3.3-3.4抗剪强度指标的确定及影响因素
土的抗剪强度指标与主要因素_张金贵
伏、抗病最终达到增产的效果。 三、２００７年试验田不同处理的产量对比数据 （ 表二） 分析： 一是， 从上述数据中不难看出， 品种的选择非
常重要， 想要单本高产必须选用晚熟分蘖性强的高产品 种 ， 华育５号 比 空育１３１每 公 顷增 产２ ０００公 斤左 右 ； 二 是 ， 运用小苗插秧一定要选早熟品种， 达到安全稳产； 三是， 单 本 插 秧 深 度 一 定 要 保 证 在１～２ ｃｍ之 间 ， 过 深 影 响 低 位 分蘖， 减产巨大。
剪切面上总应力等于有效应力与孔隙 水压力之和。孔隙水压力由于作用在 土中自由水上， 不会产生土粒之间的 内磨擦力， 只有作用在土的颗粒骨架 上的有效应力， 才能产生土的内磨擦 强度。
因此， 同一种土， 如试验条件不 同， 即使剪切面上的总应力相同， 也 会因土中孔隙水是否排出与排出的程 度， 即有效应力的数值不同， 使试验 结果的抗剪强度不同。因而在土工程 设计中所需要的强度指标试验方法必
须与现场的施工加荷实际相符合。目 前， 有的地方为了近似模拟土体在现 场可能受到的受剪条件， 而把剪切试 验按固结和排水条件的不同， 分为不 固结不排水剪、固结不排水剪和固结 排水剪３种基本试验类型。但是直剪 仪的构造却无法做到任意控制土样是 否排水。绥棱县的一些工程则通过采 用了不同的加荷速率来达到排水控制 的要求， 即采用快剪、固结快剪和慢 剪３ 种方法， 这３种方法给水利施工带 来了极大的好处。!
１１ ３ １８ １８ ８４ ４３２ ８８ ７８ ８９ ２５ １．５５ １１ ２．９ １８ １８ ８０ ３０６ ７８ ７２ ９２ ２６ １．１２ １２ ３ １８ ５４ ８４ ４６７ ８０ ７４ ８２ ２５ １．６ １１ ３ １８ ５４ ８０ ４４７ ８２ ７４ ９０ ２６ １．６５ １６ ５．２ １８ １８ ８４ ５６０ ９２ ８２ ８９ ２５ ２．１ １６ ５ １８ １８ ８０ ３９６ ８３ ７８ ９３ ２６ １．５８ １５ ５．２ １８ ５４ ８４ ４８１ ８５ ７６ ８９ ２５ １．７ １５ ５ １８ ５４ ８０ ４３２ ８４ ７４ ９２ ２６ １．５２
抗剪强度参数
抗剪强度参数引言抗剪强度是材料抵抗剪切力破坏的能力，是评价材料抗剪性能的重要参数。
在工程设计和结构分析中，了解材料的抗剪强度参数对确定结构稳定性和材料选择具有重要意义。
常见的抗剪强度参数剪切强度剪切强度是指材料在剪切力作用下破坏的抗剪能力。
剪切强度可以表示为单位面积材料所能承受的剪切应力大小。
剪切强度常用于计算材料的破坏荷载和确定结构的安全性。
剪切模量剪切模量是材料在剪切应力下的变形特性的指标。
剪切模量可以表示为单位体积材料在剪切应力下的应变大小。
剪切模量通常用于描述材料的刚性和变形能力。
剪切屈服强度剪切屈服强度是指材料在剪切应力超过一定值时开始发生可见塑性变形的强度。
剪切屈服强度常用于评估材料的可塑性和耐久性。
剪切应变硬化指数剪切应变硬化指数描述了材料在剪切过程中的变形硬化程度。
剪切应变硬化指数较高的材料具有较大的抗剪承载能力和较好的抗位移能力。
影响抗剪强度参数的因素材料性质物质的结晶形态、晶体结构、晶体取向、晶界和晶内缺陷等都对材料的抗剪强度参数产生重要影响。
不同的材料具有不同的晶体结构，因此其抗剪强度参数也会有所不同。
温度和湿度温度和湿度对材料的分子结构和化学反应有很大影响，进而对抗剪强度参数产生影响。
通常情况下，温度升高和湿度增加会导致材料的抗剪强度下降。
加载速率加载速率对材料的变形和损伤行为产生显著影响。
当加载速率增加时，材料的抗剪强度参数往往会提高。
实验方法和测量技术剪切试验剪切试验是测量材料抗剪强度参数的常用方法。
通过施加剪切力并记录应力和应变之间的关系，可以确定材料的剪切强度和剪切模量。
巴拉松试验巴拉松试验是一种用于测量材料剪切屈服强度的方法。
通过施加剪切力，并记录剪切应力和剪切应变之间的关系，可以确定材料的剪切屈服强度。
可视化技术借助高速摄影和激光光束等技术，可以观察到材料在剪切过程中的变形和破坏行为，从而更加深入地理解材料的抗剪强度参数。
抗剪强度参数在工程中的应用结构设计抗剪强度参数是结构设计中必须考虑的重要参数。
土体抗剪强度试验影响因素综合分析
