地基土抗剪强度指标C、φ值的确定(实操分享)
土的抗剪强度试验 计算公式
土的抗剪强度试验计算公式土的抗剪强度是指土壤在受到外部剪切力作用下的抵抗能力。
它是评价土壤抗剪性能的重要指标之一，对土工工程设计和土壤基础的稳定性分析具有重要意义。
本文将介绍土的抗剪强度试验的计算公式，并探讨其在工程实践中的应用。
土的抗剪强度试验常用的计算公式是库仑公式。
该公式是根据实验数据统计得出的经验公式，能够较好地描述土壤的抗剪强度特性。
库仑公式的表达式如下：τ = c + σtanφ其中，τ表示土壤的剪应力，c表示土壤的内聚力，σ表示土壤的正应力，φ表示土壤的内摩擦角。
在进行土的抗剪强度试验时，首先需要准备试样。
试样通常采用直径为50mm、高度为100mm的圆柱形样品，并且需要保证试样的表面平整。
然后，将试样放置在剪切装置上，施加剪切力，测量剪切力和位移的关系，从而得到剪切应力和剪切变形的数据。
在进行试验时，需要注意以下几点。
首先，试样的制备应严格按照规定要求进行，以保证试样的质量和一致性。
其次，在施加剪切力时，应逐渐增加剪切力的大小，以免试样破坏过快。
最后，在测量剪切力和位移时，应使用准确的测量设备，并保证测量结果的可靠性。
通过实验测得的剪应力和正应力数据，可以利用库仑公式计算土壤的抗剪强度。
首先，根据试验数据绘制剪应力-正应力曲线，然后通过拟合曲线确定内聚力c和内摩擦角φ的数值。
最后，将c和φ代入库仑公式，即可计算出土壤的抗剪强度。
土的抗剪强度试验的计算公式可以应用于土工工程设计和土壤基础的稳定性分析。
例如，在岩土工程中，通过测定土的抗剪强度，可以评估土体的稳定性，为工程的设计和施工提供依据。
此外，在地基处理中，可以根据土壤的抗剪强度选择合适的加固方式，以提高地基的承载能力和稳定性。
土的抗剪强度试验是评价土壤抗剪性能的重要手段之一。
通过库仑公式的计算，可以得到土壤的内聚力和内摩擦角的数值，从而评估土壤的抗剪强度。
这一计算公式在土工工程设计和土壤基础的稳定性分析中具有广泛的应用前景。
通过合理的试验设计和准确的数据处理，可以为工程实践提供有力支持，保障工程的安全和可靠性。
土的抗剪强度指标的计算
土的抗剪强度计算公式是什么？
土的抗剪强度计算公式是：
其中φ为内摩擦角，c为土的粘聚力。
在以土的抗剪强度为纵坐标、剪切破坏面上的法向应力为横坐标的坐标系中，土的抗剪强度包线对横坐标轴的倾角。
通常以φ表示，即内摩擦角，是土的抗剪强度参数之一，其值与土的初始孔隙比、土粒形状、土的颗粒级配和土粒表面的粗糙度等因素有关。
可由土的直接剪切试验或三轴压缩试验测定，根据不同的试验方法和分析方法可得出总应力内摩擦角和有效应力内摩擦角。
土的抗剪强度的影响因素主要有土的组成、土的密实度和含水量、以及所受的应力状态等。
扩展资料
一般认为，有效应力强度指标宜用于分析地基的长期稳定性，而对于饱和软粘土的短期稳定间题，则宜采用不固结不排水试验或快剪试验的强度指标。
一般工程问题多采用总应力分析法，其指标和测试方法的选择大致如下：若建筑物施工速度较快，而地基土的透水性和排水条件不良时，可采用不固结不排水试验或快剪试验的结果。
如果地基荷载增长速率较慢，地基土的透水性不太小（如低塑性的粘土）以及排水条件又较佳时（如粘土层中夹砂层），则可以采用固结排水试验和慢剪试验指标；如果介于以上两种情况之间，可用固结不排水或固结快剪试验结果。
由于实际加荷情况和土的性质是复杂的，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，因此，在确定强度指标时还应结合工程经验。
常规试验方法所得到的非饱和压实土抗剪强度指标是综合的指标，其中包含了试验时不饱和状态对抗剪强度指标的贡献。
含水状态变化对压实土抗剪强度指标具有显著的影响，设计时必须充分考虑压实土含水状态变化来选取合理的抗剪强度指标。
其机理可用非饱和土理论解释；基质吸力对吸附强度的影响是非线性的。
最新地基土抗剪强度指标Cφ值的确定
