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。
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。
第五章土的抗剪强度 第一节概述 土是固相、液相和气相组成的散体材料。一般而言，在外部荷载作用下，土体中的应力将发生变化。当土体中的剪应力超过土体本身的抗剪强度时，土体将产生沿着其中某一滑裂面的滑动,而使土体丧失整体稳定性。所以，土体的破坏通常都是剪切破坏。 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(图5-1)。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和土的极限平衡等问题。 图5-1 土坝、基槽和建筑物地基失稳示意图 (a)土坝(b)基槽(c)建筑物地基 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。抗剪强度是土的主要力学性质之一，也是土力学的重要组成部分。土体是否达到剪切破坏状态，除了取决于其本身的性质之外，还与它所受到的应力组合密切相关。不同的应力组合会使土体产生不同的力学性质。土体破坏时的应力组合关系称为土体破坏准则。土体的破坏准则是一个十分复杂的问题。到目前为止，还没有一个被人们普遍认为能完全适用于土体的理想的破坏准则。本章主要介绍目前被认为比较能拟合试验结果，因而为生产实践所广泛采用的土体破坏准则，即摩尔—库伦破坏准则。 土的抗剪强度，首先取决于其自身的性质，即土的物质组成、土的结构和土所处于的状态等。土的性质又与它所形成的环境和应力历史等因素有关。其次，土的性质还取决于土当前所受的应力状态。因此，只有深入进行对土的微观结构的详细研究，才能认识到土的抗剪强度的实质。目前，人们已能通过采用电子显微镜、X射线的透视和衍射、差热分析等等新技术和新方法来研究土的物质成分、颗粒形状、排列、接触和连结方式等，以便阐明土的抗剪强度的实质。这是近代土力学研究的新领域之一。有关这方面的研究，可参 132
土质学与土力学 7土的抗剪强度 《土质学与土力学》 第七章 土的抗剪强度 第一节 概述 建筑物由于土的原因引起的事故中，一部分是沉降过大，或是差异沉降过大造成的；另一方面是由于土体的强度破坏而引起的。对于土工建筑物（如：路堤、土坝等）来说，主要是后一个原因。从事故的灾害性来说，强度问题比沉降问题要严重的多。而土体的破坏通常都是剪切破坏；研究土的强度特性，就是研究土的抗剪强度特性。 ①土的抗剪强度（τf ）：是指土体抵抗抗剪切破坏的极限能力，其数值等于剪切破坏时滑动的剪应力。 ②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。 其物理意义：可以认为是由颗粒间的内摩阻力以及由胶结物和束缚水膜的分子引力所造成的粘聚力所组成。 无粘性土一般无连结，抗剪强度主要是由颗粒间的摩擦力组成，这与粒度、密实度和含水情况有关。 粘性土颗粒间的连结比较复杂，连结强度起主要作用，粘性突的抗剪强度主要与连结有关。 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。 第二节 抗剪强度的基本理论 一、库仑定律（剪切定律） 1773年 法国学者 在法向应力变化范围不大时，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。 无粘性土：φστtg f ?= 粘性土：φστtg f ?=+c 式中：f τ：土的抗剪强度，Kpa ； σ：剪切面的法向压力，Kpa ； φtg ：土的内摩擦系数； φ：土的内摩擦角，度； c ：土的内聚力，Kpa 。 σφtg ：内摩擦力。 库仑定律说明：（1）土的抗剪强度由土的内摩擦力σφtg 和内聚力c 两部分组成。 （2）内摩擦力与剪切面上的法向应力成正比，其比值为土的内摩擦系数φtg 。 （3）表征抗剪强度指标：土的内摩擦角φ和内聚力c 。 无粘性土的c ＝0，内摩擦角（φtg ）主要取决于土粒表面的粗糙程度和土粒交错排列的情况；土粒表面越粗糙，棱角越多，密实度越大，则土的内摩擦系数大。 粘性土的内聚力c 取决于土粒间的连结程度；内摩擦力（σφtg ）较小。