土体抗剪强度试验影响因素综合分析摘要：在建筑工程中，土体的抗剪强度是一个很重要的参数，它是评价建筑地基稳定性及承载力等土的主要力学性质指标。
因此，在实际中，土体抗剪强度试验的准确与否就显得十分重要了。
本文就土体抗剪强度试验影响因素进行了综合分析，希望对改进土体抗剪强度试验，提高试验结果的准确性提供帮助。
关键词：土抗剪强度；直剪试验；影响因素；塑性指数土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的能力，其数值等于土体产生剪切破坏时滑动面上的剪应力。
它是评价建筑地基稳定性及承载力等土的主要力学性质指标。
在工程建设实践中，道路的边坡、路基、土石坝、建筑物的地基等丧失稳定性的例子是很多的。
为了保证土木工程建设中建（构）筑物的安全和稳定，就必须详细研究土的抗剪强度。
影响土体抗剪强度的因素较多，下面就土体抗剪强度试验影响因素进行了综合分析，希望对改进土体抗剪强度试验，提高试验结果的准确性提供帮助。
1 密度、含水量与抗剪强度的关系1.1 土的天然含水量与抗剪强度的关系对天然含水率较高的黏性土而言，它的抗剪强度就比较低。
对不同岩性相同含水量土样来说，其抗剪强度还受容重，颗粒成份、组成等因素影响。
因为黏性土含矿物质较高，一般在15%～25%，甚至更高，黏土矿物含量越高吸附水的能力就越强。
当含水量增大时，土的和c值将随之降低，从而使抗剪强度降低。
但当含水量降低时，土的结构联结增强，从而有助于黏聚力c和内摩擦角u的提高。
对沙土来说抗剪强度一般也随含水量增加而降低。
图1是粉质沙土的内摩擦角与含水率的关系图。
图1 粉质沙土的内摩擦角与含水率x的关系曲线图由此可见，干沙的内摩擦角最大，含水率增大到接近最大分子水容度时，值最小，当含水率达到毛细管水容度时，再度增大。
继续增大含水率则将导致内摩擦角值的降低。
1.2 土的密度（容重）与抗剪强度的关系在天然含水率ω相同情况下，密度越大，其干密度也就越大，则空隙比越小，凝聚力c值相应增大，内摩擦角值相应降低，抗剪强度也就越大。
抗剪强度指标的影响因素
抗剪强度指标的影响因素一、材料本身的性质1. 材料的类型：不同类型的材料具有不同的抗剪强度。
金属材料通常具有较高的抗剪强度，而混凝土、木材等非金属材料的抗剪强度较低。
2. 材料的组织结构：材料的组织结构对抗剪强度有着重要影响。
晶粒尺寸、晶粒取向、晶格缺陷等都会影响材料的强度和韧性，进而影响抗剪强度。
3. 材料的化学成分：材料的化学成分也会影响抗剪强度。
例如，合金中添加一定的合金元素可以提高材料的抗剪强度。
4. 材料的温度：温度对材料的性能有着重要影响。
通常情况下，温度升高会导致材料的抗剪强度降低。
5. 材料的加工工艺：材料的加工工艺也会影响抗剪强度。
经过冷加工的材料通常具有较高的抗剪强度。
二、试样的几何形状1. 试样的尺寸：试样的尺寸对抗剪强度有着显著影响。
通常情况下，试样的尺寸越大，抗剪强度越大。
2. 试样的几何形状：试样的几何形状也会影响抗剪强度。
不同形状的试样在受力时会产生不同的应力分布，进而影响抗剪强度的测试结果。
3. 试样的表面状态：试样的表面状态对抗剪强度测试结果也有一定影响。
试样表面的光洁度、粗糙度等都会影响试样受力时的应力分布。
三、加载方式1. 加载速度：加载速度对测定的抗剪强度值有一定的影响。
通常情况下，加载速度越大，试样的抗剪强度越大。
2. 加载方式：不同的加载方式会对试样的抗剪强度产生不同的影响。
常见的加载方式包括单向拉伸、双向拉伸等。
以上是影响抗剪强度指标的一些主要因素，但实际情况可能还存在其他因素的影响。
在实际工程中，需要根据具体情况，考虑各种因素的综合影响，准确评估材料的力学性能，为工程设计提供依据。
土的抗剪强度指标测定
土的抗剪强度指标测定一、土的抗剪强度土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限强度。
工程中的地基承载力、挡土墙土压力、土坡稳定等问题都与土的抗剪强度直接相关，因此，研究土的强度特性，主要是研究土的抗剪性。
建筑物地基在外荷载作用下将产生剪应力和剪切变形，土具有抵抗这种剪应力的能力，并随剪应力的增加而增大，当这种剪阻力达到某一极限值时，土就要发生剪切破坏，这个极限值就是土的抗剪强度。
如果土体内某一部分的剪应力达到土的抗剪强度，在该部分就开始出现剪切破坏，随着荷载的增加，剪切破坏的范围逐渐扩大，最终在土体中形成连续的滑动面，地基发生整体剪切破坏而丧失稳定性。