地基土抗剪强度指标Cφ值的确定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+σtanφ2. 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）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Φ2.4.2 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3.3 岩石结构面的抗剪强度指标经验数据(1)岩体结构面的抗剪强度指标宜根据现场原位试验确定。
土的抗剪强度指标
土的抗剪强度指标土的抗剪强度是土体在受到剪切力作用下能够抵抗破坏的能力。
它是土体的重要力学性质之一，用以描述土体抵抗剪切破坏的能力大小。
土体的抗剪强度受到多种因素的影响，包括土体类型、土结构、颗粒大小、含水量、固结状态等。
土体的抗剪强度可以通过剪切试验来测定。
在剪切试验中，应用剪切力作用于土样上，并测量剪切应力与剪切变形之间的关系，以确定土体的抗剪强度参数。
常用的土体抗剪强度指标有以下几种：1.摩擦角（φ）：摩擦角是描述土体内部颗粒之间的摩擦力大小的指标。
它表示土体在受到剪切力作用下，颗粒之间能够抵抗剪切破坏的能力大小。
摩擦角是土体抗剪强度的主要指标，常用于描述非饱和土、粘性土和黏性土的抗剪强度。
2.内聚力（c）：内聚力是描述含有粘性物质的土体抵抗剪切破坏的能力大小的指标。
内聚力是由于土体中吸附水分、胶结物质的存在而产生的内聚作用，与土体的粘聚力和表面张力有关。
内聚力通常用于描述粘性土和黏性土的抗剪强度。
3.剪切强度参数（c'和φ'）：当土体处于饱和状态时，土体的抗剪强度可用剪切强度参数c'和φ'来表示。
剪切强度参数c'表示土体的内聚力，即无论剪切面上的剪切应力多小，土体都能够保持稳定。
剪切强度参数φ'表示土体的摩擦角，即土体在剪切面上具有一定的摩擦阻力。
4.渗透剪切强度（c'p和φ'p）：当土体处于非饱和状态时，土体的抗剪强度表现出与饱和土不同的特性。
非饱和土的渗透剪切强度参数c'p和φ'p与剪切强度参数c'和φ'不同，它们分别表示非饱和土的渗透剪切内聚力和渗透剪切摩擦角。
在实际工程中，土体的抗剪强度是一个重要的参数，用于评估土体的稳定性和承载力。
在土方工程、地基工程、岩土工程等领域中，土体的抗剪强度参数通常被用于计算土体的承载能力、确定土体的稳定坡度和坝体形状等。
总结起来，土体的抗剪强度指标主要包括摩擦角、内聚力、剪切强度参数以及渗透剪切强度参数。
三种土的抗剪强度指标试验方法
建材发展导向2018年第07期10土的抗剪强度指土体对外加荷载产生的剪应力的极限抵抗能力，包括内摩擦力和内摩擦角。
在工程实践中，根据土的抗剪强度的大小，确定建筑物地基所能承载的最大荷载。
通常反映为土工构造物的稳定性问题，挡土墙、地下结构等周围土体的土压力问题，以及地基承载力问题。
测定土的抗剪强度指标的试验有多种，主要包括室内试验和原位试验。
土的抗剪强度受多种因素的影响，包括土体矿物组成、含水量、土体结构、原始密度等，所以准确测定土的抗剪强度具有一定难度，在试验中必须保证所测的土体试样的应力条件和排水情况接近于实际状态。
就目前所有土的抗剪强度的检测试验中，剪切试验能较好地模拟土体在实际工程中受力情况，常用的室内试验包括直接剪切试验、三轴压缩试验和无侧限抗压强度试验。
1 直接剪切试验直接剪切试验较为简单，由于直剪仪的构造不能任意控制试样的排水情况，为了考虑到实际情况，分为快剪、固结快剪和慢剪三种方法来模拟实际工程中的排水条件。
1.1 试验步骤快剪试验。
试验是在试样上施加竖向力后，立即施加速率为0.8mm/min 的水平剪应力。
由于剪切速率较快，可近似认为试验过程中没有排水固结，得到的抗剪强度指标用C q 和φq 表示。
固结快剪试验。
首先在试样上施加竖向力后，经充分排水固结后，在不排水的条件下施加速率为0.8mm/min 的水平剪应力，近似模拟不排水剪切过程，得到的抗剪强度指标用C cq 和φcq 表示。
慢剪试验。
慢剪试验与直剪、固结快剪试验一样先在试样上施加竖向力，然后使试样充分排水固结，再以速率小于0.02mm/min 的水平剪切力，整个过程中试样始终保持充分排水和形变状态，得到的抗剪强度指标用C s 和φs 表示。