第五章土的抗剪强度 在外荷载作用下，土工建筑物和地基内部会产生剪应力和相应的变形，与此同时也会引起抵抗这种剪切变形 的阻力。当土体内的剪应力和抗剪应力处于平衡状态时，土工建筑物和地基会保持稳定。随着剪应力的增加，抗 剪应力相应也会增加，但是抗剪应力增加有一个限度，达到这一限度时，土体就要发生破坏，这个限度称为土的 抗剪强度。 如果土体内某一部分的剪应力达到它的抗剪强度时，该部分的土体就出现剪切破坏或产生塑性流动，最终可能导致一部分土体沿着某个面相对于另一部分土体产生滑动，发生整体破坏。 一、库仑定律与土的极限平衡条件 1、库仑定律 1776年库仑根据砂土剪切试验的结果提 出砂土抗剪强度公式 后来对粘性土进行剪切试验，得到粘性土抗 剪强度公式 2、土的抗剪强度影响因素 摩擦力：土的原始密度、剪切面上的法向总应力、土粒的形状、土粒的表面粗糙程度、土的颗粒级配 粘聚力：粘粒含量、矿物成分、含水量、土的结构
3、土中某点的应力状态 土体内部某点不同方位上截面上 应力(正应力和剪应力)的集合。 土体内部某点的不同方位上所有 截面应力组合均在莫尔应力圆上， 圆心坐标[1/2(+ )，0]， 应力圆半径r＝1/2(－ )。 因此土的应力状态可以用莫尔应 力圆表示。 4、土的极限平衡条件 把抗剪强度包线与描述土体中某点的莫尔 应力圆绘在同一座标系中，根据两者的相对位 置判断土体该点所处的状态。 莫尔应力圆位于抗剪强度包线的下方，该 点处于弹性平衡状态。 莫尔应力圆与抗剪强度包线相切，该点处 于极限平衡状态 莫尔应力圆与抗剪强度包线相割，该点已 经被剪破。 土体处于极限平衡状态的极限平衡条件： 二、土的抗剪强度试验 1、直接剪切试验 2、三轴剪切试验 3、无侧限抗压强度试验 4、十字板剪切试验 三、不同排水条件下的剪切试验成果
直接剪切实验 一、实验目的 直接剪切实验是测定土的抗剪强度的一种常用方法，通常采用四个试样，分别在不同的垂直压力下，施加水平剪切力进行剪切，测出破坏时剪应力，然后根据库仑定律确定土的抗剪强度指标：内摩擦角φ和粘聚力c。 二、实验原理： 土的破坏都是剪切破坏，土的抗剪强度是土在外力作用下，其一部分土体对于另一部分土体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度。土体的一部分对于另一部分移动时，便认为该点发生了剪切破坏。无粘性土的抗剪强度与法向应力成正比；粘性土的抗剪强度除和法向应力有关外，还决定于土的粘聚力。土的摩擦角φ、粘聚力c是土压力、地基承载力和土坡稳定等强度计算必不可少的指标。 三、实验设备： 1.应变控制式直剪仪：由剪切容器、垂直加压设备、水平力推力座、量力 环等组成。 2.其它辅助设备：百分表、天平、环刀、秒表、饱和器、透水石、削土刀等。 四、实验步骤： 1.按要求的干密度，称出一个环刀体积所需的风干试样。本实验使用扰动 土试样。制备四份试样，在四种不同竖向压力下进行剪切试验。
2.取出剪切容器的加压盖及上部透水石，将上下盒对准，插入固定销。 3.将试样徐徐倒入剪切容器内，在试样面上依次放好透水石、加压盖、钢珠和加力框架。 4.徐徐转动手轮至量力环上的百分表长针微微转动为止，将百分表的长针调至零，即R =0。 5.在试样面上施加第一级垂直压力P=100kpa。 6.拔去固定销，以8s/r的均匀速率转动手轮，使试样在3--5分钟内剪破。剪破标准：（1）当百分表读数不变或明显后退，(2)百分表指针不后退时，以剪切位移为4mm对应的剪应力为抗剪强度，这时剪切至剪切位移达6mm时才停止剪切。 7.卸除压力，取下加力框架、钢珠、加压盖等，倒出试样，刷净剪切盒。 8.重复2-7步骤，改变垂直压力，使分别为200、300、400kpa进行试验。 五、数据分析：