二、库仑公式(一)土的抗剪强度1776年，法国科学家库仑通过一系列砂土剪切实验，将砂土的抗剪强度表达为滑动面上法向总应力的函数，即后来，经过进一步研究发现黏性土的抗剪强度黏性土的抗剪强度由两部分组成，一部分是摩擦力，另一部分是土粒之间的黏结力，它是由于黏性土颗粒之间的胶结作用和静电引力效应等因素引起的。
进一步提出黏性土抗剪强度公式:式中: ——土的抗剪强度(kPa);σ——剪切面上法向应力(kPa);φ——土的内摩擦角，即直线与横轴的夹角;c——土的黏聚力(kPa)。
由库仑提出的公式(1-46)和公式(1-47)是土体的强度规律的数学表达式，也称库仑定律，表明在一般的荷载范围内土的抗剪强度与法向应力之间呈线性关系，如图1-15所示，其中c，φ称为土的强度指标。
图1-15 土的抗剪强度与法向应力关系(二)土的抗剪强度指标抗剪强度指标c，φ反映土的抗剪强度变化的规律性，它们的大小反映了土的抗剪强度的高低。
土粒间的内摩擦力通常由两部分组成，一部分是由于剪切面上土颗粒与颗粒接触面所产生的摩擦力; 另一部分是由颗粒之间的相互嵌入和连锁作用产生的咬合力。
咬合力是指当土体相对滑动时，将嵌在其他颗粒之间的土粒拔出所需的力。
黏聚力c是由于黏土颗粒之间的胶结作用，结合水膜以及分子引力作用等引起的。
地基土抗剪强度指标C、φ值的确定【范本模板】
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。
土的抗剪强度试验与指标
土的抗剪强度指标的取值
应力路径
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01
应力路径的概念
应力路径系指土体受荷过程中，某一点在应力坐标图中的轨迹。如土中一点的应力可用一系列应力圆来表示。然而，这样会使圆面很不清晰，所以常在应力圆上选择一个特征 应力点来代表整个 应力圆，按应力变 化过程把这些点连 起来，同时用箭头 指明应力状态的发 展方向，这个轨迹 即为应力路径。
各种不同类型的应力路径
直剪试验应力路径
固结不排水试验应力路径
各种不同类型的应力路径
各种不同类型的应力路径
排水剪试验应力路径
Annual Work Summary Report
土的动力强度特性
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02
土体受到的动荷载及其特征
动剪切模量
土的动强度指标
土体动力计算方法
拟静力法： 在静力计算的基础上，附加一水平惯性力，以代替动力作用，所以也称为惯性力法。惯性力一般按下式进行计算 土体动力反应分析方法：集中质量法、有限单元法等
饱和砂土的振动液化
由于液化引起的河道破坏—日本神户
液化现象：饱和砂土在振动情况下，孔隙水压力急剧升高，在瞬间呈液态的现象。
ccu, cu; c,
8
不固结不排水
(1)试验条件: 从某一初始状态开始，关闭阀门施加围压，产生孔隙水压力 u1=B 施加（1 -）时，阀门关闭，可连接孔压传感器，量测剪切过程中产生的超静孔隙水压力u2 = BA ()
试样
不固结不排水
u =0 , cu, 并且有效应力摩尔圆是唯一的
cu
土的抗剪强度指标
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；
2 关闭排水阀门，很快剪切破坏，在施加轴向应力差过程中不排水
不固结不排水试验（UU试验） cu 、u 1 关闭排水阀门，围压下不固结；
地基破坏
变形破坏 强度破坏
沉降、位移、不均匀沉降等超过规定限值(已学) 地基整体或局部滑移、隆起， 土工构筑物失稳、 滑坡
土体强度破坏的机理： 在外荷载作用下，土体中将产生剪应力和剪切变形，
当土中某点由外力所产生的剪应力达到土的抗剪强度时， 土就沿着剪应力作用方向产生相对滑动，该点便发生剪切 破坏。
1. 直接剪切试验
P
A S
T
O
K0n
n
zx z
x
xz
1
3
1. 直接剪切试验
P
A
类似试验：
环剪试验
S
单剪试验
T
优点
设备简单，操作方便 结果便于整理 测试时间短
缺点
试样应力状态复杂 应变不均匀 不能控制排水条件 剪切面固定
2. 三轴压缩试验
三、摩尔-库仑强度理论
4. 莫尔—库仑强度理论 莫尔-库仑强度理论表达式－极限平衡条件
