岩土力学课件--土的抗剪强度-第9章
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《土的抗剪强度》课件
边坡稳定性分析的方法包括极限平衡法、有限元法和 离散元法等。这些方法可以根据工程实际情况选择， 以获得更准确的边坡稳定性评估结果。
挡土墙设计
挡土墙是工程中常用的支挡结构，主要用于防止土体滑移和坍塌。在挡土墙设计中，需要考 虑土的抗剪强度，以确保挡土墙的稳定性和安全性。
挡土墙的设计需要考虑多种因素，如土的性质、挡土墙的高度和宽度、荷载类型和大小等。 这些因素都会影响土的抗剪强度，进而影响挡土墙的稳定性和安全性。
提出了相应的加固措施和监测方案。
总结与展望
06
本课程主要内容总结
土的抗剪强度定义
土的抗剪强度影响因素
土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极 限能力，是土力学中的重要参数。
土的抗剪强度受到多种因素的影响，如土 的颗粒组成、含水量、密度、孔隙比、有 机质含量等。
土的抗剪强度指标
土的抗剪强度与工程实践
通过试验测定土的抗剪强度指标，包括内 摩擦角和粘聚力，是评价土体稳定性的重 要依据。
了解土的抗剪强度对于工程实践具有重要 的意义，如地基承载力计算、边坡稳定性 分析、挡土墙设计等。
未来研究方向与展望
新型试验方法研究
随着科技的发展，未来可以探索更加准确、高效、环保的土的抗剪强 度试验方法。
非均质土的抗剪强度研究
对于非均质土，其抗剪强度具有空间变异性和各向异性，未来可以深 入研究其抗剪强度的变化规律。
土的抗剪强度理论
库伦-摩尔理论
库伦-摩尔理论是土的抗剪强度理论的经典理论之一，它基于摩擦和粘聚力原理，描述了土的剪切破坏 机理。
该理论认为，土的抗剪强度是由剪切面上的摩擦力和粘聚力共同作用的结果，其中摩擦力主要取决于土 颗粒之间的摩擦角，而粘聚力则与土的粘聚力和孔隙水压力有关。
土力学6土的抗剪强度精品PPT课件
c
O
3
c ctg 1 3
2
1f
§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与土的强度理论
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
45
2
1 3
2
f c tan
c
O
3
c ctg 1 3
z
zx
二维应力状态
zx
z
x
x
xy
xz
y yz
ij=
x xy xz yx y yz
zx zy z
x xz
ij = zx z
§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与土的强度理论
摩尔-库仑强度理论
2. 应力莫尔圆
+zx z
- 1
x
xz
大主应力： 1 R r
σz按顺时针方向旋转α
直剪试验
库仑（1776）
试验原理
施加 σ（=P/A），S
量测 （=T/A）
P
σ = 100KPa
S
上盒
A
S
下盒
T
§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与土的强度理论
直剪试验 库仑（1776） 试验原理 试验结果
P
A
S T
σ = 300KPa σ = 200KPa σ = 100KPa
三、土的强度的机理
1. 摩擦强度 tg
N T
（3）颗粒的破碎与重排列
土的抗剪强度(史上最全面)ppt课件
O
σ
剪切破坏面 ；.
极限应力圆 破坏应力圆
17
粘性土的极限平衡条件
σ1= σ3tg2(45+φ/2)＋2ctg (45+φ/2) σ3= σ1tg2(45－φ/2)－2ctg (45－φ/2)
；.
18
无粘性土的极限平衡条件
σ1= σ3tg2(45+φ/2) σ3= σ1tg2(45－φ/2)
；.
；.
14
5.1.4 土的极限平衡条件
强度线 极限应力圆
应力圆与强度线相离： 应力圆与强度线相切： 应力圆与强度线相割：
τ<τf
τ=τf τ>τf ；.
弹性平衡状态 极限平衡状态
破坏状态 15
莫尔－库仑破坏准则
A
c 3
f 2 f 1
sin
121 3 ccot 121 3
cctg 1/2(1 +3 )
整体剪切破坏整体剪切破坏型式的压力沉降关系曲线线性变形阶段弹塑性变形阶段塑性破坏阶段51整体剪切破坏52局部剪切破坏型式的压力沉降关系曲线压力和沉降关系曲线从一开始就呈现非线性关系53局部剪切破坏54冲剪破坏型式的压力沉降关系曲线无明显的转折现象55地基剪切破坏的型式主要与土的压缩性质有关
5、土的抗剪强度
；.