土的力学性质指标 1．压缩系数 土的压缩性通常用压缩系数（或压缩模量）来表示，其值由原状土的压缩试验确定。压缩系数按下式计算： 2 12 11000p p e e a --? =（6-1） 式中1000——单位换算系数； a ——土的压缩系数（MPa -1）； p 1、p 2——固结压力（kPa ）： e 1、e 2——相对应于p 1、p 2时的孔隙比。 评价地基压缩性时，按p 1为100kPa ，p 2为200kPa ，相应的压缩系数值以a 1-2划分为低、中、高压缩性，并应按以下规定进行评价： （1）当a 1-2＜0.1MPa -1时，为低压缩性土； （2）当0.1≤a 1-2＜0.5MPa -1时，为中压缩性土； （3）当a 1-2≥0.5MPa -1时，为高压缩性土。 2．压缩模量 工程上也常用室内试验求压缩模量E s 作为土的压缩性指标。压缩模量按下式计算：a e E s 0 1+= （6-2） 式中Es ——土的压缩模量（MPa ）； e 0——土的天然（自重压力下）孔隙比； a ——从土的自重应力至土的自重加附加应力段的压缩系数（MPa -1）。 用压缩模量划分压缩性等级和评价土的压缩性可按表6-4规定。 地基土按E s 值划分压缩性等级的规定表6-4
3．抗剪强度 土在外力作用下抵抗剪切滑动的极限强度，一般用室内直剪、原位直剪、三轴剪切试验、十字板剪切试验、野外标准贯入、动力触探、静力触探等试验方法进行测定。它是评价地基承载力、边坡稳定性、计算土压力的重要指标。 （1）抗剪强度计算 土的抗剪强度一般按下式计算： τf＝σ·tgφ＋c（6-3） 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（°），剪切试验法向应力与剪应力曲线的切线倾斜角； c——土的粘聚力（kPa），剪切试验中土的法向应力为零时的抗剪强度，砂类土c＝0。 （2）土的内摩擦角φ和粘聚力c的求法 同一土样切取不少于4个环刀进行不同垂直压力作用下的剪力试验后，用相同的比例尺在坐标纸上绘制抗剪强度τ与法向应力σ的相关直线，直线交τ值的截距却为土的粘聚力c，砂土的c=0，直线的倾斜角即为土的内摩擦角切，见图6-1。 图6-1抗剪强度与法向应力的关系曲线
第七章 土的抗剪强度 第一节 概述 建筑物由于土的原因引起的事故中，一部分是沉降过大，或是差异沉降过大造成的；另一方面是由于土体的强度破坏而引起的。对于土工建筑物（如：路堤、土坝等）来说，主要是后一个原因。从事故的灾害性来说，强度问题比沉降问题要严重的多。而土体的破坏通常都是剪切破坏；研究土的强度特性，就是研究土的抗剪强度特性。 ①土的抗剪强度（τf ）：是指土体抵抗抗剪切破坏的极限能力，其数值等于剪切破坏时滑动的剪应力。 ②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。 其物理意义：可以认为是由颗粒间的内摩阻力以及由胶结物和束缚水膜的分子引力所造成的粘聚力所组成。 无粘性土一般无连结，抗剪强度主要是由颗粒间的摩擦力组成，这与粒度、密实度和含水情况有关。 粘性土颗粒间的连结比较复杂，连结强度起主要作用，粘性突的抗剪强度主要与连结有关。 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。 第二节 抗剪强度的基本理论 一、库仑定律（剪切定律） 1773年 法国学者 在法向应力变化范围不大时，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。 无粘性土：φστtg f ?= 粘性土：φστtg f ?=+c 式中：f τ：土的抗剪强度，Kpa ； σ：剪切面的法向压力，Kpa ；
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 (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Φ 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 (2) 不同成因粘性土的力学性质指标
地基土抗剪强度指标 Cφ值的确定 CKBOOD was revised in the early morning of December 17, 2020.