1 f
3tg
2
45
2
2c
tg
45
2
3f
1tg
2
45
2
2c
tg
土的抗剪强度
土的抗剪强度土是一种常见的地质材料，在工程领域中具有广泛的应用。
土的力学特性对于土工工程和地基基础设计至关重要，而土的抗剪强度是其中一个重要的参数。
本文将探讨土的抗剪强度及其影响因素。
一、土的抗剪强度定义土的抗剪强度是指土壤在受到剪切力作用下所能承受的最大抵抗力。
土体在受到剪切力作用时，由于土颗粒间的摩擦和颗粒之间的内聚力效应，会产生一定的抵抗力。
二、土的内摩擦角和剪切强度土体的内摩擦角是一个重要的参数，它是衡量土壤颗粒间摩擦性质的指标，也是土壤抗剪强度的决定因素之一。
内摩擦角越大，土壤的抗剪强度就越大。
影响土体内摩擦角的主要因素有：土壤类型、土壤颗粒形状和大小、土壤颗粒间的渗透性以及土壤含水量等。
三、土的抗剪强度测试方法为了确定土的抗剪强度，常用的测试方法包括直剪试验和三轴试验。
直剪试验是将土样切割成适当的几何形状，并在实验设备中施加剪切力来测定土体的抗剪强度。
通过测定土样的应力-应变关系，可以得出土体的内摩擦角和剪切强度。
三轴试验则是模拟土体在不同应力状态下受到剪切力的情况，通过施加正应力和剪应力，测定土样的应力-应变关系，并计算出土的抗剪强度参数。
四、影响土的抗剪强度的因素除了土壤的内摩擦角外，还有其他因素会对土的抗剪强度产生影响。
以下是几个主要因素：1. 土壤类型：不同类型的土壤具有不同的颗粒组成和结构，因此其抗剪强度也会有所不同。
比如粘性土的抗剪强度通常较高，而砂土的抗剪强度较低。
2. 含水量：土壤含水量的变化直接影响土的抗剪强度。
适量的含水量可以增强土体的内聚力，从而提高土的抗剪强度。
然而，过多或过少的水分都会降低土的抗剪强度。
3. 土壤结构：土壤颗粒之间的间隙和排列方式会影响土的抗剪强度。
紧密的土体结构通常具有较高的抗剪强度，而疏松的结构则具有较低的抗剪强度。
4. 渗透性：土壤的渗透性对于土体的抗剪强度也有影响。
渗透性较好的土壤能够有效排水，减少孔隙水压，进而提高土的抗剪强度。
五、土的抗剪强度在工程中的应用土的抗剪强度是土工工程设计中必须考虑的一个重要参数。
(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
抗剪强度指标选取
抗剪强度指标选取抗剪强度是指材料在受到剪切应力作用时的抗力程度。
在工程设计和材料选择中，抗剪强度指标的选取非常重要，因为它直接影响到材料的使用性能和结构的安全性。
以下是一些常用的抗剪强度指标选取的考虑因素和建议：1.定义抗剪强度指标：抗剪强度可以有多种不同的定义方式，根据具体问题和应用需求选择最合适的抗剪强度指标。
常见的抗剪强度指标包括剪切应力、剪切应变、剪切模量等。
2.材料特性：不同材料的抗剪强度差异很大，因此需要根据材料的特性来选取合适的抗剪强度指标。
例如，对于金属材料，可以选取剪切应力强度指标；对于混凝土材料，可以选取剪切应变强度指标。
3.受力状态：抗剪强度通常与材料的受力状态密切相关。
在受到复杂加载状态下的材料中，可能需要选取多种不同的抗剪强度指标。
例如，在薄壁结构中，可以选取扭转刚度作为抗剪强度指标。
4.结构安全：在结构设计中，抗剪强度指标的选取应考虑结构的安全性要求。
根据结构的使用环境和荷载情况，选择合适的抗剪强度指标来确保结构能够承受正常使用条件下的剪切力。
5.工程实践：抗剪强度指标的选取应结合实际工程应用中的经验和实践。
通过对已有结构的研究和分析，了解不同抗剪强度指标的适用性和有效性，从而为新的项目提供指导。
6.标准规范：根据国家和地区的相关标准规范，选择合适的抗剪强度指标。
标准规范中通常规定了具体材料和结构的抗剪强度测试方法和指标要求，可以作为选取抗剪强度指标的依据。
综上所述，抗剪强度指标的选取应综合考虑材料特性、受力状态、结构安全、工程实践和标准规范等多方面因素。
在实际应用中，需要根据具体情况进行权衡和选择，以确保材料和结构在剪切应力作用下能够具有良好的抗剪强度和稳定性。
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。
回填土 抗剪强度指标
回填土抗剪强度指标回填土是工程中常用的一种土工材料，用于填充和加固地基、填埋腐败垃圾等。
回填土的抗剪强度指标是评价其性能的重要指标之一。
