边坡的讲座2岩土材料的抗剪强度理论和设计指标
岩质边坡岩体节理结构面抗剪强度的确定方法
岩质边坡岩体节理结构面抗剪强度的确定方法作者：刘远亮韩佳泳徐标来源：《城市建设理论研究》2013年第31期摘要：在岩质边坡地质勘察工作中，岩体节理结构面的抗剪强度是岩质边坡勘察要确定的重要参数，而节理结构面抗剪强度的确定一直是该领域的技术难题，本文将提出一种新的、操作性强的方法，利用抗圧试验求取节理结构面抗剪强度，并应用到实际边坡勘察工作中，实践证明，通过该方法确定的结构面抗剪强度更接近实际情况并更具有实用意义，而且操作、计算方便，对类似的边坡工程有一定参考价值。
关键词: 地质勘察；节理结构面；抗剪强度中图分类号：U213.1+3文献标识码：A引言结构面是岩体中力学强度较弱的部位或岩性相对软弱的夹层所构成岩体的不连续面，包括了一切的地质分离面。
不同的结构面，其力学性质不同、规模大小不一。
节理是岩石中的裂隙，其两侧岩石没有明显的位移。
地壳上部岩石中最广泛发育的一种断裂构造，而岩体节理结构面抗剪强度是岩质边坡地质勘察工作要确定的重要力学参数，也是影响边坡稳定性的重要因素之一，因为边坡岩体的破坏通常大多是沿结构面发生破坏的，符合―最弱环节‖原理。
目前如何求取节理结构面抗剪强度一直是工程界的技术难题。
节理结构面抗剪强度常用的求取方法主要有以下3种：(1)根据试验(原位剪切试验或室内直剪试验)分析选取。
(2) 按规范或估算法选取。
规范主要有国标、水利及铁路等行业规范标准等。
(3)利用极限平衡法或数值分析进行反演确定。
岩体节理结构面抗剪强度确定方法本文提出一种新的方法，利用―抗圧试验求取节理结构面抗剪强度‖。
1、计算原理：在岩石单轴抗压强度试验中，有大量的试验块体在轴向应力作用下未产生抗压性碎裂破坏，而是沿着岩石的节理面滑动分离成二块（见图1），这类破坏模式计算的抗压强度并不是真正的岩石单轴抗压强度，其数值与典型碎裂破坏模式的抗压强度严重偏小，不宜参加抗压强度标准值的统计计算。
而利用这类破坏模式的实验数据，可求得沿节理面滑动的抗剪强度，即节理结构面的抗剪强度。
岩土力学课件--土的抗剪强度-第9章
应力圆与强度线相离： τ<τf 应力圆与强度线相切： τ=τf
应力圆与强度线相割： τ>τf
弹性平衡状态 极限平衡状态 破坏状态 14
莫尔－库仑破坏准则
强度线
• 莫尔应力圆与库仑强度线相切的应力状态作为 土的破坏准则
(目前判别土体所处状态的最常用准则) 15
莫尔-库仑强度理论表达式－极限平衡条件
1 3 3
3
3
33
3、试验类型 ❖ 固结排水试验（CD试验） cd 、d 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） ccu 、cu 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；
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
关闭排 水阀
3
直剪试验：通过试验加荷 的快慢来实现是否排水。
3
使试样在3～5min之内剪破，
称之为快剪
△ 3
3 3
3 △
41
△
3
有效应力圆
总应力圆
u=0
3
3 3
cu
A
B
C
3
uA
3A
滑动摩擦
滑动摩擦角 u
粗粉 细砂 中砂 粗砂
30
20 0.02 0.06
0.2 0.6
2
颗粒直径 (mm)
由颗粒之间发生滑动时 颗粒接触面粗糙不平所 引起，与颗粒大小，矿 物组成等因素有关
7
（2）咬合摩擦
05--岩土材料的抗剪强度理论和设计指标
f ccu ctancu
(7.4)
式中：c 为在荷载发生变化前破坏面上的有效应力；ccu 和cu 为土的固结不排 水粘聚力和内摩擦角。
岩土材料的抗剪强度和设计指标
土的抗剪强度理论; 岩体的抗剪强度理论; 抗剪强度的设计指标
岩体抗剪强度有关问题的讨论
岩体抗剪强度的理论和经验方法； 节理连通率的确定方法； 软弱夹泥层的抗剪强度
p pe
tgt
抗剪强度的室内试验