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 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。 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）+15，对于中、粗、砾砂采用Φ=+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Φ 2.4.2 根据现场剪切试验确定抗剪强度C、Φ值
地基土抗剪强度指标C、φ值简直定之南宫帮珍创作 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元面积上所能接受的最年夜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发生粘聚力共同组成. 在法向应力不年夜时, 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 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 沈阳地域《建筑地基基础技术规范》（DB21-907-96）资料（深度范围不年夜于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、年夜崎、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））采纳Φ值进行承载力特征值f ak计算时, 对粉、细砂采纳Φ=（12N）+15, 对中、粗、砾砂采纳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）.根据计算功效, 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Φ 根据现场剪切试验确定抗剪强度C、Φ值 该方法本钱较高, 一般很少采纳, 主要用于场地稳定性评价,
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T,根据库仑定律确定土的抗剪强度参数：内摩擦角屮和黏聚力C。 试验方法分三种： （1）快剪Q（Quickshear）：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（ConsolidationQuickshear）：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（Slowshear）：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a )下， 3 施加轴向压力(即产生主应力差a-a )，进行剪切直至破坏，然后根 13 据摩尔-库伦理论确定土的抗剪强度参数：内摩擦角屮和黏聚力c 。 试验方法分三种： (1)不固结不排水剪UU (UnconsolidationUndrained )：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 ， u (2)固结不排水剪CU (ConsolidationUndrained )：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,(p 和有效应力抗剪 cucu 强度指标c '，p '。 图中可知(p '大于 p ，c '小于c ) cucu (3)固结排水剪CD (ConsolidationDrained )：试样先在周围压 力下排水固结，然后允许试样在充分排水的条件下增加轴向压力直至 U S 1三紬OD 试验匪 庚包躲
地基土抗剪强度指标C.φ值的肯定 1. 抗剪强度的物理意义及根本理论 土在外力感化下在剪切面单位面积上所能推却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配合构成. 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. 抗剪强度的实验办法 包含直接剪切实验和三轴剪切实验,重要实用于粘性土和粉土,砂土可按请求的密度制备土样. 2.2 除土工实验以外其他肯定抗剪强度C.Φ值的办法 2.2.1 依据原位测试数据肯定抗剪强度C.Φ值的经验办法 (1) 动力触探 沈阳地区《建筑地基基本技巧规范》（DB21-907-96）材料（深度规模不大于15m） 砂土.碎石土内摩察角尺度值Φk