本文将从抗剪强度指标的意义、影响因素以及提高抗剪强度的方法等方面进行探讨。
一、抗剪强度指标的意义抗剪强度是指土体在受到剪切力作用时抵抗破坏的能力。
在工程实践中，回填土往往需要承受来自建筑物、交通载荷等的剪切力，因此其抗剪强度是保证工程稳定和安全的重要性能指标。
抗剪强度指标可用于评估回填土的整体稳定性，并为工程设计提供依据。
合理的抗剪强度指标可以确保回填土在受到荷载作用时不发生破坏，保证工程的正常运行和使用寿命。
二、影响因素1.土体性质：回填土的颗粒级配、含水率、密实度等土体性质对抗剪强度有着重要影响。
颗粒级配合理、含水率适宜、密实度高的土体往往具有较高的抗剪强度。
2.土体结构：土体中颗粒间的接触状态和排列方式也会影响抗剪强度。
颗粒间的结合力越大、接触面积越大，土体的抗剪强度就越高。
3.荷载条件：荷载类型和大小对回填土的抗剪强度有很大影响。
静载荷和动载荷对土体的剪切破坏方式不同，因此对抗剪强度的要求也不同。
4.施工工艺：回填土的施工工艺包括填筑方式、压实方法等，这些都会直接影响土体的抗剪强度。
合理的施工工艺可以提高土体的密实度和结构稳定性，提高抗剪强度。
三、提高抗剪强度的方法为了提高回填土的抗剪强度，可以从以下几个方面进行改进：1.土体改良：采用土体改良技术，如加入胶结材料、添加剂等，可以改善土体的颗粒间结合力，提高抗剪强度。
例如，混合回填土中加入适量的水泥，可以形成胶结体，提高土体的整体强度。
2.合理的施工工艺：选择合适的填筑方式和压实方法，保证回填土的均匀性和密实度。
在填筑过程中，及时进行湿润、夯实等措施，减少土体中的空隙，提高抗剪强度。
3.选择合适的土体：根据工程要求选择合适的回填土，包括土体的颗粒级配、含水率和密实度等。
合适的土体可以提供更好的抗剪强度，更好地满足工程的需求。
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。
抗剪强度指标的主要影响因素
抗剪强度指标的主要影响素
摘要：抗剪强度指标是评价岩土体性质和工程设计的重要参数， 是工程设计质量和工程施工成败的关键，受多种因素 影响.本文考虑了影响抗剪强度指标的孔隙比、含水率、塑性指数 三种影响因素，通过正交设计的方法，利用直剪试验，应用 Excel 及MATLAB 语言对试验数据进行回归分析，得出粘聚力和 内摩擦角与孔隙比、塑性指标、含水率三种因素的函数关系. 尤其是建立的抗剪强度指标与孔隙比、含水率、塑性指数的回归 方程即综合关系，有较好的相关性. 关键词：抗剪强度指标；影响因素；正交设计；回归分析 1 前言 土的剪切变形实质是一部分土体对另一部分土体的相 对位移，土的抗剪性说明了土抵抗剪切破坏的能力.而细粒 土的抗剪强度指标有内摩擦角φ 和粘聚力c 两部分组成， 但以粘聚力为主.粘聚力是土连结的反映，包括结合水连结、 胶结连结和毛细连结.大部分细粒土的连结以结合水连结为 主，且随着含水率的增加而减弱.由于土粒周围存在结合水， 细粒土的内摩擦阻力较小，某些高塑性粘的内摩擦角接近 零度.所以，细粒土的抗剪强度主要决定于土的粒度和密实 度.而土的抗剪强度是指土体对于外荷载所产生的剪应力的
抗剪强度指标的影响因素
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土的抗剪强度指标与影响因素分析
土的抗剪强度指标与影响因素分析在工程中应根据实际情况来求取土体的抗剪强度指标，本文分析了土的抗剪指标与固结排水试验的关系，并阐述了其相关影响因素。
标签：抗剪强度；有效应力强度；总应力强度；孔隙水压力0.引言对于某个具体工程，采用何种试验方法来提供土的抗剪强度是一个值得考虑的事情，在实际工程中，究竟选取何种方法来求取土体的抗剪强度指标，则应视工程的重要性、测试手段以及土工试验条件等因素来具体选择。
一般而言，由于直剪试验在应用上的方便（设备简单、操作方便，也很直观），是目前用的较多的方法，对那些不是很高的建（构）筑物可用该方法来求取土的抗剪强度指标（测得的是总应力强度指标）。
对一些需要精确评价地基强度和稳定性工程，由于要考虑孔隙水压力存在的影响，此时就必须用三轴试验（有效应力法）：对一级建筑物、基坑工程及边坡稳定性计算，饱和软土的抗剪强度试验应采用不固结不排水三轴试验（UU）；对已固结的粘性土，应提供固结不排水强度（CU）或有效强度（c′、）；对于充分固结的土体，當土的排水条件好，透水性好，可用固结排水试验（CD）来测定土的抗剪强度指标，固结排水试验（CD）所得的排水剪抗剪强度指标cd、，也是有效应力强度指标c′、。
