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第三章、土的抗剪强度

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土力学习题(按新教材)

土力学习题(按新教材)

绪论思考题1．土是怎样形成的？为何说土是三相体系？2．土力学学科需研究和解决工程中的哪两大问题？3．地基与持力层有何区别？4．何谓基础？第一章土的物理性质及工程分类一．思考题1．何谓土粒粒组？土粒六大粒组划分标准是什么？2．粘土颗粒表面哪一层水膜对土的工程性质影响最大，为什么？3．土的结构通常分为哪几种？它和矿物成分及成因条件有何关系？4．在土的三相比例指标中，哪些指标是直接测定的？5．液性指数是否会出现I L>1.0和I L<0的情况？相对密度是否会出现D r>1.0和D r<0的情况？6．判断砂土松密程度有几种方法？7．地基土分几大类？各类土的划分依据是什么？8．何谓土的级配？土的级配曲线是怎样绘制的？为什么土的级配曲线用半对数坐标？9．土的气体以哪几种形式存在？它们对土的工程性质有何影响？10．土的压实性与哪些因素有关？何谓土的最大干密度和最优含水率？二．填空题1．确定各粒组相对含量的方法称为颗粒分析试验，分为法和法。

2．砂粒与粉粒的分界粒径是mm。

3．当砾类土或砂类土同时满足C u≥C c =两个条件时，视为良好级配。

4．土的结构可分为、和三种基本类型。

5．粘性土随着含水量的增加而分别处于、、及流动状态。

6．土粒的矿物成分取决于母岩的矿物成分及风化作用，可分为矿物和矿物。

7．土的物理性质指标中有三个基本指标可直接通过土工试验测定，它们分别是、和。

8．土的物理性质指标中可描述土体中孔隙被水充满的程度。

9．土中孔隙体积与土的总体积之比称为。

10．土中孔隙体积与土的土粒体积之比称为。

11．依相对密度的公式D r =（e max－e）/(e max－e min)可知，当D r =时，表示土处于最疏松状态。

12．依相对密度的公式D r =（e max－e）/( e max－e min)可知，当D r =时，表示土处于最密实状态。

三．单项选择题1．某土的液限为40%，塑限为20%，则该土为（）。

土力学各章名词解释

土力学各章名词解释

1、粒度：土粒的大小2、粒组：一定粒度范围的土粒3、颗粒级配：粒组相对含量，即各粒组质量占土粒总质量百分比4、粒径累计曲线：横坐标为粒径对数坐标，纵坐标为小于或大于某一粒径土重〔累计百分比〕含量。