(2) 尺度贯入实验 国外砂土N与Φ的关系经验关系式重要有Dunhan.大崎.Peck.Meyerhof等研讨的经验公式,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（按公式盘算））采取Φ值进行承载力特点值f ak盘算时,对于粉.细砂采取Φ=（12N）+15,对于中.粗.砾砂采取Φ=0.3N+27盘算出的数值现实能较为吻合（N为经杆长修改后的标贯击数）.依据盘算成果,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) 静力触探实验 《工程地质手册》（第四版）P210,砂土的内摩察角可依据静力触探参照下表取值. 砂土的内摩察角Φ 依据现场剪切实验肯定抗剪强度C.Φ值 该办法成本较高,一般很少采取,重要用于场地稳固性评价,见《工程地质手册》（第四版）P234.粗粒混杂土的抗剪强度C.Φ值经由过程现场剪切实验肯定. 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
3.4 土的强度指标 3.4.1 土的抗剪强度 1、土的抗剪强度定义 在工程实践中，建筑物地基和土工构筑物常产生如图3-18所示的破坏情况。这是因为土体在自重或外荷载作用下，土中一点的剪应力τ达到了土的最大抗剪能力，该点土就要处于极限状态。当荷载继续增加，这样的点逐渐扩展，最后连成一个滑动面（也称破裂面）。当一部分土体（滑动体）相对另一部分土体滑动时，即为土体剪切破坏。所谓土的抗剪强度就是指土抵抗剪切的最大能力，即土体剪切破坏时，作用在剪切面上的极限剪应力，用f τ表示。 2 、库 伦 定 律 1 776年库伦（C.A.Coulomb ）通过一系列的土的强度试验 得出了在一般情况下，砂性土的抗剪强度f τ与作用在剪 切面上的法向应力σ成直线关系，如图3-19所示，即： φστtg f = （3-25） 后来通过试验研究进一步提出了粘性土抗剪强度的 表达式： φ στtan +=c f （3-26） 式中 c ——土的粘聚力（kPa ）； φ ——土的内摩擦角（度）。 式（3-26）就是著名的土的抗剪强度库伦定律，f τσ-关系曲线称为土的抗剪强度线。 c 、φ称为土的抗剪强度指标。由实验知，一般砂土的φ值大于粘性土的φ值，且砂土的c 值为零。由公式（3-25）可知f τ是随着由法向应力σ的大小而变化的。 3、土的抗剪强度的构成及影响因素 1）土的抗剪强度的构成 土的抗剪能力是由于砂土有摩阻力和粘性土有粘聚力、摩阻力所致。 （1）粘聚力：
原始粘聚力：系土粒间的分子吸力和公共结合水膜的作用，当土被扰动后，该粘聚力即被破坏，但能缓慢恢复。 加固粘聚力：系土中胶结物质的胶结作用，当土扰动后，该粘聚力被破坏，且不能恢复，只能由另外胶结物再形成。 （2）摩阻力： 摩擦力：是指土粒表面间的摩擦阻力。 咬合力：由于颗粒间的嵌入和联锁作用在产生相对滑动时需克服的力称为咬合力。 2）抗剪强度的影响因素 （1）土粒的矿物成分、形状、大小及颗粒级配： 矿物成分不同，土粒表面薄膜水和电分子吸力不同，则原始粘聚力也不同。另外胶结物质可使加固粘聚力增大。 土粒形状不规则的比圆卵形的摩阻力大；土粒愈细小，表面积愈大，与水的作用愈强烈，粘聚力大；颗粒粗大且形状多不规则，摩阻力大；颗粒级配愈好，愈易压密，粘聚力和摩阻力均增大。 （2）原始密实度：原始密实度愈密实其粘聚力和摩阻力愈大。 （3）含水量：含水量愈高则粘粒表面薄膜水愈厚，粒间甚至被自由水分离，胶结力及粒间吸力减小，因而粘聚力小。对无粘性土来说，水可起润滑作用，因而摩阻力减小。 （4）土的结构扰动：受扰动的土结构被破坏，土体变得疏松，粘粒间胶结物质以及土粒、离子、水分子所组成的平衡体系受到破坏，因而摩阻力和粘聚力均下降。 （5）有效法向压力：有效法向压力愈大，即粒间传递的应力愈大，土体愈易挤紧压密，其粘聚力和摩阻力也愈大。当然，不能大到使土体剪切破坏。 （6）土体的应力历史：超固结土的f τ值比正常固结土的大，而正常固结土的又比欠固结土的大，这是因为前者的密实度高于后者。 3.4.2 土的极限平衡条件 土体在自重和外载荷作用下，当某点的剪应力τ达到土的抗剪强度 f τ时，该点就处于濒临破坏的极限平衡状态，被称为土的摩尔-库伦强度理论。即 τ=f τ （3-27） 此式即为最原始的土的极限平衡条件式。根据库伦定律： φστtan +=c f 按材料力学，σ、τ均可用主应力（如平面问题的1σ和3σ） 求得，因此将式（3-27）改用1σ、3σ、c 和φ表达，用来 判断土体破坏与否甚为方便。 1．土中一点的应力状态 为简单起见，只研究平面应力状态问题，如图3-20为
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。这些指标可以用于描述不同类型土体的抗剪强度特性，并在工程中进行应用。