由于做排水剪需要较长时间，故在一般实际工程中不采用这种方法测定有效应力强度指标，而仍采用固结不排水剪试验来确定土的有效应力强度指标。
但是CU、CD两者的试验条件是有差别的。
固结不排水试验在剪切过程中试样的体积保持不变，固结排水试验在剪切过程中试样的体积一般要发生变化，、Cd要略大于、c′。
即便是、c′，一般也不被常规勘察报告所提供，勘察单位所能提供的基本上都是总应力强度指标、。
但由于地下水和时效等问题，有时不得不涉及到有效应力强度指标c′、。
如果能从理论上寻找到c′、与、的关系也是可行的。
1.正常固结饱和粘性土=0情况=0时的极限应力状态见图1。
对于正常固结的饱和粘性土，=0，c′=0，因而得：= = =其中：饱和土的常规三轴固结不排水试验，剪切时，△σ3= 0，△u=A（σ1-σ3）则：则有了及 A 的值就可以得出有效应力指标的值。
抗剪强度指标选取
抗剪强度指标选取抗剪强度是材料在受到剪切力作用下抵抗力的一种指标，用于评估材料的抗剪性能。
在工程实践中，抗剪强度的选取应该考虑以下几个因素：1.材料的抗剪性能：不同材料的抗剪性能有所差异，因此在选取抗剪强度指标时，需要综合考虑材料的特性。
常见的材料抗剪强度指标有剪切强度和抗剪模量。
剪切强度是材料在抗剪破坏时所具有的抵抗力。
它可以根据材料的破坏形态来确定，例如金属材料的剪切强度可以通过剪切试验来获取。
剪切强度可以通过弹性理论和弹塑性理论等方法计算，并且可以用于工程设计中的强度校核。
抗剪模量是材料在受到剪切力作用下的应变和应力之间的关系。
它可以描述材料的刚度和变形行为。
抗剪模量可以通过剪切试验测定获得，也可以通过材料的弹性模量和泊松比等弹性参数计算得到。
2.结构的抗剪要求：不同结构的抗剪要求也会影响抗剪强度指标的选取。
例如，对于混凝土结构而言，由于混凝土的抗剪强度较低，常常需要进行剪切加强，因此在选取抗剪强度指标时，需要综合考虑材料和结构的特点。
3.安全性要求：抗剪强度指标的选取还需要满足结构的安全性要求。
一般来说，工程设计中常常采用安全系数的概念，抗剪强度指标应能满足给定的安全系数要求。
该安全系数可以根据结构的用途、重要性和工程经验等因素来确定。
4.设计规范的要求：在实际工程设计中，常常需要按照相关的设计规范来选择抗剪强度指标。
设计规范中通常会给出相应的要求和计算方法，以保证结构的安全性和可靠性。
总之，抗剪强度指标的选取需要综合考虑材料的特性、结构的抗剪要求、安全性要求以及设计规范的要求。
通过合理选取抗剪强度指标，可以保证结构的安全性和可靠性。
抗剪强度影响系数
抗剪强度影响系数随着科学技术的不断发展，建筑结构的设计也越来越重视结构的稳定性和安全性。
其中，抗剪强度是建筑结构设计中非常关键的一个参数，也是结构稳定性的重要指标之一。
而抗剪强度影响系数则是衡量建筑结构的抗剪能力的一个重要参数。
下面将从以下三个方面介绍抗剪强度影响系数的相关知识。
一、什么是抗剪强度影响系数？抗剪强度影响系数是建筑结构设计中计算抗剪力能力的一个参数，是指在一定荷载条件下，建筑结构的抗剪能力与试验结果之比。
具体而言，抗剪强度影响系数越大，说明建筑结构的抗剪能力越好，其安全性和稳定性也就越高。
二、抗剪强度影响系数的影响因素抗剪强度影响系数的大小受到许多因素的影响，下面列举一些主要的因素：1. 混凝土的强度等级：混凝土的强度等级越高，抗剪强度影响系数也就越大。
2. 钢筋配筋率：在相同条件下，钢筋配筋率越高，抗剪强度影响系数也越大。
3. 截面形状和尺寸：截面形状和尺寸对于抗剪强度影响系数的大小具有很大的影响。
4. 构件的支座条件：构件支座条件的不同也会影响抗剪强度影响系数。
三、如何提高抗剪强度影响系数通过对抗剪强度影响系数影响因素的分析可以知道，提高抗剪强度影响系数的方法主要有以下几种：1. 采用高强度混凝土和钢筋；2. 合理选择构件截面形状和尺寸；3. 配置合适的钢筋配筋率；4. 合理选择构件支座条件。
总之，抗剪强度影响系数是建筑结构设计中非常重要的参数，能够显著影响建筑结构的安全性和稳定性。
