土体抗剪强度指标的选用
一、土强度指标
在深基坑设计中，土压力的计算是支护设计的基础依据和关键所在，而在土压力计算中，土体的粘聚力c、内摩擦角Φ又是最基本的参数。例如，同一种饱和粘性土，在固结排水和固结不排水试验中就表现出不同的摩擦角，而在不固结不排水试验中，内摩擦角为零。
在进行土强度指标试验时，分为三种情况考虑，即三轴的不固结不排水剪（UU），固结不排水剪（CU）及固结排水剪（CD），与其相对应的直接剪切试验分别为快剪，固结快剪和慢剪。
有人将直剪试验的固结快剪说成是固结不排水试验，将快剪称为不排水试验，也是错误的。
对于粘性土，很快的剪切速度对于粘土确实限制了排水，其固结快剪指标往往与三轴固结不排水试验相近；
但是对于粉土、砂土来说，固结快剪和固结不排水可能就完全不同。由于直剪试验上下盒之间存在缝隙，对于渗透系数比较大的砂土，即便在快剪过程中，这种缝隙也足以排水。因此，对于砂土而言，固结快剪、快剪试验得到的指标基本上就是有效应力指标。把三轴固结不排水试验指标和固结快剪指标不加区别是错误的。
二、各种规范对土压力计算参数的规定
各种规范中关于土压力的计算参数的规定五花八门：
1、建设部行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120－99）
对于砂性土，采用水土分算，取土的固结不排水抗剪强度指标或者固结快剪强度指标计算；对于粘性土及粉性土，采用水土合算，地下水以下取饱和重度和总应力固结不排水（固结快剪）抗剪强度指标计算。
水土合算，采用固结快剪峰值强度指标有争议。
2、冶金工业部标准《建筑基坑工程技术规范》（YB9258－97）
一般情况宜按照水土分算原则计算，有效土压力取有效应力抗剪强度指标指标，粘性土无条件取得有效应力强度指标时，可采用固结不排水（固结快剪）指标代替。
当具有地区工程实践经验时，对粘性土也可采用水土合算原则，取总应力固结不排水抗剪强度指标计算。
3、《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002）
对于砂性土，宜按照水土分算原则计算，对粘性土宜按照水土合算的原则计算。对于饱和粘性土，用在“自重应力预固结的不固结不排水三轴试验（UU）确定抗剪强度指标”。
4、上海市《基坑工程设计规程》（DBJ08－61－97）
按水土分算原则计算土压力时，可采用总应力抗剪强度指标，其中计算点处的总应力抗剪强度指标，按三轴固结不排水试验或直剪固结快剪试验峰值强度指标取用。对粘性土，有工程经验时可按水土合算计算，采用经验土压力系数。
解释：水土合算不采用直剪固结快剪指标。
5、上海市工程建设规范《地基基础设计规范》（DGJ08－11－1999）
推荐采用水土分算原则，土的抗剪强度指标采用计算点处土的内摩擦角、粘聚力直剪固结快剪试验的峰值平均值确定。
6、浙江省标准《建筑基坑工程技术规程》（DB33/T1008-2000）
按照浙江基坑规范5.1.3规定：侧压力应根据不同类型土层、排水条件分别采用采用以下方法计算。
a、对淤泥、淤泥质土，应采用土的不排水试验强度指标和饱和重度按水土合算计算侧压力。
b、对砂性土，应采用有效应力强度指标和土的有效重度按水土分算原则计算侧压力。
c、对粉性土、粘性土等，宜采用有效应力强度指标和土的有效重度按水土分算原则计算。有工程经验时，也可采用三轴固结不排水试验总应力强度指标按水土合算原则计算侧压力。
7、深圳市标准《深圳地区建筑深基坑支护技术规范》（SJG 05－96）
对粘土采用快剪或者三轴不固结不排水（UU）试验指标，对饱和软粘土，
对砂土，粉土采用直剪固结快剪或者三轴固结不排水试验强度指标。在进行快剪或者不固结不排水时，应在自重应力下预固结后，再进行剪切。
二、各种规范对基坑稳定性计算参数的规定
各种规范的规定方法如下表所示：
表1 各规范推荐采用的土层抗剪强度指标调查表
土体抗剪强度指标的选用 一、土强度指标 在深基坑设计中，土压力的计算是支护设计的基础依据和关键所在，而在土压力计算中，土体的粘聚力c、内摩擦角Φ又是最基本的参数。例如，同一种饱和粘性土，在固结排水和固结不排水试验中就表现出不同的摩擦角，而在不固结不排水试验中，内摩擦角为零。 在进行土强度指标试验时，分为三种情况考虑，即三轴的不固结不排水剪（UU），固结不排水剪（CU）及固结排水剪（CD），与其相对应的直接剪切试验分别为快剪，固结快剪和慢剪。 有人将直剪试验的固结快剪说成是固结不排水试验，将快剪称为不排水试验，也是错误的。 对于粘性土，很快的剪切速度对于粘土确实限制了排水，其固结快剪指标往往与三轴固结不排水试验相近； 但是对于粉土、砂土来说，固结快剪和固结不排水可能就完全不同。