33
试验步骤: 1.装样 2.施加周围压力 3.施加竖向压力
3 3
△ 3
3 3
3 △
；.
34
三轴压缩仪
；.
35
应变控制式三轴仪： 压力室 加压系统 量测系统
No Image
轴向加荷系统；.
36
加压和量测系统
；.
37
三轴试验优缺点
土的抗剪强度(课堂PPT)
.
9
一.库仑公式
1）库伦公式基本形式（总应力抗剪强度公式）
f ctg
式中
— f—剪切破坏面上的剪应力，即土的抗剪强度(KPa )
——破坏面上的法向应力(KPa )
—c—土的粘聚力， (KPa )对于无粘性土，c 0 ——土的内摩擦角(º)
c,称为抗剪强度指标，同一种土，它们与试验方法有关
.
10
无粘性土
有效应力法考虑了孔隙水压力的影响,只计入作用于 粒间的有效应力,试验证明,对于同一种土,不论采用何 种试验方法,只要能准确测量出孔隙水压力,则所得的 有效抗剪强度指标是相同的.它们有唯一对应的关系. 但测量孔隙水压力时,比较麻烦,需要精确评价地基强 度和稳定性时常采用.
.
13
抗剪强度的来源：
1）无粘性土：来源于土粒间的摩擦力（内摩擦力）。 包括： a.一部分由于土颗粒粗糙产生的表面摩擦力；
土的抗剪强度
内蒙古科技大学 建筑与土木工程学院岩土教研组
王英浩
.
1
概述
➢土的破坏主要是由于剪切 引起的，剪切破坏是土体破 坏的重要特点.
➢工程时间中与土的抗剪强 度有关的工程主要有以下3 类:
（1）土质土坝的稳定
（2）土压力
（3）地基的承载力问题
.
2
工程实例－土坡稳定
.
3
工程实例－土坡稳定
.
4
工程实例－土压力
.
5
工程实例－土压力
.
6
工程实例－地基承载力问题
.
7
工程实例－地基承载力问题
.
8
第一节 土的抗剪强度概述
土的抗剪强度:是指土体抵抗剪切破坏的极限能力。
土的抗剪强度 PPT课件
抗剪强度包线
c
三轴试验优缺点 优点： ①试验中能严格控制试样排水条件，量测孔隙水压力， 了解土中有效应力变化情况 ②试样中的应力分布比较均匀 缺点： ①试验仪器复杂，操作技术要求高，试样制备较复杂 ②试验在2=3的轴对称条件下进行，与土体实际受力 情况可能不符
三、无侧限抗压强度试验
c:土的粘聚力 :土的内摩擦角
c
粘土
二、土体抗剪强度影响因素
由库仑定律知，对无粘性土，其抗剪强度仅为粒间的 摩擦力；而对粘性土，其抗剪强度由粘聚力和摩擦力 两部分构成。 摩擦力的两个来源 1.滑动摩擦：剪切面土粒间表面的粗糙所产生的摩擦 2.咬合摩擦：土粒间互相嵌入所产生的咬合力 粘聚力：由土粒之间的胶结作用（固化粘聚力）和电 分子引力（原始粘聚力）等因素形成。 抗剪强度影响因素 摩擦力：与剪切面上的法向总应力、土的初始密度、土粒 级配、土粒形状以及表面粗糙程度有关。
第四章 土的抗剪强度
主要内容
§4.1 土的抗剪强度与极限平衡条件 §4.2 土的抗剪强度试验方法
§4.3 不同排水条件时剪切试验
§4.4 地基的临塑荷载
§4.5 地基的极限承载力
大阪的港口码头档土墙由于液化前倾
剪切面（剪切带）：土体剪切破坏是沿某一面发生与剪切 方向一致的相对位移，这个面通常称为剪切面。
因此对一般粘性土，无法作出强度包线
cu
u=0
qu f cu 2
q u
说明：对于饱和软粘土，根 据三轴不排水剪试验成果， 其强度包线近似于一水平线， 即qu=0，因此无侧限抗压强 度试验适用于测定饱和软粘 土的不排水强度
1 1 3 sin 2 2
《土的抗剪强度》课件
未来研究方向
继续深入研究土壤的抗剪强度特性，以应对更 复杂的工程挑战。
应力方向和大小
土壤受到的应力方向和大小 会对其抗剪强度产生直接影 响。
土的抗剪强度 - 实验方法及三轴剪切试验等是常用来测试土壤抗剪强度的实验方法。
2
实验结果分析
根据实验结果，我们可以评估土壤的抗剪强度特性，并了解其在不同条件下的变 化规律。
3
仪器与设备
使用专业的仪器和设备进行实验，确保准确性和可靠性。
土的抗剪强度 - 应用
岩土工程中的应用
了解土壤的抗剪强度可以帮助工程师正确评估土壤 的稳定性，并采取相应的加固措施。
土木工程中的应用
土壤的抗剪强度对土建结构的设计和施工都有着重 要的影响，如地基的承载能力等。