因此，为了保证建筑结构的抗抗剪能力足以承担荷载，在设计过程中应该充分考虑抗剪强度影响系数的大小及其影响因素，采取合适的措施进行提高。
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（1）2=3，轴对称？？
（2）实验比较复杂
例：某饱和粘性土试样在三轴压缩仪中进 行固结不排水试验，周围压力3=100kPa，破坏
时 1=120kPa ，实测孔隙水压力 uf=40kPa ，土
样有效内摩擦角 =27 ，有效粘聚力 c=6kPa ， 试计算： 试件中的最大剪应力max； 与水平面夹角为58.5 的平面上的法向应
直剪试验根据排水条件可分为： 快剪、固结快剪和慢剪。 快剪试验是在试样施加竖向压力后，立即快速施
加水平剪应力使试样剪切破坏。
固结快剪是允许试样在竖向压力下排水，待固结
稳定后，再快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。
慢剪试验是允许试样在竖向压力下排水，待固结
稳定后，以缓慢的速率施加水平剪应力使试样剪切
密砂 由粒间咬合力所引起
松砂 (a) 松砂
e e0 ecr e 0
密应力为 ' u f 133 40 93kPa
抗剪强度
f 6 93 tg27 53.4kPa
由上计算可见：
在 =45 的平面上，虽然剪应力最大，但
其抗剪强度f>max，故该平面不发生剪切破坏； 而 在 =58.5 ( 即 45+ /2 ) 的 平 面 上 ， 虽 然
抗剪强度指标的选择
不同排水条件的试验方法比较
试验方法 强度指标 不固 结不 排水 (UU) 快剪 孔隙水压力u的变化 剪前 剪切过程中 适用条件
cu, u, cq, q
u1>0 正常 固结 土
地基为不易排 u1=u1+u0 水的饱和软粘土， (不断变化) 建筑物施工速度 快，以及斜坡的 稳定性验算等
而实际的3=100kPa，小于按极限平衡条件 所求得的3，故可判断该点已剪切破坏。
当=350kPa，=150kPa时，将此值
标于坐标轴上 (图中点A)，则可看出该点在
抗剪强度线以下，故该平面不会发生剪切
破坏。也可由式(4－6)求得其抗剪强度：
f 19 350 tg26 190kPa 150kPa
试验方法 强度指标
孔隙水压力u的变化 剪前 剪切过程中
适用条件
固结不排 c , , cu cu 水(CU) c , c c 固结快剪
u1=0
地基已充分固 u1=u 结或建筑物竣工 (不断变化) 较久，荷载突增， 及一般建筑物地 基的稳定性验算
地基容易排水 固结，如粘土层 中夹层，砂性土 等，而建筑物施 工较慢的情况
1 1 ( 1 3 ) ( 1 3 ) cos 2 2 2 1 ( 1 3 ) sin 2 2
当=58.5时，可得该平面法向应力 和剪应力为：
1 1 ( 220 100) ( 220 100) cos117 133kPa 2 2 1 ( 220 100) sin117 53.5kPa 2
而实际的1=350kPa，大于按极限平衡条件所 求得的1，故可判断该点已剪切破坏。此外，由
上图中摩尔圆亦可看出， f曲线为摩尔圆的割线。
或按1=350kPa时，根据式(4－12)可得：
26 26 3 350 tg 2 (45 ) 2ctg(45 ) 113 KPa 2 2
f3
f4
在不同的垂直压力下进行剪切试验，得相应的抗 剪强度τf，绘制τf - 曲线，得该土的抗剪强度包线
P A
f T A
φ-内摩擦角
c--粘聚力
抗剪强度包线
相当于峰值点的强度 称为峰值强度。 相当于应变很大、应 力衰减至恒定值时的 强度称为残余强度。 不论是峰值强度还是残余强度，都不是一个固定 不变的数值，而是与土的应力状态有关。这是土 区别于其它材料的重要特点之一。
<max ，但相应的抗剪强度降低，使得该平面 >f而发生剪切破坏。
例4.3
不同试验方法的强度指标
问题提出：直剪三种方法 (快剪、固结快 剪、慢剪) 三轴三种方法 (UU、CU、CD)
粘性土的抗剪强度与剪切条件、试验条件、 试验方法等有关，总应力分析法用总应力抗剪强 度；有效应力分析法用有效应力抗剪强度。
固结排水 c , , d d (CD) cs, s 慢 剪
u1=0
任意时刻 u1=u＝0
f d
CD
CU
UU
cu
u=0
Cu Ccu Cd
C
o
3.3.3 无侧限抗压强度试验 三轴试验的一个特例(3=0)