一岩土2010C9某建筑物基础承受轴向压力，其矩形基础剖面及土层的指标如右图所示，基础底面尺寸为1.5mX2.5m。根据《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)由土的抗剪强度指标确定的地基承载力特征值f，应与( )最为接近。 填土 尸口一 gfcNAn' 1.5m过占 m 粉质融+. 7 = 18kNZm3q-lCkPa (A)138kPa (B)143kPa (C)148kPa (D)153kPa 【答案】B 【解答】根据《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011) (1)确定基础埋深：d = 1.5 m (2)确定基础底面以下土的重度，地下水位以下取浮重度，故y = 18 -10 = 8.0kN / m3 (3)确定基础底面以上土的加权平均重度y : y =—F d = S y h =17.8 x 1.0 + (18-10 )x 0.5 =21.8kN / m2 m d m i i (4)由表 5.2.5，中k= 22 ，M b= 0.61,M d= 3.44,M° = 6.04 (5)根据公式(5.2.5)： f a=阻定-良了4由& =0.61 x8.Ox 15-3.44x21.8-6.04x10= 142.71/cP^ ;古攵选& 【评析】(1)根据式(5.2.5)按照土的抗剪强度指标确定地基承载力特征值时，公式中的b 为基础短边尺寸，本题取b=min (1.5，2.5) =1.5m。 (2)需要指出的是，5.2.5条文公式适用条件“当偏心距e小于或等于0.033倍基础底面宽度”，此处的“基础底面宽度”为“与弯矩作用平面平行的基础边长”，与是否为“基础短边” 或“长边”没有关系。 (3)基础底面以下土的重度y，地下水位以下取浮重度；此处的“基础底面以下土”即“与基础底面接触部位的土”，而不是基础底面以下“所有土”的平均重度。 (4)基础底面以上土的加权平均重度y，是指“基础埋深范围内”的基础底面以上土，而
75 第五部分 土的抗剪强度 一、计算题 5-1-1某饱和粘性土，由无侧线抗压强度试验测得不排水抗剪强度 u c =70kPa ，如果对同一土样进行三轴不固结不排水试验，施加周 围压力3σ=20 kPa 。求当轴向压力为300 kPa 时，试件能否发生破坏？ 5-1-2饱和粘土试样在三轴仪中进行固结不排水试验，破坏时 1σ=400 kPa ，3σ= 200kPa ，孔隙水压力1u =150 kPa ，c '=60 kPa ，ϕ' =︒30。求破坏面上反向有效应力，剪应力及剪切破坏时的孔 隙水压力系数A 。 5-1-3某正常固结饱和粘性土试样，其不固结不排水强度指标为0ϕ=0，u c = 10kPa 进行固结不排水试验，得有效抗剪强度指标 c '=0，ϕ'=︒30。 （1）如试样在不排水条件下破坏，求破坏时有效大主应力和小主应力。 （2）如某一面上法向应力σ突然增加到100kPa ，法向应力刚增加时沿这个面的抗剪强度是多少？经很长时间后该面抗剪强度是多少？ 5-1-4某黏土有效强度指标：0='c ，︒='30ϕ，作不固结不排水三轴试验。在每一种试验中，三轴周围压力保持不变为
76 2002/m kN 。试计算： （1）在不固结不排水试验中，破坏时孔隙压力是1202/m kN .求式样破坏时的有效竖向压力强度是多少？ （2）固结不排水试验测得在破坏时的有效竖向压力强度为1502/m kN .求破坏时孔隙水压力为多少？ 5-1-1某土工实验室进行应变式直剪试验，数据如表5-1所列。试整理分析得出该土样的抗剪强度指标。已知剪力盒面积A=302cm ，应力环系数K=0.2kPa/0.01mm ，百分表每格=0.01mm 。 垂直荷载（kN ） 0.15 0.30 0.60 0.90 应力环系数(格) 120 160 280 380 5-1-6对某饱和粘性土进行三轴固结不排水试验，kPa 3003=σ，孔隙水压力kPa u f 100=。 已知强度指标︒='30ϕ，kPa c 10='。求破坏时轴向有效应力' 1σ 及斯开普敦孔隙水压力系数A 。 5-1-7某砂土三轴剪切试验，在kPa 301=σ，kPa 103=σ时破坏。 （1）绘出极限应力圈； （2）用图解法求内擦角； （3）求破坏面位置。 5-1-8由无侧限抗压强度试验测得饱和黏性土的限侧先抗压强度