土的抗剪强度 - 结论
土工领域的重要性
了解土壤的抗剪强度对岩土工程和土木工程来 说至关重要，能够确保工程的稳定性和安全性。
《土的抗剪强度》PPT课 件
探索土的力学特性及其在工程中的重要性。
土的抗剪强度 - 简介
土的抗剪强度是指土壤抵抗剪切应力的能力。这个概念在岩土工程和土木工 程中具有重要意义。
土的抗剪强度 - 影响因素
土的类型
不同类型的土壤具有不同的 抗剪强度特性，如黏土、砂 土和壤土等。
土的密度和湿度
土壤的密度和湿度会影响其 颗粒间的协调性，从而影响 其抗剪强度。
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对于：砂土>粘性土；
高岭石>伊里石>蒙特石 • 粒径的形状（颗粒的棱角与长宽比）
在其他条件相同时：
一般，对于粗粒土，颗粒的棱角提高了内摩擦角
课件
10
3、粘聚强度 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）
粘聚强度影响因素
地质历史 粘土颗粒矿物成分 密度 离子价与离子浓度
1 =15% 1
强度包线
c
课件 (1-)f (1-)f
36
4、优点和缺点
❖ 优点：
1 应力状态和应力路径明确； 2 排水条件清楚，可控制； 3 破坏面不是人为固定的
❖ 缺点：
设备相对复杂，现场难以试验
说明： 3＝0 即为无侧限抗压强度试验
•真三轴仪
•空心圆柱扭剪仪
课件
37
三、无侧限抗压强度试验
c
O
课件
6
二、土体抗剪强度影响因素
▪ 摩擦力的两个来源
1.滑动摩擦：剪切面土粒间表面的粗糙所产生的摩 擦
2.咬合摩擦：土粒间互相嵌入所产生的咬合力
▪ 粘聚力：由土粒之间的胶结作用和电分子引力等因 素形成
▪ 抗剪强度影响因素
摩擦力：剪切面上的法向总应力、土的初始密度、土 粒级配、土粒形状以及表面粗糙程度
直剪试验：试样在垂直压力下 固结稳定，再以缓慢的速率施 加水平剪力，直至剪破，整个 试验过程中尽量使土样排水， 试验方法称为慢剪 课件
打开排 水阀
3 3
△ 3
3 3
3 △
45
3＋△
3
d
3
3
3
3＋△
cd
在整个排水剪试验过程中， uf ＝0，总应力全部转化 为有效应力，所以总应力圆即是有效应力圆，总应力
σ1<σ1f σ1=σ1f σ1>σ1f
安全状态 极限平衡状态 不可能状态
1f 3tg2 45 2 2ctg 45 2
课件
c
O
3
1 1f 1
18
1= 常数：
1,3x 2z
xz
2
2x2z
根据应力状态计算出 大小主应力σ1、σ3
c O 3 3f 3
判断破坏可能性
σ3>σ3f 安全状态
σ3=σ3f 极限平衡状态
下破坏时的总应力圆
试验表明：虽然三个试样的周围压力3不同，但破
坏时的主应力差相等，三个极限应力圆的直径相等， 因而强度包线是一条水平线
三个试样只能得到一个课有件 效应力圆
42
2. 固结不排水剪（CU）
三轴试验：施加周围压力3
时打开排水阀门，试样完全 排水固结，孔隙水压力完全 消散。然后关闭排水阀门，
课件
27
试验结果
f ：
土的抗剪强度
tg：
摩擦强度-正比于压力 c：
粘聚强度
库仑公式
f ctan
c： 粘聚力
：内摩擦角
c O
课件
σ = 300KPa σ = 200KPa σ = 100KPa
S
28
二、直剪试验
P A
通过控制剪切速率 来近似模拟排水条 件 (1) 固结慢剪
施加正应力-充分固结
慢慢施加剪应力-小于0.02mm/分，
课件
14
四、土的极限平衡条件
强度线
极限应 力圆
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：课件 τ>τf
弹性平衡状态 极限平衡状态 破坏状态 15
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)
试验,施加周围压力 3 200kPa ,试件破坏时主应
力差13280kPa,测得孔隙水压力 u180kPa , 有效内摩擦角 240 ,有效粘聚力 c80kPa , 试求破坏面上的法向应力和剪应力及试件中的最大
剪应力.