1.2 试验特点直接剪切仪具有构造简单、设备简单、操作方便等优点，三种土的抗剪强度指标试验方法陆锦宇（重庆交通大学国际学院 土木工程系，重庆 400074）摘 要：针对土的抗剪强度介绍了三种常用的试验方法，包括直接剪切试验、三轴压缩试验和无侧限抗压强度试验，分析各试验的特点，为土工建筑物的稳定性提供了土的强度指标。
土的抗剪强度检测试验方法与结果比较
结束语
综上所述,测试土的抗剪强度参数的方法很多, 在土工设计计算中,剪切试验方法及其指标的具体 选用,应紧密结合工程类别,大致判定影响工程安全 和经济的主要土层,全面考虑工程土体的透水性、 含水率、受荷情况、应力分布及排水条件等因素, 尽可能地选择与其固结排水条件相一致的剪切试 验方法及其强度指标。只有这样,才能保证建筑物 修建得既安全可靠又经济合理。
缺点：（1）受力轴对称；（2）实验较为复杂 三轴试验的结果还是比较可靠
三轴压缩仪是土工试验不可缺少的仪器设备
三、无侧限抗压试验
无侧限仪
无侧限抗压
强度试验是周围 压力σ3=0（无侧 限）的一种特殊 三轴压缩试验， 又称单轴试验， 该试验多在无侧 限抗压仪上进行, 其结构示意图如 图-2（a）
无侧限抗压强度试验过程请参见动画演示
2 固结快剪(CQ) 与固结不排水剪(CU)
固结快剪(CQ) 与固结不排水剪(CU) 试验用于模拟土 体在自重或正常荷载下已充分固结,而后荷载突然增加 的情况。CQ 与CU 的结果是否一致同样也取决于土 体的渗透性大小。对于砂土,直剪仪的固结快剪相当于 三轴排水剪。在实际工程中,当建筑物在施工期间已排 水固结,但竣工后有大量或突发荷载施于其上时,可采 用固结快剪或固结不排水剪指标。
设土样破坏时由活塞杆加在土样上的垂直压力为 Δσ1 ，则土样上的最大主应力为σ1f=σ3+Δσ1，而最小主 应力为σ3f。由σ1f和σ3f可绘制出一个莫尔圆。
对于c,φ值的讨论和认识
收稿日期：２０１８０８０９ 作者简介：谢 潇（１９９２），女，硕士
第２０４４１卷８年第１２０９期月 谢 潇：对于 ｃ，φ值的讨论和认识１ 内部因素
影响 ｃ，φ值的内部因素包括土体的含水率、干密度、结构、颗 粒形状、级配、矿物成分等。
（１．陕西省土地工程建设集团责任有限公司，陕西 西安 ７１００７５； ２．陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司，陕西 西安 ７１００７５； ３．国土资源退化及未利用土地整治工程重点实验室，陕西 西安 ７１００７５； ４．陕西省土地整治工程技术研究中心，陕西 西安 ７１００７５）
摘 要：粘聚力 ｃ和内摩擦角 φ是岩土体的两个非常重要的参数，在工程设计中得到了广泛的应用。ｃ，φ分别代表着岩土体的摩
２．２ 三轴剪切试验
三轴剪切试验即三轴压缩实验，三轴仪组成见图 ３。据固结
和排水条件的差异，试验可分为以下三种： 不固结水排水剪试验（ＵＵ）：试验过程中，关闭压力室的排水
阀门，保持 没 有 水 排 出，可 测 得 孔 压 的 变 化。固 结 不 排 水 试 验
土体含水率发生 变 化，会 使 得 结 合 水 膜 厚 度 发 生 变 化，并 且 对颗粒之间的摩擦强度有影响。当土体含水率增大时，结合水膜 增厚，同时减小土 颗 粒 之 间 的 摩 擦。据 以 往 的 研 究 成 果，随 着 含 水率的增大，粘聚力和内摩擦角均呈减小的趋势。且含水率对粘 聚力的影响明显，对内摩擦角的影响较小［３］。
擦强度和粘结强度，虽然这两个参数是由试验得出的曲线人为定义的，但土的粘结强度和摩擦强度是真实存在的，因而这两个参
数具有其实际意义。从 ｃ，φ的含义、确定方法、影响因素和两者之间的联系对土体的粘聚力和内摩擦角进行了讨论。
土的剪切试验和强度指标
工程常识之土的剪切试验和强度指标1、直接剪切试验在直剪仪中分别施加不同竖向压力，然后分别对施加水平剪切力进行剪切，求得破坏时的剪应力τ，根据库仑定律确定土的抗剪强度参数：内摩擦角ψ和黏聚力c。
试验方法分三种：（1）快剪Q（Quick shear）：在试样上施加垂直压力后，立即加水平剪切力。
在整个试验中，不允许试样的原始含水率有所改变（试样两端敷以隔水纸），即在试验过程中孔隙水压力保持不变（3~5min内剪坏）。
对透水性强的土（渗透系数大于10-6cm/s）不适用。
（2）固结快剪CQ（Consolidation Quick shear）：在垂直压力下土样完全排水固结稳定后，以很快速度施加水平剪力。