三轴和直剪试验
• 不固结不排水试验（不固结快剪），即“Q剪”，c uu ， φuu • 固结排水试验（快剪） ，即“S剪”，c'd ，φ'd或c'，φ' • 固结不排水试验（不固结快剪） ，即“R剪”，ccu ，φcu
原位抗剪强度试验
粘性土 - 测定固结不排水强度qcu • 十字板剪力仪 • 静力触探 • 旁压仪
原状样
粘粒含量 胶粒含量
c
土样
(% )
(% )
(k P a)
()
8#
49
0#
50
Q 88#
41
36
89
1 4 .3
39
45
7 .4
32
60
7 .4
地基快速开挖； 软土地基快速填筑； 饱和粘性土边坡库水位骤降
土的孔隙水压力
稳定和不稳定渗流的基本方程
x
(Kx
h) x
y
(K y
h) y
1 1 e
e t
太沙基固结理论
1 1
e
e
mv
p
mv
(p
u)
cv
(
2u x2
2u y2
)
土的抗剪强度指标及其工程应用
土的抗剪强度指标及其工程应用剪切强度是土体受到剪切变形和破坏作用时所能承受的最大剪切应力。
常用的剪切强度指标有摩擦角和剪切强度参数。
摩擦角是指土体内部颗粒间的内摩擦角，可以反映土体的内聚力大小和颗粒间的摩擦特性。
剪切强度参数则是一种实验室测试中得到的参数，常用的有黏聚强度和摩擦角。
在实际工程中，土壤的剪切强度参数是通过室内试验测试或现场地质勘探得到的。
剪切模量是土体抵抗剪切变形的能力。
在土体受到剪切作用时，会产生剪应力和剪切应变，剪切模量可以反映土体的刚度和抵抗变形的能力。
同时，剪切模量还可以用于分析土体的稳定性和变形行为。
常用的剪切模量指标有弹性模量、切变模量和泊松比等。
这些指标一般通过室内试验或现场观测得到。
土的抗剪强度指标在工程应用中具有重要的意义。
首先，它们是土力学研究的基础指标，能够揭示土体的内部性质和变形特性，为土体的工程行为提供理论基础。
其次，土的抗剪强度指标在土木工程设计中应用广泛。
例如，在地基处理和土体加固中，需要根据土壤的抗剪强度指标来设计合理的加固措施；在土的承载力分析和地基基础设计中，需要根据土壤的剪切强度和剪切模量来确定地基的稳定性和变形特性；在土石坝的设计和施工中，需要通过剪切强度参数和剪切模量来评估土体的稳定性和变形行为。
综上所述，土的抗剪强度指标是土力学研究和土木工程设计中非常重要的指标。
它们可以揭示土体的内部性质、变形特性和工程行为，为土木工程的设计提供理论基础和技术支持。
因此，在实际工程中，需要充分考虑土体的抗剪强度指标，并结合具体工程情况进行合理的设计和施工。
土体破坏与土的抗剪强度理论
（1）e> ek ，松散 ，剪缩；（2）e< ek ，紧密，剪胀
高压下无粘性土的剪切特性
土的抗剪强度 及破坏理论
岩土材料的屈服、强度、破坏
• 1、屈服： • 材料受力后，内部应力达到一定程度，材料内部的晶格与 晶格之间开始在最大应力作用面上产生错动或滑移（塑性 变形的开始）。 • 2、强度 • 材料或杆件对荷载的抵抗能力。 • 3、破坏 • 指材料或杆件在荷载作用下发生断裂或因较大的塑性变 形而不能正常使用。 • 屈服、破坏是一种现象，强度是一个控制界限。长期以 来，人们根据对材料破坏现象及机理的认识和分析，提 出了一些科学假设，作为工程安全的控制标准。这就是 破坏准则或强度理论。
f c tan
1 3
2
c
O
3
1f
c ctg
1 3
2
莫尔-库仑强度理论表达式 ：应力表达式
1 f 3 f
3tg 45 2c tg 45 2 2 2 1tg 45 2c tg 45 2Mises)理论 4、德鲁克(Drucker)-普拉 格(Prager)理论 1952年，应变能
( 1 2 ) 2 ( 2 3 ) 2 ( 3 1 ) 2 6 K 2
与土有关的常 系数
1913年，应变能
I1 J 2 K 0
判断破坏可能性
由σ1计算σ3f 比较σ3与σ3f σ3>σ3f 弹性平衡状态 σ3=σ3f σ3<σ3f 极限平衡状态 破坏状态
O 3 3f
c
3
1
(1 + 3)/2 = 常数：圆心保持不变：
双剪强度理论课件