5、限制，中值，有效粒径：小于某粒径累计百分比的60,30，10％6、不均匀系数：粒组分布情况，反响土粒均匀程度7、结合水：受电分子引力影响吸附在土粒外表的自由水8、强结合水：紧靠在土粒外表的结合水膜；弱结合水：紧靠在强结合水外围的结合水膜9、自由水：存在于电分子引力范围以外的水10、重力水：地下水位以下的透水层中的地下水11、毛细水：在地下水位上，受水与空气交界面外表张力的自由水12、毛细压力：由于弯液面张力与土粒外表的侵润作用，使毛细弯液面切线反向产生使土粒挤紧的力13、比外表：单位体积颗粒总外表积14、土的构造：土粒单元体大小，矿物成分，形状，相互排列和连接关系，以及土中水的性质，空隙等因素形成的综合特征15、土的组构：同一土层中的物质和颗粒大小等相似的各局部之间的关系，表征土的层理，裂隙16、单粒，蜂窝，絮状：粗大颗粒形成，有稳定的空间位置，粉粒或细砂组成，引力大于重力，土粒停留在最初的接触点不在下沉，细小黏粒构成，能在土中长期悬浮第二章1、相对密度：土粒质量与4°时纯水质量之比2、含水量：水的质量与土质量之比3、密度：土体单位体积的质量4、干密度：土中固体颗粒局部质量5、饱和密度：充满水时的单位体积质量6、浮密度：地下水位以下土粒质量与同体积水质量只差7、重度：土的重力密度称为重度8、孔隙比：空隙体积与土粒体积比9、孔隙率：空隙体积与总体积之比10、饱和度：水体积与空隙体积之比11、可塑状态：粘性土在某含水量范围内，可由外力朔成任何形状而不发生裂纹，外力移去后任可保持既得形状，这种性能也叫可塑性12、液限：土由可朔状态到流动状态的界限含水量13、朔限：土由可朔状态到半固态的界限含水量14、缩限：土由半固态不断蒸发水分，体积不断缩小直到，体积不再缩小时的界限含水量15、朔性指数：液与朔差16、液性指数：天然含水量与朔限的差与朔性指数的比17、天然稠度：原状土样的液限和天然含水量的差与朔性指数的比18、土的灵敏度：原状土强度与重塑土强度之比19、触变性：粘性土强度随时间恢复的胶体化学性质1、渗透：液体从物质微孔中透过的性质2、渗透性：土具有被液体透过的性质3、渗流：液体在土孔隙或其他透水性介质中流动的问题称为渗流4、渗流力：渗流对土颗粒施加我作用力5、渗透变形：渗流力引起土颗粒或土体的移动6、层流:：水的每个粒组沿着一定的路线移动，不与其他任何粒子路线相交7、渗透系数：反响土透水性的比例系数，单位水力梯度的渗流速度8、起始水力梯度：对于密实粘土，当水力梯度到达某一数值后，才发生渗透，将这一水力梯度称为起始水力梯度9、流砂：向上的渗流力克制了向下的重力，粒间有效应力为0时，颗粒发生悬浮，移动的现象称为流砂10、临界水力梯度：开场发生流砂现象的水力梯度11、管涌：在渗流作用下，较细的颗粒在较粗颗粒形成的空隙中移动，甚至流失，随着空隙的不断扩大，流速的不断加快，较粗的颗粒也开场被水流带走。

土力学第三章

土力学第三章

绪论0.3土力学的方法和内容绪论绪论土力学包括哪些内容？§3 土的压缩性与基础沉降计算第3章土的压缩性与基础沉降计算S≦[S]沉降具有时间效应－沉降速率第3章土的压缩性与基础沉降计算概述第3章土的压缩性与基础沉降计算第3章土的压缩性与基础沉降计算§3 土的压缩性与基础沉降计算3.1 压缩试验及压缩性指标砂土：一般不做压缩试验粘性土：固结（压缩）试验。

3.1.1 侧限压缩试验支架加压设备固结容器变形测量3.1.1 侧限压缩试验3.1.1 侧限压缩试验24hr3.1.1 侧限压缩试验i i3.1.2 压缩曲线3.1.2 压缩曲线3.1.3 压缩性指标3.1.3 压缩性指标3.1.3 压缩性指标 2.3.1.3 压缩性指标 2.μ第3章土的压缩性与基础沉降计算§3.1压缩试验及压缩性指标3.1.3 压缩性指标第3章土的压缩性与基础沉降计算§3 土的压缩性与基础沉降计算第3章土的压缩性与基础沉降计算3.2膨胀曲线、再压曲线与先期固结压力的概念3.2.1 膨胀曲线、再压曲线3.2.1 膨胀曲线、再压曲线固结稳定卸荷瞬时不排水卸荷稳定初始状态3.2.1 膨胀曲线、再压曲线3.2.1 膨胀曲线、再压曲线3.2.1 膨胀曲线、再压曲线3.2.1 膨胀曲线、再压曲线3.2.3 先期固结压力概念3.2.3 先期固结压力概念第3章土的压缩性与基础沉降计算3.3 天然粘性土层的固结状态3.3.1 粘性土的天然固结过程（水下沉积）3.3.2 天然粘性土层的三种固结状态N onsolidation U nder 原、现、未来地面现地面3.3.2 天然粘性土层的三种固结状态O 原、现、未来地面原地面h第3章土的压缩性与基础沉降计算§3.3 天然粘性土层的固结状态3.3.2 天然粘性土层的三种固结状态第3章土的压缩性与基础沉降计算§3.3 天然粘性土层的固结状态3.3.2 天然粘性土层的三种固结状态第3章土的压缩性与基础沉降计算3.4 先期固结压力及现场压缩曲线的确定3.4.1 先期固结压力的确定§3 土的压缩性与基础沉降计算3.4.1 先期固结压力的确定§3.4 先期固结压力及现场压缩曲线的确定第3章土的压缩性与基础沉降计算3.4.2 现场压缩曲线及其确定方法第3章土的压缩性与基础沉降计算§3.4 p c及现场压缩曲线的确定3.4.2 现场压缩曲线及其确定方法第3章土的压缩性与基础沉降计算3.5 基础最终沉降量计算第3章土的压缩性与基础沉降计算§3.5 基础最终沉降量计算3.5.1 用e-p曲线计算3.5.1 用e-p曲线计算3.5.1 用e-p曲线计算1) 确定计算断面、计算点。