量力环 百分表 加压 框架
升降 螺杆
u=0
试件
Cu
手轮 (a)
有关。
影响抗剪强度的因素可归纳为两类：
1 土的物理化学性质的影响 矿物成分 颗粒形状与级配 土的原始密度
土的含水率
土的结构
2 孔隙水压力的影响*
f d
CD
CU
UU
cu
u=0
Cu Ccu Cd
C
o
无粘性土的抗剪强度
初始孔隙比e0
密砂(e0小)软化型曲线剪胀现象
松砂(e0大)硬化型曲线剪缩现象 砂土液化现象 (饱和松砂、特别是粉、 细砂动荷载u=, '=0 f=0悬浮状态)
有效应力圆直径与总应力圆直径相等。
3、固结排水抗剪强度（CD）
在整个试验过程中，孔隙水压力始终为0，总 应力等于有效应力，所以总应力圆就是有效应力圆，
总应力破坏包线就是有效应力破坏包线。
三轴压缩实验优缺点
优点：
（1）可严格控制排水条件 （2）可量测孔隙水压力 （3）破裂面在最软弱处
缺点：
1=3+1
3 1=3+1
3、试验成果
最大主应力与最小主应力差(偏差应力)
轴向应变与主应力的关系曲线
莫尔破损应力圆包线
三轴试验类型
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）
2、固结不排水试验（CU） 3、固结排水试验（CD）
3－3 抗剪强度指标的确定
确定土的抗剪强度指标(粘聚力c, 内
摩擦角υ)的试验称为剪切试验。
试验 室内 — 直剪、三轴、无侧限 现场 — 十字板、大型直剪 要学会根据实际情况选择最合适的试验方法
3.3.1 直剪试验 1)、仪器：
直剪仪 剪切部分 施(水平)力部分
量测部分
剪切容器与应力环
1、不固结不排水抗剪强度（UU）
1 3 1 u f 3 u f 1 3
在不排水条件下，改变周围压力增量只会引起孔隙水 压力的变化，而不会引起土体中的有效应力的变化， 各试样在剪切破坏前的有效应力相等，所以抗剪强度 不变。
2、固结不排水抗剪强度（CU）
力和剪应力，并判断该平面是否破坏，为什么？
解： 由试验得1=100+120=220kPa， 且最大剪应力发生在 =45 的平面上，故得：
max ( 1 3 ) / 2 120/ 2 60kPa
最大剪应力面相应的法向有效应力及 抗剪强度为：
[(220 40) (100 40)] 120kPa 2 f 6 120 tg27 68kPa max
σ
传压板 透水石 上盒
试样
T
下盒
2)、试验方法与步骤：
制样—安装试样---测记初始读数---施加 竖向压力---施加水平剪切荷载—终止试验标准 ---(测定剪切后含水率)---重复
3)、试验成果：
i=Pi/A(kPa)
fi=CRi /A0(kPa)
100
200
300
400
… …
f1
f2
(kPa) 300 200 100 C=19
f
f=C+tg
=26
A(350,150)
0
100
200
300
400 (kPa)
当3=100kPa时，根据式(4－11)可得：
26 26 1 100 tg 2 (45＋ )＋2ctg(45＋ ) 317 KPa 2 2
该点是否已剪破？
3) 若作用在此土中某平面上的法向应力和剪
应力分别为350kPa和150kPa，是否会剪切破坏？
解：以法向应力 为横坐标，抗剪强度 f
为纵坐标，按相同比例将土样的直剪试验结
果标点连线成抗剪强度曲线如图所示，并量
得粘聚力 c=19kPa ，内摩擦角 =26 ( 也可由
线性回归求得)。
qu (b)
无侧限 压缩仪
3=0
只能得一个摩尔圆
对于饱和粘性土，由于u=0
qu 则 f Cu 2
(4－20)
式中：Cu — 土的不排水抗剪强度(kPa)； qu — 无侧限抗压强度(kPa)。
3.3.4 十字板剪切试验
原位测试，适宜不能保持原形的软粘土。
D D 2 D M DH f 2 f 2 4 3
3.3.2 三轴试验
1、装置：
三轴压缩仪
1
3
1
压力室
轴压系统、侧压系统 量测系统
3
应变控制式三轴仪： 压力室 加压系统 量测系统
加压和量测系统
2、方法步骤：
试样制备—试样饱和—试样安装—施加围 压—施加竖向压力—测记读数—停止剪切试验— 测量破坏试样—重复
3 3 3 3 3
1 无粘性土
摩擦强度（摩擦力）包括滑动摩擦和咬合摩擦 滑动摩擦存在于颗粒表面间，土粒发生相对 移动所产生的摩擦。 咬合摩擦是指相邻颗粒对于相对移动的约束 作用。
2 粘性土