与断裂力学结合
与流体力学结合
将双剪强度理论与断裂力学理论相结 合，研究材料的损伤和断裂行为。
将双剪强度理论与流体力学理论相结 合，研究流体与固体界面的相互作用 。
与弹塑性理论结合
将双剪强度理论与弹塑性理论相结合 ，研究材料在不同应力状态下的行为 。
双剪强度理论在未来的应用前景
结构安全评估
利用双剪强度理论对结构的安全 性进行评估，提高结构的安全性
。
模型的求解
01
02
03
解析解法
对于简单的模型，尝试使 用解析方法求解方程，得 到明确的解。
数值解法
对于复杂的模型，采用数 值方法进行求解，如有限 元法、有限差分法等。
软件应用
使用专业的数学软件，如 MATLAB、Python等，进 行模型的数值求解。
模型的验证与修正
验证数据
使用实验数据或实际工程数据 对模型进行验证，检查模型的 预测结果与实际结果的符合程
和可靠性。
灾害防控
利用双剪强度理论对灾害进行预测 和防控，降低灾害对人类社会的影 响。
新材料研发
利用双剪强度理论对新材料的力学 性能进行预测和优化，促进新材料 的发展和应用。
双剪强度理论的实
05
际案例分析
岩土工程中的双剪强度理论应用案例
总结词
岩土工程中，双剪强度理论的应用主要涉及边坡稳定性分析、地基承载力评估以及地下 工程开挖等。
04
双剪强度理论的未
来发展
双剪强度理论的改进方向
完善理论模型
进一步研究双剪强度理论 的数学模型，提高模型的 准确性和适用性。
引入先进技术
利用数值模拟、人工智能 等技术手段，对双剪强度 理论进行更深入的研究和 验证。
岩质边坡岩体抗剪强度参数选取方法
2020年第19卷第5期2020195Industrial &Science Tribune 岩质边坡岩体抗剪强度参数选取方法□杨立建王小元施晓文杜鹏飞【内容摘要】由于核电厂对厂址条件要求的特殊性，各核电厂址都或多或少的存在着岩质边坡问题，边坡岩体抗剪强度参数是边坡稳定性计算分析的重要基础，选取合适的参数进行边坡设计，对电厂的安全十分重要。
本文对岩质边坡稳定性计算中岩体抗剪强度的获取方法进行了综述，对各方法的适用范围、优缺点进行了总结。
以某核电厂岩质边坡为例，采用多种方法综合确定岩体抗剪强度参数，并进行了稳定性计算，结果表明：采用多种方法综合确定岩体抗剪强度参数是合理和可靠的。
【关键词】岩质边坡；抗剪强度；稳定性计算；参数选取【作者单位】杨立建，王小元，施晓文，杜鹏飞；中国核电工程有限公司在核电厂的建设中，各核电厂址都或多或少的存在着岩质边坡的问题，边坡岩体抗剪强度参数是边坡稳定性计算分析的重要基础，强度参数的正确性、合理性直接影响计算结果的准确性。
由于岩体具有各向异性、不连续和非均匀等特点，以及岩体结构的复杂性，使得岩体抗剪强度的确定一直是一个难题。
本文将对几种常用的岩体抗剪强度参数确定方法进行介绍，总结各方法的适用范围和优缺点，并以某核电厂岩质边坡为例，选取岩体抗剪强度参数，进行稳定性计算。
一、参数确定方法对于岩体抗剪强度参数，目前常用的确定方法主要包括现场试验法、规范BQ 估算法、经验公式、反演分析法、工程地质类比等［1 10］，其中经验公式比较常用的有Hoek －Brown 经验公式、吉格法、费辛柯法等，以下对这几种方法进行介绍。
（一）现场试验法。
现场试验是指岩体直剪试验［11］，能直接获得岩体抗剪强度指标，适合于具有现场试验条件的各类岩体边坡。
该方法的优点是取得的岩体抗剪强度指标最为直接，也比较可靠，缺点是试样制备难度大、试验设备运输安装及整个试验过程费时费力、耗资较大等问题。
岩土体稳定理论章2土抗剪强度课件
排水式排中气C，为因孔此隙流V体s 的压V缩v ，性，即n ：为土样的孔隙率。由于土样不允许
C s V (3 u 3 ) C n u V 3
2024/7/23
9
u3
1 1nC
•3
B3
Cs
式中 B——为围压增量 3 作用下的孔隙压力系数；
它是 C Cs 及 n 的函数。
效应力原理。——土的变形和强度性质是由有效应力支配的。
=-u
2024/7/23
2
2.1.2 土的有效应力一般表达式