04第三章土的力学性质

04第三章土的力学性质
第三章 土的力学性质 讲授：张文
单位：吉林大学建设工程学院
1
第三章 土的力学性质
土的力学性质是指土在外力作用下所表现的性 质。 主要包括：
– 在压应力作用下体积缩小的压缩性－－－变形 – 在剪应力作用下抵抗剪切破坏的抗剪性－－－强度 – 在动荷载作用下所表现的一些性质。
土的力学性质对建筑物的安全、造价和正常使用影响最大。 土的物理性质对工程建筑物的影响，通过力学性质的变化反 映出来。所以土的力学性质是土的工程地质性质中最主要的
15
利用压缩系数对土的分类
通常用压力间隔由p1 100 k Pa到p2 200 k Pa时的 压缩系数a1 2来作为判断土的压缩性的标准： 低压缩性土 高压缩性土 a1-2 0.1MPa-1 a1-2 ≥0.5 MPa
-1
中等压缩性土 0.1MPa-1 ≤a1-2 0.5MPa-1
3
– 对于饱和土来说，
孔隙中充满着水，土的压缩主要是由于孔隙中的水被挤出，孔隙体 积减小所引起的。也就是说，饱水土的压缩过程是孔隙水压力的消 散过程。饱水土在一定荷载作用下的渗透压密过程，称为渗透固结。
– 饱和砂土的孔隙较大，透水性强，在压力作用下孔隙中的水很快排出， 压缩很快完成，但砂土的孔隙总体积较小，其压缩量也较小。 – 饱和细粒土的孔隙小而多，透水性弱，在压力作用下孔隙中的水不可 能很快被挤出，土的压缩常需相当长的时间，但其压缩量较大。
24
– （2） Pc＞P0 ， R＞1，称超固结土 是指土 层历史上曾受过的固结压力大于现有土层的自 重压力。如土层在过去历史上曾有过相当厚的 沉积物，而后来由于侵蚀、冲刷、冰川等卸荷 作用，或者由于古老建筑物的拆毁、地下水位 的长期变化以及土的干缩等作用，使土层原有 的密度超过现有土的自重压力相对应的密度， 而形成超压密状态。

高等土力学第三章强度

高等土力学第三章强度
saturated clay soil, the general nature of variation of A with axial strain will be as shown in Figure 4.10. For highly overconsolidated clay soils, the magnitude of A at failure (i.e., Af ) may be negative. Table 4.2 gives the typical values of A at failure =Af for some normally consolidated clay soils. Figure 4.11 shows the variation of Af with overconsolidation ratio for Weald clay. Table 4.3 gives the typical range of A values at failure for various soils.
第十页，编辑于星期六：一点 五十九分。
三、关于土强度的讨论
如用弹性—完全塑性模型分 析，则内壁土单元a路径很快
达到强度线，且继续沿强度线
移动，等待外径土单元b路径 也达到强度线，试样发生整 体破坏；
若用应变硬化的弹塑性模型 分析，则内壁应力路径逐渐 靠近破坏线，最后内外径一 起达到破坏线而发生整体破 坏。
第九页，编辑于星期六：一点 五十九分。
三、关于土强度的讨论
用完全塑性理论分析，当 地基中塑性区发展到一定 深度时， 当：Zmax=1/3b or,1/4b 对应的荷载是设计容许的 ，整体还远未失稳。--这 主要就是由于达到强度（ 屈服）的部分土体被尚未 达到强度的土体所包围。 而变形主要由尚未屈服的 土体所形成的边界条件所 决定