在剪切过程中不允许排水（规定在3~5min内剪坏）。
得到的强度指标适用于总应力法。
（3）慢剪S（Slow shear）：在加垂直荷重后，使其充分排水（试样两端敷以滤纸），在土样达到完全固结时，再加水平剪力；每加一次水平剪力后，均需经过一段时间，待土样因剪切引起的孔隙水压力完全消失后，再继续加下一次水平剪力。
得到的强度指标适用于有效应力法。
上述三种试验方法的受力条件不同，所得抗剪强度值也不同。
因此，必须根据土所处的实际应力情况来选择试验方法。
2、三轴剪切试验在三轴仪中，分别在不同的恒定周围压力（即小主应力）下，施加轴向压力（即产生主应力差-），进行剪切直至破坏，然后根据摩尔-库伦理论确定土的抗剪强度参数：内摩擦角ψ和黏聚力c。
试验方法分三种：（1）不固结不排水剪UU（Unconsolidation Undrained）：试样在施加周围压力和随后施加轴向压力力直至剪坏的整个试验过程中都不允许排水，这样从开始加压直至试样剪坏，土中的含水量始终保持不变，孔隙水压力也不可能消散，可以测得总应力抗剪强度指标c u，φu。
（2）固结不排水剪CU（Consolidation Undrained）：试样在施加周围压力时，允许试样充分排水，待固结稳定后，再在不排水的条件下施加轴向压力，直至试样剪切破坏，同时在受剪过程中测定土体的孔隙水压力，可以测得总应力抗剪强度指标c cu，φcu和有效应力抗剪强度指标c’，φ’。
土的抗剪强度试验 计算公式
土的抗剪强度试验计算公式土的抗剪强度试验是一种常用的土工试验方法，它用于研究土的抗剪性能，可以评估土体在受到剪切力时的变形和破坏特性。
本文将介绍土的抗剪强度试验的计算公式和相关内容。
一、试验原理及方法土的抗剪强度试验是通过施加一定的剪切力来破坏土体，从而测定土体在剪切过程中的抗力和变形情况。
试验通常使用剪切试验仪进行，包括一个剪切装置和一个测力仪。
剪切装置可分为直剪和剪切箱两种形式，直剪适用于黏性土和强度较低的土，剪切箱适用于较硬的土。
试验步骤：1. 准备试样：根据试验的要求，采集土样并制备试样，通常为直径为50mm，高度为20mm的圆柱形试样。
2. 安装试样：将试样放入剪切装置中，并保证试样的底部与剪切面平行。
3. 施加剪切力：通过旋转剪切装置施加剪切力，开始剪切试验。
同时，通过测力仪测量土体的抗力。
4. 记录数据：在试验过程中，记录剪切力和位移的变化情况，得到剪应力-剪应变曲线。
5. 分析结果：根据试验结果，计算土的抗剪强度参数。
二、计算公式土的抗剪强度可通过试验数据计算得到，常用的计算公式有摩尔-库仑准则和塑性流动准则。
1. 摩尔-库仑准则摩尔-库仑准则是最常用的土的抗剪强度计算方法，其公式为：τ = c + σtanφ其中，τ为土的抗剪强度，c为土的内聚力，σ为正应力，φ为土的内摩擦角。
2. 塑性流动准则塑性流动准则是用来描述土体塑性破坏的计算方法，其公式为：τ = kσ^n其中，τ为土的抗剪强度，k为流动参数，σ为正应力，n为流动指数。
三、试验结果分析通过土的抗剪强度试验得到的剪应力-剪应变曲线可以用来评估土的抗剪性能。
曲线的斜率表示土的刚度，刚度越大，土的抗剪强度越高。
曲线的峰值表示土的最大抗剪强度，峰值越高，土的抗剪能力越强。
根据试验结果，可以判断土的抗剪强度参数，进而评估土的工程性质。
例如，内聚力c表示土体颗粒间的相互作用力，内摩擦角φ表示土体抗剪能力。
这些参数可以用来设计土工结构，如基坑支护、边坡稳定等。
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。
土的抗剪强度检测试验方法与结果比较
用同一种土制成3~4个土样，按上述方法进行试验， 对每个土样施加不同的周围压力σ3，可分别求得剪切破 坏时对应的最大主应力σ1，将这些结果绘成一组莫尔圆。 根据土的极限平衡条件可知，通过这些莫尔圆的切点的 直线就是土的抗剪强度线，由此可得抗剪强度指标c、φ 值(图-1)。
观看试验过程动画演示
，将排水阀门开启，让土样 中的水排入量水管中，直至排水终止，土样完全固结。然 后关闭排水阀门，施加竖向压力Δσ，使土样在不排水条 件下剪切破坏，得到的抗剪强度指标用ccu、φcu表示。
