内摩擦角与凝聚力分析

内摩擦角和凝聚力的分析

一、概念：

两者都是土的抗剪强度指标：

1、土的内磨擦角反映了土的磨擦特性,一般认为包含两个部分:一是土颗粒之间产生相互滑动时需要克服由于颗粒表面粗糙不平而引起的滑动摩擦；二是由于颗粒间的嵌入和联锁及脱离咬合状态而移动所产生的咬合摩擦。

2、粘结力则由三部分构成:原始粘聚力（天然胶结物质：如硅、铁物质和碳酸盐等）,固化粘聚力,毛细粘聚力，其中还包括土颗粒间的电分子的吸引力。

二、影响因素：

影响内摩擦角的主要因素是：密度、颗粒极配、颗粒形状、矿物成分、含水量、孔隙比等有关。

影响粘聚力的主要因素是：颗粒间距离、土粒比表面积、粒径、胶结程度。

三、理论公式：

内摩擦角是土力学上很重要的一个概念。内摩擦角最早出现在库仑公式中，也就是土体强度决定于摩擦强度和粘聚力，摩擦强度又分为滑动摩擦和咬合摩擦，两者共同概化为摩擦角。 经典的表达式就是库伦定律c f +⋅=ϕστtan 其中，对于粘性土0≠c ，对于砂土0=c ，ϕ、c 可以通过三轴试验得出，（或直剪）。在不同围压下，得到破坏时的最大主应力和最小主应力，做出应力圆，至少在三种不同的围压下，

这样可以做出三个应力圆，作三个圆的公切线，斜率即为内摩擦角。内摩擦角在力学上可以理解为块体在斜面上的临界自稳角，在这个角度内，块体是稳定的；大于这个角度，块体就会产生滑动。但这个临界自稳角只是内摩擦角的一个表象。在平整的摩擦面上，内摩擦角就是摩擦力矢量与摩擦面所夹的锐角。在工程实践中，测定砂性土（0

c或很小时）的内摩擦角时，通常采用其天然坡角来近似代替内=

摩擦角。砂土的内摩擦角是指无粘性土(砂土)试样分别在几个不同垂直压力作用下，得出相应的抗剪强度，以抗剪强度为纵坐标，垂直压力为横坐标，绘制抗剪强度与垂直压力关系曲线，曲线的倾角为内摩擦角。砂土的天然坡角是指无凝聚土在堆积时，其天然坡面与水平面所形成的最大倾角。

四、非饱和土的抗剪强度指标ϕ

c值随含水量ω的关系

、

1、非饱和土的抗剪强度指标ϕ

、

c值随含水量ω变化的一般规律，随着非饱和土的含水量ω的增大，凝聚力c和内摩擦角都有减少的趋势，但是这种关系不是简单线性关系。

2、根据理论分析，当斜坡土体的含水量增加时，水的作用如同一种润滑剂，水分子在土颗粒表面形成润滑剂，使内摩擦角ϕ减小，同时使土颗粒周围的薄膜水变厚，甚至增加自由水，则土颗粒之间的静电力引力减弱，导致凝聚力降低。

五、现场对土体内摩擦角的确定

采取式样离地面大概二十厘米，然后将其自然抛下(只在土体的重力的作用下下落)，然后观察土体的形状，其形成的自然的坡脚为内

摩擦角。注意：需要多次做实验然后取其平均值。一般情况下该值大于20度。

一、概念： (1)

二、影响因素： (1)

三、理论公式： (1)

四、非饱和土的抗剪强度指标ϕ、c 值随含水量ω的关系 (2)

五、现场对土体内摩擦角的确定 (2)