(完整版)土的抗剪强度

(完整版)土的抗剪强度

一、土的抗剪性
土是由固体颗粒组成的，土粒间的连结强度远远小于土粒本身的强度，故在外力作用下土粒 之间发生相互错动，引起土中的一部分相对另一部分产生滑动。土粒抵抗这种滑动的性能， 称为土的抗剪性。 土的抗剪性是由土的内摩擦角 φ 和内聚力 c 两个指标决定。对于高层建筑地基稳定性分析、 斜坡稳定性分析及支护等问题，c、φ 值是必不可少的指标。 无粘性土一般没有粘结力，抗剪力主要由颗粒间的滑动摩擦以及凹凸面间镶嵌作用所产生的 摩擦力组成，指标"内摩擦角 φ"值的大小，体现了土粒间摩擦力的强弱，也反映了土的抗 剪能力； 粘性土的抗剪力不仅有颗粒间的摩擦力，还有相互粘结力，不同种类的粘性土，具有不同的 粘结力，指标"内聚力 c"值的大小，体现了粘结力的强弱。因此，对于粘性土的抗剪能力， 由内摩擦角 φ 和粘聚力 c 两个指标决定。
三、影响土体抗剪强度的因素分析
决定土的抗剪强度因素很多，主要为：土体本身的性质，土的组成、状态和结构；而 这些性质又与它形成环境和应力历史等因素有关；此外，还决定于它当前所受的应力状态。
土的抗剪强度主要依靠室内经验和原位测试确定，试验中，仪器的种类和试验方法以 及模拟土剪切破坏时的应力和工作条件好坏，对确定强度值有很大的影响。
一、直接剪切试验
直接剪切仪分为应变控制式和应力控制式两种，前者是等速推动试样产生位移，测定相应的 剪应力，后者则是对试件分级施加水平剪应力测定相应的位移，目前我国普遍采用的是应变 控制式直剪仪。
应变控制式直剪仪主要部件由固定的上盒和活动的下盒组成，试样放在盒内上下两块透 水石之间。试验时，由杠杆系统通过加压活塞和透水石对试件施加某一垂直压力 σ，然后等 速转动手轮对下盒施加水平推力，使试样在上下盒的水平接触面上产生剪切变形，直至破坏， 剪应力的大小可借助与上盒接触的量力环的变形值计算确定。假设这时土样所承受的水平向 推力为 T，土样的水平横断面面积为 A，那么，作用在土样上的法向应力则为σ＝P/A，而 土的抗剪强度就可以表示为 f ＝T/A。ຫໍສະໝຸດ 主要内容第一节 概述