实用的工程条件常为一般正常固结土层在工程竣工或 在使用阶段受到大量、快速的活荷载或新增的荷载作用时 所对应的受力情况。
图-1 三轴试验基本原理 (a)试样围压 (b)破坏时试样主应力
(c)应力圆与强度包线
2.三轴试验方法分类
按剪切前的固结程度和剪切过程中的 排水条件三轴试验可分为三种类型：
（1）不固结不排水试验（UU试验）
试验过程由始至终关闭排水阀门，土样在剪切破坏时 不能将土中的孔隙水排出。土样在加压和剪切过程中，含 水量始终保持不变，得到的抗剪强度指标用cu、φu表示。 对应实际工程条件中饱和软粘土中快速加荷的应力情况
c) 若上题φ值改为20°,其余条件不变。
地基极限荷载 Pu = 405. 4 kPa ; 地基承载力 f = Pu/ K = 405. 4 kPa/ 3. 0≈135 kPa 。
可见其他条件不变,内摩擦角变化,极限荷载及地基承载力变化很大,与建 筑物的安全性、经济性密切相关,尤其是对重大工程或承受倾斜荷载的建筑 物更为重要
C、Φ值
题外话1
• 感觉试验数据异常怎么办？ 如试验报告给的c、Φ 值很小，标贯又比较大，这种情况时有发生，这 时要分析原因，找清楚问题出在哪里。 试样扰动过？试样遭水浸泡？标贯不准？或者？肯定有一方出现问题， 这时最好能够弄清楚钻探时取芯的实际情况 个人观点：如果做有标贯，宁可相信标贯。取样不可能完全避免扰动的 问题，不仅仅是表观的扰动，还包括含水率的变化（水钻）。 看一下临近场地有无开挖后的临空面，观察其直立状况，坡地时也可以 观察其坡度。 《编制深度》一书有说明可以参照地区经验修正，并不是说实验室做出 来的东西就不能调整。（实验室只对来样负责）
题外话2
• 工作中除了不断积累，• 理解原理很重要
所有问题刚开始主要是模仿，到一定程度后还是需要花点时间去思 考一下原理。 • 去考注册，丰富你的知识面，提高自学能力。
C、Φ 怎么来
• 土工试验： Uu不固结不排水 Cu固结不排水 Cq固结快剪等 • 工程经验： 原位测试推测 利用孔隙比、液性指数推测 以往类似土层经验
报告中需要提供哪种C、Φ 值
• 按照《岩土工程勘察规范》（GB 50021-2001）11.4条：三轴剪切 （UU、CU）和直接剪切。 • 按照《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120-2012）3.1.14条：CU、 CQ、UU • 《高规》其他行业规范（公路规范）等
C、Φ 值
谈谈工作中的C、Φ值
引言
• 编制勘察报告提供的岩土参数均有C、Φ值 你认为C、Φ是什么？讨论………… 最直观的c、Φ 概念，抗剪强度指标
C值是什么
• C粘聚力：
取决于土颗粒粒间的各种物理化学作用力，包括库伦力(静电力)、 范德华力、胶结作用等等。
（1）包括真粘聚力和表观粘聚力两部分，真粘聚力较稳定但占比 不大，一般5~10kPa，表观粘聚力与含水量负相关，含水量增大， 粘聚力降低。 （2）一般观点认为，无粘性土不具有粘聚强度。
求解土的c、φ值的数值方法
求解土的直剪试验抗剪强度指标值的数值方法摘要：介绍了利用土的直剪试验所得数据求解土的抗剪强度指标c 、φ值的数值方法，并分析了计算机求解的基础。
关键词：土的直剪试验；抗剪强度指标值；求解；数值方法0 引言土工试验工作者熟知，通过土的直剪试验可得到一组数据（σ，τf ），利用其求解土的抗剪强度指标c 、φ值常用的方法是图解法，即以抗剪强度（τf ）为纵坐标轴、作用于剪切面上的法向应力亦称正应力（σ）为横坐标轴，绘制σ—τf 关系曲线（抗剪强度包线），然后在图上量得抗剪强度指标值。
下面介绍另外一种求解土的抗剪强度指标值的方法—数值方法计算。
1 求解土的抗剪强度指标值的原理土力学中土的抗剪强度公式是库伦（Coulomb.C.A 1776）通过剪切试验得出的，一般表达式为：τf =σtan φ+c (1)式中 τf —土的抗剪强度（kPa ）；σ—作用于剪切面上的法向应力（kPa ）； φ—土的内摩擦角（°）； c —土的粘聚力（kPa ）。
c 、φ合称为土的抗剪强度指标或土的抗剪强度参数。
该公式既适合于粘性土，又适合于砂土，只不过对砂土而言：τf =σtan φ，即c=0kPa 罢了。