自然界中的土多以三相土为其普遍存在情况，二相土只是其特例。为 了表明一般土中的总应力，孔隙压力与有效应触的土颗粒的微观模型进行 分析。图中F为总断面积，Fs为土颗粒接触面积，Fw、Fa分别为孔隙中水和 气同土颗粒的接触面积，设σs、uw、ua分别为外荷重P作用下产生的粒间 平均接触应力、平均孔隙水压力和平均孔隙气压力，若不考虑颗粒间分子 力等作用，则由断面上力的平衡条件有
a x (1 a )u R A
式中 A、R—分别代表土颗粒间的吸力和斥力与总断面积的比值。
2024/7/23
5
同样不考虑 a ，并令 g a ，则式(4—4)变为
guRA
得饱和细粒土有效应力为
' u(RA)
从上式看出，饱和细粒土的有效应力表达式与饱和粒状土的表达 式不同，它是粒间应力和分子力的综合作用。
2024/7/23
15
上述孔隙压力的表达式设有考虑中主应力 2 值。 Henbkel 用正常固结威尔德粘土作三轴饱和不排水压缩与伸长 试验，发现压缩试验的 Af 0.94 ，而伸长试验的 Af 1.28 ，两者相差很 大。因此，在 1960 年他提出考虑中主应力的影响，采用应力不变量 或八面体应力的变化 oct和 oct 来确定饱和土的孔隙压力方程，即
土力学之土的抗剪强度及其参数确定
土力学之土的抗剪强度及其参数确定土的抗剪强度是土力学中的重要参数之一，用于描述土体抵抗剪切应力的能力。
土的抗剪强度参数的确定需要考虑土体的物理性质、结构特征以及应力应变关系等因素。
一、土的抗剪强度的定义及简述土的抗剪强度是指在外部施加作用力（剪切应力）下，土体抵抗变形产生的剪切应变的能力。
一般来说，土体内的剪切应力可被分为两个分量：正应力（垂直于剪切面的作用力）和剪应力（平行于剪切面的作用力）。
土体的抗剪强度可以用剪应力与正应力的比值来表示。
土的抗剪强度可通过下列几种方式进行确定：1.直剪试验：直剪试验是最常用的测试土体抗剪强度的方法之一、在直剪试验中，通过施加垂直和平行剪切面的正应力，在一定的剪切速率下测量剪切应力与正应力的关系。
通过实验数据可以得到土体的抗剪强度参数。
2.土压力计试验：通过在土体中插入测量设备，如土压力计、陀螺式测斜仪等，测量垂直于剪切面的正应力和剪应力，从而计算土体的抗剪强度。
3.环剪试验：环剪试验是一种应用于饱和土的试验方法，通过测量环剪试件在应变恢复下的剪应力和正应力，计算土体的抗剪强度。
4.塑性指数试验：土体的塑性指数试验也可以用来间接推算土的抗剪强度。
通过测量土体在不同水分含量下的变形特性，计算土壤塑性指数，从而得知土的剪切强度。
二、土的抗剪强度参数的确定土的抗剪强度参数包括内摩擦角（φ）和剪切强度指数（C）。
内摩擦角是衡量土体粒子内摩擦阻力的参数，剪切强度指数是衡量土体的整体抗剪强度的参数。
内摩擦角的确定可以通过直剪试验等实验方法得到。
在直剪试验中，通过分析剪切应力与正应力之间的关系，可以得到剪切线斜率的正切值，即为内摩擦角的正切值。
内摩擦角的具体数值可以根据土壤类型和试验条件进行确定。
剪切强度指数是一个比较复杂的参数，通常需要通过直剪试验等实验方法来测定。
在直剪试验中，通过测量不同正应力下的剪应力和正应力的关系，可以计算出剪切强度指数。
剪切强度指数的具体数值也需要根据具体的试验条件来确定。
边坡岩体抗剪强度计算参数取值方法的探讨
周 庆 华
（ 州勘 察 工 程 公 司） 惠
摘 要 ： 边坡 岩 体抗 剪 强度 参数 是影 响 边坡 稳定 性 的主要 地 质 因素之 一 。 中总 结 了确 定岩 体 文 抗 剪 强度 参数 的 常 用方 法 和影 响参 数 选取 的主要 因素 ， 出岩体 抗 剪 强度 参 数 的确 定 应采 用 多种 指
（） １ 真值 。 值是 某 一岩 体或 试件 客 观存 在 的抗 真 剪 强度 真实 值 。
剂 ， 其 嵌 人 蒙 脱 石 层 间 ， 得 到 层 间 距 ｄ 值 达 将 可