土的抗剪强度


摩擦力，另一部分是土粒之间的粘结力，它是由 于粘性土颗粒之间的胶结作用和静电引力效应等 因素引起的。
长期的试验研究指出，土的抗剪强度不仅与 土的性质有关，还与试验时的排水条件、 剪切 速率、应力状态和应力历史等许多因素有关，其 中最重要的是试验时的排水条件，根据K．太沙 基(Terzaghi)的有效应力概念，土体内的剪应力 仅能由土的骨架承担，因此，土的抗剪强度应表 示为剪切破坏面上法向有效应力的函数，库伦公 式应修改为
2-12.2 库伦公式和莫尔—库伦强度理论 一、库伦公式 1773年C．A．库伦(Coulomb)根据砂土的试验，将 土的抗剪强度表达为滑动面上法向总应力的函数，即
f tan
以后又提出了适合 粘性土的更普遍的形式
f c tan
由库伦公式可以看出，无粘性土的抗剪强度与剪切面 上的法向应力成正比，其本质是由于颗粒之间的滑动摩擦 以及”凹凸面间的镶嵌作用所产生的摩阻力，其大小决定 于颗粒表面的粗糙度、密实度、土颗粒的大小以及颗粒级 配等因素。粘性土的抗剪强度由两部分组成：一部分是
慢剪试验——在试样施加垂直压力 后，允许试样充分排
水，待固结完成后，以缓慢的速率施加水 平剪应力使试样剪切破坏。
通过控制剪切速率来近似 模拟排水条件
(1) 固结慢剪 P
施加正应力-充分固结
慢慢施加剪应力-小于0.02mm/分，
A
以保证无超静孔压
(2) 固结快剪
S
施加正应力-充分固结
T
在3-3-5分钟内剪切破坏
P A

S T
O

n
K0n
zx z x xz
1
3
P
A
试样内的
P

土的抗剪强度


第四节 土的抗剪强度
• 二 库仑强度条件
图3.4-1 抗剪强度与法向应力之间的关系 （a）无粘性土； （b）粘性土 ）无粘性土； ）
第四节 土的抗剪强度
• 二 库仑强度条件
1776年，法国学者库仑（C、A、Coulomb）根据砂土的试验结果 （图3.4-1a），将土的抗剪强度表达为破坏面上法向应力的函数，即 τ f = σ ⋅ tan ϕ （3.4-1） 此后库仑又根据粘土的试验结果（图3.4-1b），提出更为普遍的抗剪 强度表达形式： τ f = σ ⋅ tan ϕ + c （3.4-2） 式中： τ f ——土的抗剪强度（kPa）； σ ——剪切破坏面上的法向应力（kPa）；
由式（3.4-4）可知，当平面 mn 与大主应力σ 1作用面的夹 mn 角 α 变化时， 平面上的 σ 和 τ 亦相应变化。为了表达 某一土体单元所有各方向平面上的应力状态，可以引用材 料力学中有关表达一点的应力状态的摩尔应力圆方法（图 3.4-3c）），即在 σ —τ 坐标系中，按一定的比例尺，在横 坐标上截取 σ 3和σ1 的线段 OB 和OC ，再以 BC 为直径作圆， 取圆心为 D ，自 DC 逆时针旋转2α 角，使DA 与圆周交于A 点 。不难证明， 点的横坐标即为平面 mn 上的法向应力σ A ，纵坐标即为剪应力 τ 。由此可见，摩尔应力圆圆周可以 完整地表示一点的应力状态。
第四节 土的抗剪强度
• 三 摩尔 库仑强度理论 摩尔—库仑强度理论
理论分析和实验研究表明，在各种破坏理论中，对土最适 用的是摩尔—库仑理论。1910年摩尔（Mohr）提出： 1）材料的破坏是剪切破坏 2）任何面上的抗剪强度τ f 是作用于该面上的法向应力 σ 的函数，即 τ f = f (σ ) （3.4-3） 3）当材料中任何一个面上的剪应力τ 等于材料的抗剪强 度 τ f 时，该点便被破坏。

5.土的抗剪强度


§5.2
土的抗剪强度试验
一、直接剪切试验
试验仪器：直剪仪（应力控制式，应变控制式）
剪切试验
剪前施加在试样顶面上 P A 的竖向压力为剪破面上 T A 的法向应力，剪应力由 剪切力除以试样面积 在法向应力作用下，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
总应力强度指标与有效应力强度指标
库仑定律

f
tan c
说明：施加于试样上的垂直法向应力为总应力，c、为总
应力意义上的土的黏聚力和内摩擦角，称之为总应力强度指标
根据有效应力原理：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
f tan c ＝ u tan c