课件
22
例2:试说明为什么上例中试样发生在57°的平面,而 不是发生在最大剪应力的作用面.
❖ 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；
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
课件
34
二. 三轴试验强度指标
三种试验
剪切前固结条件
剪切中排水条件
1.固结排水试验 （CD）
2.固结不排水试验 （CU）
3.不固结不排水试验 （UU）
固结 Consolidated
课件
23
5. 滑裂面的位置
45°＋/2
与大主应力面夹角： α=45 最大剪应 力作用面上？
破裂面
c
O
3
f ctan
290
2
2 1f
课件
24
§9.2 抗剪强度测定试验
室内试验 野外试验
三轴试验、直剪试验等 制样（重塑土）或现场取样 缺点：扰动 优点：应力条件清楚，易重复
3 3
△ 3
3 3
3
课件
△
32
1、试样应力特点与试验方法
特点： 试样是轴对称应力状态。垂直应力z 一般是大主应力；径向与切向应力总 是相等r=，亦即1=z；2=3=r
方法： 首先试样施加静水压力—室压（围压） 1=2=3 ； 然后通过活塞杆施加的是应力差 Δ1= 1-3 。
课件
1 3 3
3
3
33
粘聚力：土中矿物成分、粘粒含量、含水量以及土的
结构
课件
7
2、摩擦强度 tg
（1）滑动摩擦
N T
T= Ntgφu
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)
课件
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
十字板扭剪试验、旁压试验等 原位试验 缺点：应力条件不易掌握 优点：原状土的原位强度
课件
25
二、土的抗剪强度指标测定
1、直剪试验（库仑 1776）
试验方法
施加 σ（=P/A）
施加 S
量测 （=T/A）
P
上盒 下盒
A
S T
课件
σ = 300KPa σ = 200KPa σ = 100KPa
S
26
试验仪器：直剪仪（应力控制式，应变控制式）
❖ 钻孔到指定的土层，插入十 字形的探头；
❖ 通过施加的扭矩计算土的抗 剪强度
课件
39
§9.3 排水条件与试验成果的关系
• 一、总应力强度指标与有效应力强度指标
库仑定律
f tanc
说明：施加于试样上的垂直法向应力为总应力，c、为总应
力意义上的土的粘聚力和内摩擦角，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
不易控制排水条件
剪切面固定
课件
30
三轴试验 1、试样应力特点与试验方法 2、强度包线 3、试验类型 4、优缺点
有机玻璃罩
橡皮膜 压力水
课件
轴向加压杆
顶帽
压力室
试
样
透水石
排水管 阀门
量测体变或孔压
31
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
试验步骤: 1.装样 2.施加周围压力 3.施加竖向压力
向总应力决定，而是取决于剪切面上的法向有效应力
f ta c n ＝ u ta c n
有效应力强度指标确切地表 达出了土的抗剪强度的实质， 是比较合理的表达方课法件
c 、 为土的有效
粘聚力和有效内摩 擦角，即土的有效 应力强度指标
40
• 二、不同排水条件时的剪切试验方法及成果表达
1.不固结不排水剪（UU）
§9.1土的抗剪强度与极限平衡条件
• 一、库仑定律
1776年，库仑根据砂土剪切试验
f
砂土
后来，根据粘性土剪切试验
f
库仑定律：土的抗剪强
度是剪切面上的法向总应
力 的线性函数
f tan
f tanc
c
粘土
课件
c:土的粘聚力
:土的内摩擦角 5
土的抗剪强度的计算
库仑公式
f ctan
c： 粘聚力
：内摩擦角
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
直剪试验：通过试验加荷 的快慢来实现是否排水。 使试样在3～5min之内剪 破，称之为快剪
关闭排 水阀
3 3