３ ５ｒ ． ９ ｍ的柱撑 蒙 脱 石 ， ｉ 这一 结 果 已达 到 目前 国内采 用 相 同方法 的领 先水 平 ［ 。 ６ ］ （ ） 撑 蒙 脱 石 产 品 的 比 表 面 积 也 从 原 土 的 ３柱 ３ ． ｍ ｇ 大 到Ｓ Ｔ ０ ． ｍ ｇ 且 热 稳 定性 良好 １６ ／ 增 Ｒ 一４ ９ １ ／ ， （ ３ ℃ ９ ． ｍ ｇ Ｓ。 一 ３ ４ ３ ／ ） 这 些 指 标 Ｓ。 一３ ７ ８ ／ ， ５ ℃ ７ ． ｍ ｇ ， 。 。 与 国 内 领 先 水 平 （ Ｒ一 ３ １ ０ ／ ｓ。 一 ３ ０ ４ Ｓ Ｔ ５ ． ｍ ｇ， 。℃ 。 ５． ｍ ／ ， ℃ ４ ． ｍ ｇ Ｃ相 比 ， ｇ ｓ。 一３ ８ ８ ／ ）６ 。 ３ 均有 较大 的 提高 。 （） ４ 试验 中得 到 的 柱 撑 蒙 脱石 产 品性 能 的表 征 尚需做 更多 的工作 ， 待 于 以后 进 一 步完 善 。 有
Ｚ ｏ ｎ ｈ ａ ｈ ｕ Ｑｉｇ ｕ
（ ｉｈ ｕ Ｃｏ ｐ ｒ ｔｏ ｆＩ ｖ ｓ ｉ ａ ｉ ｎ Ｅｎ ｉ ｅ ｒｎ Ｈｕ ｚ ｏ ｒ ｏ ａ ｉ ｎ ｏ ｎ ｅ ｔ ｔｏ ｇ ｎ ｅ ｉ ｇ，Ｈｕ ｚ ｏ ｇ ｉｈ ｕ，Ｇｕ ｎ ｄ ｎ ） ａ ｇ ｏ ｇ
[资料]岩土力学课件--第五章 土的抗剪强度-PPT课件
![[资料]岩土力学课件--第五章 土的抗剪强度-PPT课件](https://img.taocdn.com/s3/m/993594d2aef8941ea76e055b.png)
E 2 2 2 6 ( ) ( ) ( ) w 1 2 2 3 1 3 f 1 v
E——材料的弹性模量 ——材料的泊松比 v w f ——畸变能的极限值 ， w f ( I )( I ) f 1 1 1 2 3 3．莫尔——库伦理论 式中
3
1 3
(5-7)
( 1 sin ) ( 1 sin ) 2 c cos
1
岩土力学又因 故得源自2 sin 1 cos 1 sin 1 sin 1 sin 1 sin
1 3
1 sin 1 sin 2 c 1 sin 1 sin
若 c 0，即对洁净的砂土，则有
当
时，
2 tg 3 1 4 2 tg 2 3 1 4 2
0
2 c 1 3
2019/2/23
岩土力学
滑前边坡
原地面
滑动面 滑动面 图5-1 土坡滑动 图5-2 地基失稳
2019/2/23
岩土力学
二、工程中常见的强度问题 （1）土作为土工结构物的稳定性问题 如人工筑成的路堤，土坝的边坡以及天然土坡等的稳定性问 题。 （2）土作为工程结构的环境的问题 即土压力问题。这和边坡稳定问题有直接联系，若边坡较陡 不能保持稳定，又由于场地或其他条件限制而不允许采用平缓边坡 时，就可以修筑挡土墙来保持力的平衡。这类工程问题如挡土墙、 桥台、地下隧道等。 （3）土作为建筑物的地基问题，即地基承载力的问题。 三、土的抗剪强度测试方法 室内试验：应力状态被改变，取土过程受到干扰 原位测试：精度不高
（5-7）′
常用岩体结构面抗剪强度参数经验取值范围
常用岩体结构面抗剪强度参数经验取值范围岩体结构面抗剪强度参数是评估岩体稳定性和进行岩体力学分
析的重要参数之一。
本文旨在总结常见的岩体结构面抗剪强度参数的经验取值范围，为岩体工程设计和岩体力学分析提供参考。
首先，常用的岩体结构面抗剪强度参数包括摩擦角、内摩擦角、剪切强度和黏聚力等。
其中，摩擦角和内摩擦角是描述岩体结构面摩擦性质的参数，剪切强度和黏聚力则是描述岩体结构面抗剪性质的参数。
摩擦角是指岩体结构面上两个面之间的摩擦性质，通常取值范围在20-45度之间。
内摩擦角是指岩体结构面内部的摩擦性质，通常取值范围在30-60度之间。
剪切强度是指岩体结构面抵抗剪切破坏的能力，通常取值范围在0.5-10MPa之间。
黏聚力是指岩体结构面在没有外力作用下的抵抗能力，通常取值范围在0.1-5MPa之间。
除了上述常见的参数，还有一些衍生参数也常被使用，如摩擦角比、黏聚力比等。
需要注意的是，不同类型的岩石和不同的岩体结构面具有不同的抗剪强度参数取值范围，因此在实际工程设计和力学分析中应根据具体情况选取合适的参数。