3 f
2 o o 1 tan 45 2 c tan 45 189 . 8 kPa 2 2
计算结果表明： 3f小于该单元土体实际小主应 力 3，实际应力圆半径小于极限应力圆半径 ， 所以，该单元土体处于弹性平衡状态 。
5.4.2
砂土临界孔隙比的概念
由不同初始空隙比的试样在同一压力下进行剪切试验，可以得 出初始孔隙比e0与体积变化⊿V/V之间的关系，如下图所示， 相应于体积变化为零的初始孔隙比称为临界孔隙比ecr。在三轴 试验中，临界孔隙比与侧压力3有关，不同的3可以得出不同 的值。 如果饱和砂土的初始孔隙比e0大 于临界孔隙比ecr，在剪应力作 用下由于剪缩必然使孔隙水压力 增高，而有效应力降低，致使砂 土的抗剪能力降低。
二、三轴剪切试验
应变控制式三轴仪：压力室，加压系统，量测系统
组成。 应力控制式三轴仪。

土的抗剪强度-库伦定律-土力学与基础工程

以有效应力表示剪切破坏面上的法向应力，称为 抗剪强度有效应力法， c’ 、 φ’ 称为有效应力强度指 标 ( 参数) 。
35
第四章 土的抗剪强度与地基承载力
4.1 土的抗剪强度概述
土的抗剪强度有两种表达方法：
✓ 试验研究表明，土的抗剪强度取决于土粒间的有效应 力;
✓ 然而，由库伦公式建立的概念在应用上比较方便，许 多土工问题的分析方法都还建立在这种概念的基础上， 故在工程上仍沿用至今。
滑动摩擦 咬合摩擦引起的剪胀
29
第四章 土的抗剪强度与地基承载力
4.1 土的抗剪强度概述
摩擦强度 tg
✓ （3）颗粒的破碎与重排列
T
颗粒破碎与重排列 滑动摩擦
咬合摩擦引起的剪胀
N
30
第四章 土的抗剪强度与地基承载力
4.1 土的抗剪强度概述
粘聚强度
✓ （1）粘聚强度机理
静电引力（库仑力） 范德华力 颗粒间胶结 假粘聚力（毛细力等）
2
第四章 土的抗剪强度与地基承载力
第四章 土的抗剪强度与地基承载力
• 4.1 土的抗剪强度概述 • 4.2 土的抗剪强度试验方法 • 4.3 地基承载力
3
第四章 土的抗剪强度与地基承载力
土工结构物或地基
土
▪渗透问题 ▪变形问题 ▪强度问题
▪渗透特性 ▪变形特性 ▪强度特性
4
第四章 土的抗剪强度与地基承载力
所以，该单元土体处于弹性平衡状态
54
第四章 土的抗剪强度与地基承载力
在剪切面上
f
1 90
2
45
2
55
1 2
1
3
1 2
1
3
cos
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峰值抗剪强度（kPa）
240 220 200 180 160 140 120 100 100 150 200 250 300 350 400
c 50.5kP a
arctan(0.521) 27.52
法向压力（kPa）
回归得：
直剪试验
140 120
f 5 0.295
故

1 1 3 sin2 60 85 0.866 73.61kPa 2
安全
t tan 30 0.577 76.4525 73.61
（2）
1
z y
2
(
z y
2
2 ) 2 zy ＝175+96.05=271.05kPa
f tan
f c tan
式中：
f －土的抗剪强度，kPa
c －土的粘聚力(内聚力)，kP －土的内摩擦角度。
－剪切滑动面上的法向总应力，kP
a
a
莫尔－库伦强度理论
f f ( )
莫尔包线

1 3
2

1 3
加载过程等因素有关，如果A<1/3，属于剪胀土，如密实砂
和超固结粘性土等。如果A>1/3则属于剪缩土，如较松的砂 和正常固结粘性土等。
饱和粘性土的抗剪强度