由（1）式不难看出，土的抗剪强度（τf ）与正应力（σ）之间呈现出直线关系，从而，可利用此关系通过土的直剪试验数据（σ，τf ）来求解土的抗剪强度指标c 、φ值。
2 数据的直线型—最小二乘拟合推导已知一组数据（x i ，y i ），i=1，2，…，m ，可以拟合直线L ：y=ax+b 。
则R （a ，b ）=∑=-+mi i i y b ax 12)(表征了各对数据点与拟合直线L 的总的远近程度，是随不同的a 与b 值而变化的，根据最小二乘原则，要使R （a ，b ）最小，由极值的必要条件0=∂∂=∂∂bR a R ，简化后得如下方程组： ⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧=+=+∑∑∑∑∑=====m i m m i 1i i 1i 2i m 1i i 1i m 1i i )3....(..........y x )a x ()b x ()2......(....................y )a x (mb 写成矩阵形式为：)4......(..........................1 (1)11......11...1 (11212)12121⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛=⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎪⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛m m m m y y y x x x a b x x x x x x 这就是拟合直线L 时所要求的a 、b 值需满足的关系式。
地基土抗剪强度指标Cφ值的确定
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+σtａnφ２、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Φ２.4．2 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3.2 岩石得抗剪强度指标经验数据３。
地基土抗剪强度指标C、φ值的确定(实操分享)
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+σtanφ2. 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重型动力触探N63.5 （修正后）内摩察角标准值Φk（度）卵石圆砾、砾砂中、粗砂粉、细砂2 34.5 31.5 28.5 21.0 4 35.5 32.5 29.5 23.0 6 36.4 33.4 30.4 25.0 8 37.5 34.4 31.4 27.0 10 38.4 35.4 32.4 29.0 12 39.4 36.4 33.4 30.0 14 40.0 37.4 34.4 31.0 16 41.3 38.3 35.3 32.0 18 42.3 39.3 36.3 33.0 20 43.3 40.3 37.3 34.0 25 45.7 42.7 39.7 —30 48.2 45.2 42.2 —(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）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）。
土的抗剪强度试验方法(经典)
土的抗剪强度试验方法【中国地质大学（武汉）工程学院】抗剪强度指标c、φ值，是土体的重要力学性质指标，正确地测定和选择土的抗剪强度指标是土工计算中十分重要的问题。
土体的抗剪强度指标是通过土工试验确定的。
室内试验常用的方法有直接剪切试验、三轴剪切试验；现场原位测试的方法有十字板剪切试验和大型直剪试验。
一、直接剪切试验(一)试验仪器与基本原理直剪试验所使用的仪器称为直剪仪，按加荷方式的不同，直剪仪可分为应变控制式和应力控制式两种，前者是以等速水平推动试样产生位移并测定相应的剪应力；后者则是对试样分级施加水平剪应力，同时测定相应的位移。
目前常用的是应变控制式直剪仪（示意图）。