同时，经验取值范围仅供参考，实际取值需要结合实验和场地观察等综合因素进行确定。
- 1 -。
岩土工程中的土体抗剪强度指标
岩土工程中的土体抗剪强度指标岩土工程是土力学与岩石力学的交叉学科，研究土体和岩石的物理力学性质以及不同工程条件下的变形和破坏规律。
其中，土体抗剪强度指标是评估土体抗剪性能的重要参数之一。
本文将介绍岩土工程中的土体抗剪强度指标，包括常用的评价方法和相关测试。
一、抗剪强度的定义与意义抗剪强度是指土体在受到剪切力作用下的抗力大小，通常用剪切强度或剪切强度指标来表示。
它是岩土工程设计与施工中必须考虑的重要参数，能够直接反映土体的抗剪性能和承载力。
了解土体的抗剪强度可以指导工程设计和施工，保证土体的稳定性和安全性。
二、常用的剪切强度指标1. 无侧限抗剪强度（Co）无侧限抗剪强度是指土体在没有正应力偏差时的抗剪强度。
常用的测试方法有直剪试验和囚尊试验。
直剪试验常用于细粒土，利用设备将土体切割成两个相等的部分，施加垂直于切面的剪切力，通过测量抗剪强度指标来评估土体的抗剪强度。
囚尊试验适用于粗粒土，利用容器装载土体样本，给定侧向约束力，施加剪切力，测量土体的抗剪强度。
2. 内摩擦角（φ）内摩擦角是指土体内部发生剪切破坏时的抗剪强度。
常用的测试方法有直剪试验和三轴试验。
直剪试验通过施加剪切力来测量土体的抗剪强度，同时得到内摩擦角。
三轴试验将土体样本置于三轴装置中，施加轴向力、侧向力和剪切力，通过测量不同应力状态下的应变变化，得到抗剪强度和内摩擦角。
3. 集料抗剪强度（C）集料抗剪强度是指颗粒间的抗剪强度。
常用的测试方法有直剪试验和承载力试验。
直剪试验通过施加剪切力，测量集料内部的抗剪强度。
承载力试验通过放置集料在装置中，通过加载测试集料的抗剪强度。
三、抗剪强度的影响因素土体的抗剪强度受多种因素的影响，包括土体类型、粒度分布、含水率、固结应力等。
其中，土体类型和粒度分布对抗剪强度的影响最为显著。
黏土含水量对抗剪强度的影响也很大，通常情况下，在一定含水率范围内，随着含水率的增加，抗剪强度呈下降趋势。
固结应力是指土体承受的应力，它对抗剪强度有明显的影响，固结应力越大，抗剪强度越高。
土的抗剪强度试验与指标课件
地基稳定性分析的方法包括极限平衡 法和有限元法等，这些方法都需要考 虑土的抗剪强度指标，如摩擦角和内 聚力。
边坡稳定性分析
边坡稳定性分析是岩土工程中的一项重要任务，它涉及到边坡的滑移、崩塌等灾害 的发生。
边坡稳定性分析的方法包括极限平衡法和有限元法等，这些方法同样需要考虑土的 抗剪强度指标。
边坡稳定性分析需要考虑多种因素，如边坡的几何形状、土的类型、地下水位、地 震作用等，这些因素都会影响边坡的稳定性。
的天然湿度。
加荷
在土样上施加垂直压力，使其
产生剪切位移。
04
记录数据
记录剪切力、剪切位移、土样
变形等数据。
05
结果整理
根据试验数据绘制应力-应变曲
06 线，并计算土的抗剪强度参数。
试验结果分析 01 02
03 土的抗剪强度指标
内摩擦角
01
02
03
04
定义
影响因素
意义
测Байду номын сангаас方法
粘聚力
定义
。
影响因素
密度和压实度
土体的密度和压实度对抗剪强度具有 重要影响，密度和压实度越高，抗剪 强度越大。
法向应力
土体受到的法向应力也是影响抗剪强 度的重要因素，法向应力越大，抗剪 强度通常越高。
抗剪强度的测定方法
直接剪切试验
三轴压缩试验 无侧限抗压试验
02 直接剪切试验
试验原理
直接剪切试验是通过施加垂直压 力，使土样在剪切面上产生相对 位移，以测定土的抗剪强度的方
05 抗剪强度试验的局限性
试验条件与实际条件的差异
试验中土样的取样、制备和养护过程 与实际土体的自然状态存在差异，这 可能影响土的抗剪强度。
讲义总结岩土工程土体抗剪强及震动液化PPT教案
第24页/共96页
25
§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与强度理论
三、土的强度机理
3、粘聚强度
粘聚强度机理
粘聚强度影响因素
