应力不大时,抗剪强度与法向应力得关系近似为一条直线,这就就是抗剪强度得库仑定律。 S=c+σtａnφ ２、抗剪强度得试验方法 2、１室内剪切试验 包括直接剪切试验与三轴剪切试验,主要适用于粘性土与粉土,砂土可按要求得密度制备土样。 2.2 除土工试验以外其她确定抗剪强度C、Φ值得方法 2.２。1根据原位测试数据确定抗剪强度C、Φ值得经验方法 (1) 动力触探 沈阳地区《建筑地基基础技术规范》(ＤB21—９07—96)资料(深度范围不大于１5ｍ) 砂土、碎石土内摩察角标准值Φk
(2) 标准贯入试验 国外砂土N 与Φ得关系经验关系式主要有Dunhan 、大崎、Ｐeck 、Ｍｅyerhof 等研究得经验公式,见《工程地质手册》(第四版)P １93。经试算(详见国外砂土标贯击数N 与内摩察角Φ得关系(按公式计算))采用Φ值进行承载力特征值f ａk 计算时,对于粉、细砂采用Φ＝(12N)0、５+１5,对于中、粗、砾砂采用Φ=0、3N+27计算出得数值实际能较为吻合(N 为经杆长修正后得标贯击数)、根据计算成果,Ｎ与Φ得对应关系见下表: N 与内摩察角Φ(度)得经验关系表 (３) 静力触探试验 《工程地质手册》(第四版)Ｐ210,砂土得内摩察角可根据静力触探参照下表取值。 砂土得内摩察角Φ ２.4．2 根据现场剪切试验确定抗剪强度C 、 Φ值 该方法成本较高,一般很少采用,主要用于场地稳定性评价,见《工程地质手册》(第四版)P234、粗粒混合土得抗剪强度C 、Φ值通过现场剪切试验确定。 3、 岩土体抗剪强度指标得经验数据 3、1 土得抗剪强度指标经验数据 (１) 砂土得内摩察角与矿物成分与粒径得关系 (2) 不同成因粘性土得力学性质指标
抗剪强度指标测定电子教材 《土工技术与应用》项目组 2015年3月
抗剪强度指标测定 确定土的抗剪强度的试验称为剪切试验。剪切试验的方法有多种，在试验室内常用的有直接剪切试验、三轴剪切试验和无侧限抗压试验等，现场原位测试有十字板剪切试验等。 1. 直接剪切试验 直接剪切试验是测定土的抗剪强度的最简便和最常用的方法通常取四个试样，分别施加不同的垂直压力σ进行剪切试验，求得相应的抗剪强度f τ。将f τ与σ绘于直角坐标系中，即得该土的抗剪强度包线，如图1所示。强度包线与σ轴的夹角即为内摩擦角?，在τ轴上的截距即为土的黏聚力c 。绘图时须注意纵横坐标的比例一致。 图1 直剪试验的成果表示 直剪仪构造简单，操作方便，因而在一般工程中被广泛采用。但该试验存在着下述不足：(1)不能严格控制排水条件，不能量测试验过程中试样的孔隙水压力； (2)试验中人为限定上下盒的接触面为剪切面，而不是沿土样最薄弱的面剪切破坏； (3)剪切过程中剪切面上的剪应力分布不均匀，剪切面积随剪切位移的增加而减小。因此，直剪试验不宜作为深入研究土的抗剪强度特性的手段。 2. 三轴剪切试验 三轴剪切试验所用的仪器是三轴剪力仪，有应变控制式和应力控制式两种。前者操作较后者简单，因而使用广泛。应变控制式三轴剪力仪的主要工作部分包括反压力控制系统、周围压力控制系统、压力室、孔隙水压力测量系统、试验机等。图2为三轴剪力仪组成示意图。
图2 三轴剪力仪示意图 三轴试验采用正圆柱形试样。试验的主要步骤为：(1)将制备好的试样套在橡皮膜内置于压力室底座上，装上压力室外罩并密封；(2)向压力窀充水使周围压力达到所需的3σ，并使液压在整个试验过程中保持不变；(3)按照试验要求关闭或开启各阀门，开动马达使压力室按选定的速率上升，活塞即对试样施加轴向压力增量 σ?，1 3 σσσ=+?，如图3-39(a )所示。假定试验上下端所受约束的影响忽略不计， 则轴向即为大主应力方向，试样剪破面方向与大主应力作用面平面的夹角为 f 452 ? α=+ ，如图3 (b )所示。按试样剪破时的1σ和3σ作极限应力圆，它必与抗剪 强度包线切于A 点，如图3 (c )所示。A 点的坐标值即为剪破面-m n 上的法向应力f σ与极限剪切应力f τ。 图3 三轴剪切试验示意图 试验时一般采用3～4个土样，在不同的3σ作用下进行剪切，得出3～4个不同