试验时，垂直压力由杠杆系统通过加压活塞和透水石传给土样，水平剪应力则由轮轴推动活动的下盒施加给土样。
土体的抗剪强度可由量力环测定，剪切变形由百分表测定。
在施加每一级法向应力后，匀速增加剪切面上的剪应力，直至试件剪切破坏。
将试验结果绘制成剪应力τ和剪切变形S的关系曲线（见图5-9）。
一般地，。
将曲线的峰值作为该级法向应力下相应的抗剪强度τf变换几种法向应力σ的大小，测出相应的抗剪强度τf。
在σ-τ坐标上，绘制曲线，即为土的抗剪强度曲线，也就是莫尔-库伦破坏包线，如图5-10所示。
(二)试验方法分类为了在直剪试验中能尽量考虑实际工程中存在的不同固结排水条件，通常采用不同加荷速率的试验方法来近似模拟土体在受剪时的不同排水条件，由此产生了三种不同的直剪试验方法，即快剪、固结快剪和慢剪。
（1）快剪。
快剪试验是在土样上下两面均贴以腊纸，在加法向压力后即施加水平剪力，使土样在3~5分钟内剪坏，由于剪切速率较快，得到的抗剪强度指标用c q 、φq表示。
（2）固结快剪。
固结快剪是在法向压力作用下使土样完全固结。
然后很快施加水平剪力，使土样在剪切过程中来不及排水，得到的抗剪强度指标用ccq 、φcq表示。
（3）慢剪。
慢剪试样是先让土样在竖向压力下充分固结，然后再慢慢施加水平剪力，直至土样发生剪切破坏。
C、Φ值 (1)
含粉质粘土
与回填土的成分有关
混合土与其成分有关
一般不提供，但基坑设计需输入 结构面、节理裂隙折减或采用综 合内摩擦角
注：C、Φ取值比较复杂，此参考值主要是想说明C、Φ值与颗粒大小关系的趋势，即颗粒增大Φ值增大 c值减小，颗粒减小Φ值减小c值增大，避免报告中出现明显的违背常识的数据。
勘察报告中关于基坑设计参数如何提？
2、坑深9m，全部为红黏土（c=40， Φ =10））（基坑计算演示） 比较一下黏性土中不同c值对基坑稳定性的影响程度
尤其是红黏土上硬下软时要重视合理分层。
不合适的c、Φ 值
主要包括3种： • c、Φ 值很高，直接用于基坑设计很危险 南宁市勘测院《南宁青秀万达广场勘察报告》 • c、Φ 值偏低，导致基坑造价过高，甚至对支护选型造成影响。
题外话2
• 工作中除了不断积累，• 理解原理很重要 所有问题刚开始主要是模仿，到一定程度后还是需要花点时间去思 考一下原理。 • 去考注册，丰富你的知识面，提高自学能力。
• 《高规》其他行业规范（公路规范）等
C、Φ值有什么用处
• 大伙说说吧（讨论）
C、Φ值与承载力的关系
c、Φ 值与土压力
C、Φ值在基坑设计中的重要性
给2个算例 1、坑深5m，全部为回填土（c=10， Φ =10） （基坑计算演示） 看看填土层c、Φ 值多少合适 填土的c、Φ和土体含水量的关系很大，但一般都会比c=5kPa， Φ =5°大 （？）。
Φ值是什么
• Φ内摩擦角： 代表的是土的内摩擦力，包括土粒之间的表面摩擦力和由于土粒之间的连锁作用而产生的咬 合力。 对于缺乏粘聚力的散粒物料如砂子等，其休止角等于内摩擦角，这个时候Φ值就比较直观。 Φ值和休止角的关系： (1)休止角和内摩擦角都反映了散粒物料的内摩擦特性； (2)休止角和内摩擦角两者概念不同。 内摩擦角反映散粒物料层间的摩擦特性， 休止角则表示 单粒物料在物料堆上的滚落能力，是内摩擦特性的外观表现； (3) 数值不同。对质量和含水率近似的同类物料，休止角始终大于内摩擦角，且都大于滑动摩 擦角。
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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
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
重型动力触探N63.5 （修正后）
内摩察角标准值Φk（度）
卵石圆砾、砾砂中、粗砂粉、细砂
2 34.5 31.5 28.5 21.0 4 35.5 32.5 29.5 23.0 6 36.4 33.4 30.4 25.0 8 37.5 34.4 31.4 27.0 10 38.4 35.4 32.4 29.0 12 39.4 36.4 33.4 30.0 14 40.0 37.4 34.4 31.0 16 41.