静电引力（库仑力） 地质历史
江水位差数米。
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§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与强度理论
二、工程中土体的破坏类型 2. 各种类型的滑坡
2000年西藏易贡巨型滑坡
黄崖沟
龙观嘴
乌江
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§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与强度理论
二、工程中土体的破坏类型 2. 各种类型的滑坡
2000年西藏易贡巨型滑坡
四、莫尔-库仑强度理论
5. 滑裂面的位置
1f
45°＋/2
与大主应力面夹角： α=45 + /2
四、莫尔-库仑强度理论 2. 极限平衡应力状态
f
•强度包线以内：任何一个面上的一对 应力 与 都没有达到破坏包线，不破坏； •与破坏包线相切：该面上的应力达到 破坏状 态； •与破坏包线相交：有一些平面上的应 力超过 强度； 不可能 发生。
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§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与强度理论
N T
T= Ntgφu
滑动摩擦
由颗粒之间发生滑动 时颗粒接触面粗糙不 平所引起，与颗粒大 小，矿物组成等因素 有关
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§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与强度理论
三、土的强度机理 2. 摩擦强度 tg
土的抗剪性及其指标
土的抗剪性及其指标土的力学性质指标
一、剪切破坏的实质
二、抗剪强度指标
抗剪强度联结力摩擦力
法向压力摩擦系数
=++=
三、抗剪强度指标的测定P——T A
σ1 —— τf 1
σ2 —— τf 2
σ3 —— τf 3
σ4 —— τf 4
σ5 —— τf 5
σ6 —— τf 6σ
τf τf =σ tan φ+C
三、抗剪强度指标的测定
τf =σ tan φ+C
τf =σ tan
φ
n 土的抗剪强度是由土的
内摩擦力σ tan φ和内聚力C
两部分组成的，内摩擦力
与剪切面上的法向压力σ成
正比，其比值为土的内摩
擦系数tan φ，粗粒土的内
聚力为零。
课程小结
n认识土体的剪切破坏，大部分的土体破坏都是剪切破坏；
n了解库伦对土体抗剪强度研究所做的贡献
n了解直接剪切试验的试验方法，掌握了通过剪切试验获取抗剪强
度指标的方法，总结归纳土的剪切定律。
n分析直剪试验的优缺点和适用情况。
思考一下
粗粒土和细粒土的抗剪强度表示式中，有什么区别？
THANKYOU
谢谢观看。
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岩体抗剪强度的理论和 经验方法
完整岩石的抗剪强度; 结构面的抗剪强度;
节理岩体的抗剪强度
摩尔 -- 库仑强度包线
ca (1 k )cr kc j
tana (1 k ) tanr k tan j
3
e
1
1 3
e
45- /2
摩尔 -- 库仑强度包线
岩桥沿某一方向强迫剪切的抗剪强度
Lajtai E Z. Strength of discontinuous rocks in direct shear. Geotechnique. 1969(2): 218-233
强 迫 直 剪 条 件 下 的 岩 桥 强 度
a
a
2
a
2
2
cos2 a sin 2
有效应力法 – 骨架不可压缩土库水位降落边坡稳定
地基快速开挖； 软土地基快速填筑；
饱和粘性土边坡库水位骤降
土的孔隙水压力
稳定和不稳定渗流的基本方程