不固结不排水抗剪强度(下次课从这开始)
不固结不排水试验是在施加周围压力和轴向压力直至剪切破坏 的整个试验过程中都不允许排水。 不排水条件下，试样在试验过程中含水量不变，体积不变，孔
直接剪切试验方法
快剪试验 在试样施加垂直压力 后，立即快 速 施加水平剪应力使试样剪切破坏。 在试样施加垂直压力后，允许试样充分排 水，待固结完成后，再快速施加水平剪应 力使试样剪切破坏。 在试样施加垂直压力 后，允许试样充 分排水，待固结完成后，以缓慢的速率施 加水平剪应力使试样剪切破坏。

固结快剪
将圆柱形试样放在无侧限抗压试验仪中，在不加任何 侧向压力的情况下施加垂直压力，直到使试件剪切破坏为
止，剪切破坏时试样所能承受的最大轴向压力称为无侧限
抗压强度。
qu f cu 2
cu
－土的不排水抗剪强度
灵敏度： 原状土与重塑土无侧 限抗压强度的比值。

十字板剪切试验
十字板剪切试验就地进行，它不需取原状土样，试验时的 排水条件、受力状态与土所处的天然状态比较接近。 十字板剪切仪适用于饱和软钻土，特别适用于难于取样或 试样在白重作用下不能保持原有形状的软粘土。它的优点是构 造简单，操作方便，试验时对土的结构扰动也较小，故在实际 中广泛得到应用。
三轴压缩试验优缺点
优点：
1. 能较为严格地控制排水条件，量测试件中孔隙水 压力的变化破坏 2. 试件中的应力状态也比较明确，破裂面是在最弱处
缺点：
• 试样的中主应力 2 3 。而实际上土体的 受力状态未必都属于这类轴对称情况
真三轴仪中的试样可在不同的三个主应力 1 2 3 作用下进行试验。
3
1 2
z y
2
(
1 2
z y
2
2 )2 zy ＝175-96.05=78.95kPa
( 1 3 ) ( 1 3 ) cos( 2 60 º 175 96.05 (0.5) 126 .975 kPa )

1 1 3 sin2 60 96.05 0.866 83.18kPa 2
z y
2
(
z y
2
2 )2 zy
＝175+85=260kPa
3
z y
2
(
z y
2
2 )2 zy
＝175-85=90kPa
剪坏面与最大主应力作用平面的夹角是 ( 45 º
1 2 1 2

2
) =60º
( 1 3 ) ( 1 3 ) cos( 2 60 º 175 85 (0.5) 132 .5kPa )
4. 试验时不能严格控制排水条件，不能量测孔隙水压力、 在进行不排水剪切时，试件仍有可能排水，特别对于 饱和粘粘性土。
直剪仪内试件的应力和应变
在剪切过程中，特别是在剪切破坏时，试件 内的应力和应变，既非均匀又难确定。
例：某种土在100 kPa、200 kPa、300 kPa、400 kPa的法向压力下进行直剪 试验，测得抗剪强度分别为67 kPa、119 kPa、161 kPa、215 kPa，（1）试用 作图法求土的抗剪强度指标
( 1 3 ) ( 1 3 ) cos(2 60º 300 200 (0.5) 200kPa )
1 1 3 sin 2 60 200 0.866 173.2kPa 2
1 2
1 2

无侧限抗压强度试验

三轴压缩试验
三轴压缩试验也称三轴剪切试验，是测定土抗剪强度 的一种较为完善的方法。三轴压缩仪由压力室、轴向加荷 系统、施加围压系统、孔隙水压力量测系统等组成。
主要步骤
1. 将土样切成圆柱体套在橡胶膜内、放在密封的压力室 中。然后向压力室内压入水，使试样各向受到围压 3 ， 并使液压在整个试验过程中保持不变，这时试样内各 向的三个主应力都相等、因此不发生剪应力。 2. 然后通过传力杆对试样施加竖向压力，这样，竖向主 应力就大于水平向主应力。水平向主应力保持不变。 而竖向主应力逐渐增大，试件终于至剪切破坏。
解：
30 °
由图解法得此时
f 57.735 tan30 57.735 0.577
57.735kPa
2×60°＝120° 100kPa 500kPa
＝ 30º ＝ 57.735kPa ，c