3 38.3 35.3 32.0 18 42.3 39.3 36.3 33.0 20 43.3 40.3 37.3 34.0 25 45.7 42.7 39.7 —
30 48.2 45.2 42.2 —
(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）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
土类
N
4 6 8 10 12 1
5 20 25 30 40 50
粉、细砂21.9 23.5 24.8 26.0 27.0 28.4 30.5 32.3 34.0 36.9 39.5 中、粗砾砂28.2 28.8 29.4 30.0 30.6 31.5 33.0 34.5 36.0 39.0 42.0 (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
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
矿物成分
具有下列粒径(mm)时的内摩察角φ(°)
2~1 1~0.5 0.5~0.25 0.25~0.1 0.06~0.01
云母28 26 17.5 19 27 长石39 17 棱角石英66 56 46 27 15 浑圆石英61 27 28 18.5 (2) 不同成因粘性土的力学性质指标
土类承载力
(kPa)
压缩模量
(MPa)
粘聚力
(kPa)
内摩察角
(°)
下蜀系(老)粘性土300~800 ＞15 40~100 22~30
一般粘性土100~450 4~15 10~50 15~22 新近沉积粘性土80~140 2~7.5 10~20 7~15 淤泥或淤泥质土30~110 1~6 5~15 4~10 云贵红粘土100~320 5~16 30~80 5~10 3.2 岩石的抗剪强度指标经验数据
岩石名称地质年代饱和抗压强度
(MPa)
摩察系数
f
粘聚力c
(kPa)
花岗岩燕山期160 0.70 31 角闪花岗岩白垩纪106.5 0.57
花岗闪长岩三叠纪116.1 0.64 5 辉绿岩170 0.45
云母石英片岩前震旦纪113 0.55 28 千枚岩前震旦纪8.9 0.78 25
大理岩前震旦纪63.7 0.60 51
石英砾岩泥盆纪126.2 0.69 10
石英砂岩震旦纪165.8 0.49 54 白云质泥灰岩奥陶纪87.2 0.67 5 薄层灰岩奥陶纪106.3 0.75 22
鲕状灰岩奥陶纪87.8 0.70 23
泥灰岩石炭纪128.3 0.60 21
石英砂岩寒武纪68.1 0.54 13
砂岩寒武纪108.9 0.82 2
中粒砂岩寒武纪39.9 0.75 3
砂质页岩侏罗纪104.4 0.69 0.39
页岩侏罗纪43.8 0.70 47
3.3 岩石结构面的抗剪强度指标经验数据
(1)岩体结构面的抗剪强度指标宜根据现场原位试验确定。
试验应符合现行国家标准《工程岩体试验方法标准》GB/T 50266的规定。
当无条件进行试验时，对于二、三级边坡工程可按下表和反算分析等方法综合确定。
结构面类型结构面结合强度内摩察角
φ(°)
粘聚力
c (kPa)
硬性结构面1 结合好＞35＞0.13
2 结合一般35～27 0.13～0.09
3 结合差27～18 0.09～0.05
软弱结构面4 结合很差18～12 0.05～0.02
5 结合极差(泥化层) 根据地区经验确定
注：a 无经验时取表中的低值；b 极软岩、软岩取表中较低值；c 岩体结构面连通性差取表中的高值；
d 岩体结构面浸水时取表中较低值；
e 临时性边坡可取表中高值；
f 表中数值已考虑结构面的时间效应。
(2) 岩体结构面的结合程度可按下表确定。
(3) 边坡岩体性能指标标准值可按地区经验确定。
对于破坏后果严重的一级边坡应通过试验确定。
(4) 岩体内摩擦角可由岩块内摩擦角标准值按岩体裂隙发育程度乘以下表所列的折减系数确定。
边坡岩体特征 内摩察角的折减系数
边坡岩体特征
内摩察角的折减系数
裂隙不发育 0.90～0.95 裂隙发育 0.80～0.85 裂隙较发育
0.85～0.90
碎裂结构 0.75～0.80
(5) 边坡岩体等效内摩擦角按当地经验确定。
当无经验时，可按下表取值。
边坡岩体类型 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅳ 等效内摩察角
φ(°)
≥70
70～60
60～50
50～35
注：a 边坡高度较大时宜取低值，反之取高值；坚硬岩、较硬岩、较软岩和完整性好的岩体取高值，软岩、极软岩和完整性差的岩体取低值； b 临时性边坡取表中高值； c 表中数值已考虑时间效应和工作条件等因素。
(6) 土质边坡按水土合算原则计算时，地下水位以下的土宜采用土的自重固结不排水抗剪强度指标；按水土分算原则计算时，地下水位以下的土宜采用土的有效抗剪强度指标。
结合好
张开度小于1mm ，胶结良好，无充填； 张开度1~3mm ，硅质或铁质胶结 结合一般
张开度1~3mm ，钙质胶结；
张开度大于3mm ，表面粗糙，钙质胶结 结合差
张开度1~3mm ，表面平直，无胶结；
张开度大于3mm ，岩屑充填或岩屑夹泥质充填
结合很差、结合极差(泥化层)
表面平直光滑、无胶结；
泥质充填或泥质夹岩屑充填，充填物厚度大于起伏差；
分布连续的泥化夹层；
未胶结的或强风化的小型断层破碎带。