h h 1 e (K x ) (K y ) x x y y 1 e t
太沙基固结理论
1 e mv p mv (p u) 1 e
《碾压式土石坝设计规范》 SL2742001
粘性土填土在施工期和库水位降落期的抗剪强度，在某些情况下也可用总应力法按下式 确定： 施工期
cu tanu
(5.14) (5.15)
库水位降落期
tanu ccu c
上二式中：为土体的抗剪强度；cu 和u 为不排水剪总强度指标；ccu 和cu 为固结不排水 为库水位降落前的法向有效应力。 剪总强度指标； c
e
ca (1 k )T0
tan a k tan j
强迫直剪条件下的岩桥强度
岩桥的破坏准则
f ccu c tancu
(7.4)
式中：c 为在荷载发生变化前破坏面上的有效应力；ccu 和cu 为土的固结不排 水粘聚力和内摩擦角。
岩土材料的抗剪强度和设计指标
土的抗剪强度理论;
岩体的抗剪强度理论;
抗剪强度的设计指标
岩体抗剪强度有关问题的讨论
岩体抗剪强度的理论和经验方法； 节理连通率的确定方法； 软弱夹泥层的抗剪强度
1 2
3 T0
3 T0
2 3 ( a ( a 2 4 a ) T0
a [T0 (T0 a )
强迫直剪条件下的岩桥强度
1 3
e
a [T0 (T0 a )
a T0
强迫直剪条件下的岩桥强度
1 3
• 不固结不排水试验（不固结快剪），即“Q剪”，c uu ，
φuu • 固结排水试验（快剪） ，即“S剪”，c'd ，φ'd或c'，φ' • 固结不排水试验（不固结快剪） ，即“R剪”，ccu ，φcu
原位抗剪强度试验
粘性土 - 测定固结不排水强度qcu
• 十字板剪力仪 • 静力触探 • 旁压仪 粘性土 - 测定有效内摩擦角
土的抗剪强度理论 和总应力法
摩尔－库仑强度准则
c tan e
抗 剪 强 度 特 征
正 常 固 结 土 和 超 固 结 土 的
伏斯列夫理论：
一条正常固结的强度直线Q 和一族平行的超固结强度直线
qf
p k gt pe pe
抗剪强度的室内试验
三轴和直剪试验
• 静力触探 • 标准贯入试验
土的孔隙水压力
稳定和不稳定渗流的基本方程
h h 1 e (K x ) (K y ) x x y y 1 e t
对于不可压缩土体, de=0
可以通过流网 确定渗流场
h h (Kx ) (K y )0 x x y y
静力平衡
fb
其中
{ }T ( x , y , xy )
f b T
式中
0, s
x 0
0 y
y x
本? ? 系
} { } { } { 0
水电水利边坡工程设计规范(送审稿)
7. 3. 5 对于粘性土边坡，在下列情况下也可使用不排水剪（三轴试验）或快剪强 度（直剪或现场原位试验）的指标进行总应力法分析： 1 对使用非饱和粘性土快速填筑的土坡，滑裂面上的抭剪强度应力f 按下式确 定：
f cuu tanuu
(7.3)
式中：为破坏面上总应力；cuu 和uu 为土的不固结不排水粘聚力和内摩擦角。 2 对在饱和粘性土上快速填方或开挖形成的边坡，滑裂面上的抭剪强度应力f 按下式确定
其中
{ } [C ]{ }
总应力法 – 饱和粘性土边坡的
地基快速开挖； 软土地基快速填筑； 饱和粘性土边坡库水位骤降
天生桥二级 排砂闸基坑开挖时的滑坡，1984.12.24
h
陈祖煜，1984年，“土石坝边坡稳定分析中的总应力法”， 水利水电技术，第9期, 1-6。 陈祖煜，1985年，“库水位骤降期土石坝坝坡稳定分析总应力 法 的计算步骤"，水利水电技术，第9期，30-32。
sin 2 a cos2
强 迫 直 剪 条 件 下 的 岩 桥 强 度
3 T0
2 3 ( a ( a 2 4 a )
1 2
2 1 ( a ( a 2 4 a )
1 2
3 T0
强 迫 直 剪 条 件 下 的 岩 桥 强 度
2u 2u u cv ( ) t x2 y2
孔隙水压力系数A和B
u B 3 A 1 3
3 3 B B[ A(1 )] 1 1
u B 1
比奥固结理论
h h 1 e (K x ) (K y ) x x y y 1 e t