△ 3
3 3
3 △
课件
41
△
3
有效应力圆
总应力圆
u=0
3
3
3
cu
A
B
C
3
uA
3A
1A
3 △
饱和粘性土在三组3下的不排水剪 试验得到A、B、C三个不同3作用
课件
16
莫尔-库仑强度理论表达式－极限平衡条件
1 3tg24522ctg452 3 1tg24522ctg452
1 3 2
f ctan
c
O
3
cctg1 3
2
1
课件
17
3= 常数：
判别对象：土体微小单元（一点）
1,3x 2z
xz
2
2x2z
根据应力状态计算出 大小主应力σ1、σ3
判断破坏可能性
高岭石>伊里石>蒙特石 • 粒径的形状（颗粒的棱角与长宽比）
在其他条件相同时：
一般，对于粗粒土，颗粒的棱角提高了内摩擦角
课件
10
3、粘聚强度 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）
粘聚强度影响因素
地质历史 粘土颗粒矿物成分 密度 离子价与离子浓度
1 =15% 1
强度包线
c
课件 (1-)f (1-)f
36
4、优点和缺点
❖ 优点：
1 应力状态和应力路径明确； 2 排水条件清楚，可控制； 3 破坏面不是人为固定的
❖ 缺点：
设备相对复杂，现场难以试验
说明： 3＝0 即为无侧限抗压强度试验
•真三轴仪
•空心圆柱扭剪仪
课件
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三、无侧限抗压强度试验
c
O
课件
6
二、土体抗剪强度影响因素
▪ 摩擦力的两个来源
1.滑动摩擦：剪切面土粒间表面的粗糙所产生的摩 擦
2.咬合摩擦：土粒间互相嵌入所产生的咬合力
▪ 粘聚力：由土粒之间的胶结作用和电分子引力等因 素形成
▪ 抗剪强度影响因素
摩擦力：剪切面上的法向总应力、土的初始密度、土 粒级配、土粒形状以及表面粗糙程度
直剪试验：试样在垂直压力下 固结稳定，再以缓慢的速率施 加水平剪力，直至剪破，整个 试验过程中尽量使土样排水， 试验方法称为慢剪 课件
打开排 水阀
3 3
△ 3
3 3
3 △
45
3＋△
3
d
3
3
3
3＋△
cd
在整个排水剪试验过程中， uf ＝0，总应力全部转化 为有效应力，所以总应力圆即是有效应力圆，总应力
σ1<σ1f σ1=σ1f σ1>σ1f
安全状态 极限平衡状态 不可能状态
1f 3tg2 45 2 2ctg 45 2
课件
c
O
3
1 1f 1
18
1= 常数：
1,3x 2z
xz
2
2x2z
根据应力状态计算出 大小主应力σ1、σ3
c O 3 3f 3
判断破坏可能性
σ3>σ3f 安全状态
σ3=σ3f 极限平衡状态
下破坏时的总应力圆
试验表明：虽然三个试样的周围压力3不同，但破
坏时的主应力差相等，三个极限应力圆的直径相等， 因而强度包线是一条水平线
三个试样只能得到一个课有件 效应力圆
42
2. 固结不排水剪（CU）
三轴试验：施加周围压力3
时打开排水阀门，试样完全 排水固结，孔隙水压力完全 消散。然后关闭排水阀门，
课件
27
试验结果
f ：
土的抗剪强度
tg：
摩擦强度-正比于压力 c：
粘聚强度
库仑公式
f ctan
c： 粘聚力
：内摩擦角
c O
课件
σ = 300KPa σ = 200KPa σ = 100KPa
S
28
二、直剪试验
P A
通过控制剪切速率 来近似模拟排水条 件 (1) 固结慢剪
施加正应力-充分固结
慢慢施加剪应力-小于0.02mm/分，
课件
14
四、土的极限平衡条件
强度线
极限应 力圆
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：课件 τ>τf
弹性平衡状态 极限平衡状态 破坏状态 15
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)
试验,施加周围压力 3 200kPa ,试件破坏时主应
力差13280kPa,测得孔隙水压力 u180kPa , 有效内摩擦角 240 ,有效粘聚力 c80kPa , 试求破坏面上的法向应力和剪应力及试件中的最大
剪应力.