实验一 土的抗剪强度试验 一、实验目的 本试验的目的在于测定土的内摩擦角及内聚力，以供计算承载力、评价地基稳定性及计算土侧压力等用。 二、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能力，土内某一面上的抗剪强度就是抵抗该面两侧土体发生滑动的最大阻力，这阻力由土的内摩擦力和内聚力所组成，可近似地用库仑公式表示如下： 粘土性 c tg a f +=ϕστ (a kp ) 砂土 ϕστtg a f = (a kp ) 式中f τ——土的抗剪强度 （a kp ） a σ——剪切面上土所承受的垂直压力，ϕ——土的内摩擦角（度） c ——土的内聚力 （a kp ） 测定土的抗剪强度试验设备可分成两类：一类是具有能控制剪切面的仪器、其中广泛应用的是单剪切面应变控制式直接剪切仪和应力控制式直接剪切仪；另一类是三轴剪切仪。 就土样剪切过程中孔隙水变化情况的不同，采用直剪仪的试验方法有： （1）慢剪法 加垂直压力使土样压缩达到稳定，然后以小于0.02 mm ／min 的剪切速度慢慢施加水平剪力，固结渗出的水能及时排出。 （2）快剪法 加垂直压力后，以0.8mm ／min 的剪切速度迅速施加剪力，在3~5分钟内剪断为止，整个试验过程中土样的含水量基本保持不变。 （3）固结快剪 先加垂直压力使土样完全固结，然后迅速施加剪力至剪断为止，在剪切过程中土样的含水量基本保持不变。 选定剪切方法时，应尽量与土在工程中的情况相符。 本试验采用应变控制式直接剪切仪作固结快剪。 三、设备及仪器 1、ZJ-2型等应变直剪仪主要部分为:（1） 剪切推动座部分；（2）剪切盒部分；（3）
测力环部分；（4）竖向加荷部分.主要技术指标如表： 表 ZJ-型直剪仪主要技术指标 2、百分表（精度0.01mm）两只； 3、停表一只。 四、仪器操作说明 1、仪器试用前，先校准杠杆水平（调节件16平衡锤），杠杆水平时，杠杆下沿应平齐立柱件（14）的中间红线。 2、将限位板10钢珠在导轨上放好，放上件18滑动框，按土工试验要求，放入土样，透水石，盖上传压板，放好钢珠（12），调节件5传压螺钉与钢珠接触，使杠杆下沿抬至立柱的上红线左右（若试样未经预压，可略抬高些），杠杆下沿处于上下红线之间，出力都有在精度范围内。 3、调整量力环、百分表对零。若需测下沉量，则安装垂直百分表、并对零。 kp）重复试验或连续试验中，无需 4、按试验需施加垂直载荷，吊盘为一级荷重（50 a 每次将砝码、吊盘取下，加荷时可左旋手轮乙，使支起的杠杆慢慢放下，卸荷时右旋手轮乙，使传压螺钉脱离钢珠，容器部件能自由取放为止。 5、待土样达到固结要求时，拧出螺丝插销，以均匀速率转动手轮甲，进行剪切，若量力环中的百分表指针不再前进，或有显著后退，表示土样已剪坏，记下所需数据。 6、退回时，反方向旋转手轮甲，推动座上附有插销，以便每次试验结束后，拔出插销，手旋推进杆，可快速退至原位。 7、卸荷 8、试验结束后，应注意：（1）将砝码、吊盘取下，以保护刀口。（2）应将仪器全部擦拭干净，金属表面涂薄油脂，以防锈蚀，还要定期打开面板，在齿面、回转等处加适量黄油。 五、试验步骤
土的抗剪强度 [判断题] 1、同原始粘聚力相似，当土的天然结构被破坏时，固化粘聚力也会随着时间恢复其中的一部分或全部 参考答案：错 [填空题] 2土的抗剪强度指标实质上是抗剪强度参数，也就是土的强度指标，为什么？参考答案：土的抗剪强度可表达为τ f =σtanφ+c，φ,c称为抗剪强度指标，抗剪强度指标实质上就是抗剪强度参数。 [填空题] 3同钢材、混凝土等建筑材料相比，土的抗剪强度有何特点？同一种土其强度值是否为一个定值？为什么？ 参考答案：（1）土的抗剪强度不是常数； （2）同一种土的强度值不是一个定值； （3）土的抗剪强度与剪切滑动面上的法向应力相关，随着的增大而提高。 [填空题] 4土抵抗剪切破坏的极限能力称为土的（）。 参考答案：抗剪强度 [填空题] 5对于饱和粘性土，若其无侧限抗压强度为q u ，则土的不固结不排水抗剪强度 指标C u =（）。q u /2 参考答案： q u /2 [单项选择题] 6、若代表土中某点应力状态的莫尔应力圆与抗剪强度包线相切，则表明土中该点（）。 A.任一平面上的剪应力都小于土的抗剪强度 B.某一平面上的剪应力超过了土的抗剪强度 C.在相切点所代表的平面上，剪应力正好等于抗剪强度 D.在最大剪应力作用面上，剪应力正好等于抗剪强度
参考答案：C [单项选择题] 7、软粘土的灵敏度可用（）测定。 A.直接剪切试验 B.室内压缩试验 C.标准贯入试验 D.十字板剪切试验 参考答案：B [单项选择题] 8、十字板剪切试验属于（）。 A.不固结不排水剪 B.固结不排水剪 C.固结排水剪 D.慢剪 参考答案：A [单项选择题] 9、取自同一土样的三个饱和试样进行三轴不固结不排水剪切试验，其围压σ 3分别为50、100、150kPa，最终测得的强度有何区别？（）。 越大，强度越大 A.σ 3 B.σ 越大，孔隙水压力越大，强度越小 3 C.与σ 无关，强度相似 3 参考答案：C [单项选择题] 10、下面有关三轴压缩试验的叙述中，错误的是（）。 A.三轴压缩试验能严格地控制排水条件 B.三轴压缩试验可量测试样中孔隙水压力的变化 C.试验过程中，试样中的应力状态无法确定，较复杂 D.破裂面发生在试样的最薄弱处 参考答案：C [单项选择题] 11、饱和粘性土的不固结不排水强度主要取决于（）【三峡大学2006年研究生入学考试试题】 A.围压大小 B.土的原有强度