剪坏面与最大主应力作用平面的夹角是
( 45 º ) =60º 2
终值抗剪强度（kPa）
100 80 60 40 20 100 150 200 250 300 350 400
c 5kPa
arctan(0.295) 16.44
法向压力（kPa）
(2)
验算终值抗剪强度： 5＋267×0.295 = 83.765 < 188，不安全 验算峰值抗剪强度： 50.5+267×0.521=189.607 > 188， 安全 由此可知，此土样是否剪坏与其应力历史有关，若其已经进入软 化阶段，则破坏，否则安全。
度的指标.对于具有不同饱和度的土，可通过室内三轴试
验进行值的测定。
② 偏差应力状态—孔压系数A
孔压系数A是饱和土体在单位偏差应力增量 1 3 作用下产生的孔隙水压力增量，可用来反映土体剪切过程中
的胀缩特性。孔压系数A值的大小，对于弹件体是常量
A=1/3，对于土体则不是常量。它取决于偏差应力增量 1 3 所引起的体积变化，主要与土的类型、状态、应力历史以及
2
cos 2
莫尔－库伦破坏准则—土的极限平衡条件
• 极限平衡状态时，大、小主应力之间的关系，称为莫 尔－库伦破坏准则。 • 将抗剪强度包线与莫尔应力圆画在同一张坐标图上。 它们之间的关系有以下三种情况。
非
（1）该点是否剪坏？ （2） 解: (1)
1
不安全
t tan 30 0.577 126.975 73.26 83.18
抗剪强度的测定方法

直接剪切试验
应变控制式：等速推动试样产生位移，测定相应的剪应力
应力控制式：对试件分级施加水平剪应力测定相应的位移
一般取峰值作为该级压力下的抗剪强度 f 。必要 时可取终值(残余强度)作为抗剪强度。
f tan
粘性土： f c tan
式中：
f －土的抗剪强度，kPa －剪切滑动面上的法向总应力，kPa

－土的内摩擦角，度。 以上两式统称为库伦公式或库伦定律， 、 称为抗剪强度指 c 标或抗剪强参数。
c －土的粘聚力(内聚力)，kPa


根据K.太沙基(Terzaghi)的有效应力概念
三轴压缩试验方法
1. 不固结不排水试验(UU Test)：试样在施加周围压 力和随后施加竖向压力直至剪切破坏的整个过程 中都不允许排水，试验自始至终关闭排水阀门。 2. 固结不排水试验(CU Test)：试样在施加周围压力 3 后打并排水阀门，允许排水固结，稳定后关闭排 水阀门，再施加竖向压力、使试样在不排水的条 件下剪切破坏。 3. 固结排水试验(CD Test)：试样在施加周围压力 3 时允许排水固结，待固结稳定后，再在排水条件 下施加竖向压力至试样剪切破坏。
压系数B=1，改变围压增量只能引起孔隙水压力的变化，并不会改
变试样中的有效应力，各试样在剪切前的有效应力相等，因此抗剪 强度不变。
不固结不排水试验的“不固结”是在三轴压力室压力下不再
固结.而保持试样原来的有效应力不变，如果饱和粘性土从未固结过， 将是一种泥浆状土，抗剪强度也必然等于零。从天然土层中取出的 试样，相当于在某一压力下己经固结，具有一定的天然强度。不排 水抗剪强度取决于天然土层有效固结压力。
c 、 值；（2）若作用在这种土某平面上的法
向应力与剪应力分别是200 kPa与100 kPa，问该土是否剪坏？ 解：（1） 回归得到直线方程为 Y = 19 + 0.468 X
220 200 180
试验曲线 回归曲线
则 c 19kP a
抗剪强度（kPa）
160 140 120 100 80 60 40 20 0 0 50 100 150 200 250 300 350 400