课件
22
例2:试说明为什么上例中试样发生在57°的平面,而 不是发生在最大剪应力的作用面.
❖ 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；
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
课件
34
二. 三轴试验强度指标
三种试验
剪切前固结条件
剪切中排水条件
1.固结排水试验 （CD）
2.固结不排水试验 （CU）
3.不固结不排水试验 （UU）
固结 Consolidated
课件
23
5. 滑裂面的位置
45°＋/2
与大主应力面夹角： α=45 最大剪应 力作用面上？
破裂面
c
O
3
f ctan
290
2
2 1f
课件
24
§9.2 抗剪强度测定试验
室内试验 野外试验
三轴试验、直剪试验等 制样（重塑土）或现场取样 缺点：扰动 优点：应力条件清楚，易重复
3 3
△ 3
3 3
3
课件
△
32
1、试样应力特点与试验方法
特点： 试样是轴对称应力状态。垂直应力z 一般是大主应力；径向与切向应力总 是相等r=，亦即1=z；2=3=r
方法： 首先试样施加静水压力—室压（围压） 1=2=3 ； 然后通过活塞杆施加的是应力差 Δ1= 1-3 。
课件
1 3 3
3
3
33
粘聚力：土中矿物成分、粘粒含量、含水量以及土的
结构
课件
7
2、摩擦强度 tg
（1）滑动摩擦
N T
T= Ntgφu
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)
课件
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
十字板扭剪试验、旁压试验等 原位试验 缺点：应力条件不易掌握 优点：原状土的原位强度
课件
25
二、土的抗剪强度指标测定
1、直剪试验（库仑 1776）
试验方法
施加 σ（=P/A）
施加 S
量测 （=T/A）
P
上盒 下盒
A
S T
课件
σ = 300KPa σ = 200KPa σ = 100KPa
S
26
试验仪器：直剪仪（应力控制式，应变控制式）
❖ 钻孔到指定的土层，插入十 字形的探头；
❖ 通过施加的扭矩计算土的抗 剪强度
课件
39
§9.3 排水条件与试验成果的关系
• 一、总应力强度指标与有效应力强度指标
库仑定律
f tanc
说明：施加于试样上的垂直法向应力为总应力，c、为总应
力意义上的土的粘聚力和内摩擦角，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
不易控制排水条件
剪切面固定
课件
30
三轴试验 1、试样应力特点与试验方法 2、强度包线 3、试验类型 4、优缺点
有机玻璃罩
橡皮膜 压力水
课件
轴向加压杆
顶帽
压力室
试
样
透水石
排水管 阀门
量测体变或孔压
31
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
试验步骤: 1.装样 2.施加周围压力 3.施加竖向压力
向总应力决定，而是取决于剪切面上的法向有效应力
f ta c n ＝ u ta c n
有效应力强度指标确切地表 达出了土的抗剪强度的实质， 是比较合理的表达方课法件
c 、 为土的有效
粘聚力和有效内摩 擦角，即土的有效 应力强度指标
40
• 二、不同排水条件时的剪切试验方法及成果表达
1.不固结不排水剪（UU）
§9.1土的抗剪强度与极限平衡条件
• 一、库仑定律
1776年，库仑根据砂土剪切试验
f
砂土
后来，根据粘性土剪切试验
f
库仑定律：土的抗剪强
度是剪切面上的法向总应
力 的线性函数
f tan
f tanc
c
粘土
课件
c:土的粘聚力
:土的内摩擦角 5
土的抗剪强度的计算
库仑公式
f ctan
c： 粘聚力
：内摩擦角
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
直剪试验：通过试验加荷 的快慢来实现是否排水。 使试样在3～5min之内剪 破，称之为快剪
关闭排 水阀
3 3
△ 3
3 3
3 △
课件
41
△
3
有效应力圆
总应力圆
u=0
3
3
3
cu
A
B
C
3
uA
3A
1A
3 △
饱和粘性土在三组3下的不排水剪 试验得到A、B、C三个不同3作用
课件
16
莫尔-库仑强度理论表达式－极限平衡条件
1 3tg24522ctg452 3 1tg24522ctg452
1 3 2
f ctan
c
O
3
cctg1 3
2
1
课件
17
3= 常数：
判别对象：土体微小单元（一点）
1,3x 2z
xz
2
2x2z
根据应力状态计算出 大小主应力σ1、σ3
判断破坏可能性