由于直剪试验上下盒之间存在缝隙，对于渗透系数比较大的砂土，即便在快剪过程中，这种缝隙也足以排水。因此，对于砂土而言，固结快剪、快剪试验得到的指标基本上就是有效应力指标。把三轴固结不排水试验指标和固结快剪指标不加区别是错误的。 二、各种规范对土压力计算参数的规定 各种规范中关于土压力的计算参数的规定五花八门： 1、建设部行业标准《建筑基坑支护技术规程》（JGJ120－99） 对于砂性土，采用水土分算，取土的固结不排水抗剪强度指标或者固结快剪强度指标计算；对于粘性土及粉性土，采用水土合算，地下水以下取饱和重度和总应力固结不排水（固结快剪）抗剪强度指标计算。 水土合算，采用固结快剪峰值强度指标有争议。 2、冶金工业部标准《建筑基坑工程技术规范》（YB9258－97）
一般情况宜按照水土分算原则计算，有效土压力取有效应力抗剪强度指标指标，粘性土无条件取得有效应力强度指标时，可采用固结不排水（固结快剪）指标代替。 当具有地区工程实践经验时，对粘性土也可采用水土合算原则，取总应力固结不排水抗剪强度指标计算。 3、《建筑地基基础设计规范》（GB50007－2002） 对于砂性土，宜按照水土分算原则计算，对粘性土宜按照水土合算的原则计算。对于饱和粘性土，用在“自重应力预固结的不固结不排水三轴试验（UU）确定抗剪强度指标”。 4、上海市《基坑工程设计规程》（DBJ08－61－97） 按水土分算原则计算土压力时，可采用总应力抗剪强度指标，其中计算点处的总应力抗剪强度指标，按三轴固结不排水试验或直剪固结快剪试验峰值强度指标取用。对粘性土，有工程经验时可按水土合算计算，采用经验土压力系数。 解释：水土合算不采用直剪固结快剪指标。 5、上海市工程建设规范《地基基础设计规范》（DGJ08－11－1999） 推荐采用水土分算原则，土的抗剪强度指标采用计算点处土的内摩擦角、粘聚力直剪固结快剪试验的峰值平均值确定。 6、浙江省标准《建筑基坑工程技术规程》（DB33/T1008-2000） 按照浙江基坑规范5.1.3规定：侧压力应根据不同类型土层、排水条件分别采用采用以下方法计算。 a、对淤泥、淤泥质土，应采用土的不排水试验强度指标和饱和重度按水土合算计算侧压力。 b、对砂性土，应采用有效应力强度指标和土的有效重度按水土分算原则计算侧压力。 c、对粉性土、粘性土等，宜采用有效应力强度指标和土的有效重度按水土分算原则计算。有工程经验时，也可采用三轴固结不排水试验总应力强度指标按水土合算原则计算侧压力。 7、深圳市标准《深圳地区建筑深基坑支护技术规范》（SJG 05－96） 对粘土采用快剪或者三轴不固结不排水（UU）试验指标，对饱和软粘土， 对砂土，粉土采用直剪固结快剪或者三轴固结不排水试验强度指标。在进行快剪或者不固结不排水时，应在自重应力下预固结后，再进行剪切。 二、各种规范对基坑稳定性计算参数的规定 各种规范的规定方法如下表所示：
土的剪切试验：室内试验有直剪，三轴压缩、无侧限抗压等方法，室外试验主要是十字板剪切试验 (1)快剪(Q) 与不排水剪(UU)快剪与不排水剪用于模拟土体来不及固结排水就较快加载以至剪切破坏的情况。但由于直剪仪不能有效地控制排水条件,直剪的快剪试验与三轴剪的不排水剪试验结果并不完全相同,其差别主要取决于土样的透水性强弱。对于透水性很强的砂土,直剪的快剪可以相当于三轴剪的排水剪;而对于透水性很弱的黏土,2 种试验的结果相近。近年来,由于房屋建筑施工周期短,结构荷载增长速度快,地基稳定性验算一般应采用快剪或不排水剪指标;验算斜坡稳定性时,若土体排水条件差、透水性较弱,也应采用快剪或不排水剪指标。 (2) 固结快剪(CQ)与固结不排水剪(CU)固结快剪与固结不排水剪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。固结快剪与固结不排水剪试验的结果是否一致同样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活载施于其上时,可以采用固结快剪或固结不排水剪强度指标。 (3) 慢剪(S) 与排水剪(CD)慢剪与排水剪试验用于模拟土体充分固结后才开始缓慢施加荷载的情况。由于慢剪及排水剪试验中孔隙水压力u 始终为零,即总应力等于有效应力,强度指标φs、Cs 与φd、Cd 一致,可近似替代有效应力强度指标φ′、C′, 即φs≈φd≈φ′, Cs≈ Cd≈ C′。当土体透水性较强、排水条件良好、建筑施工速度较慢时,可采用慢剪或排水剪试验的强度指标。 抗剪指标试验方法的针对性 三轴试验： UU实验---适用于渗透系数小的土体，施工进度快，在施工期无排水固结； CU实验---适用于在一定压力条件下，已固结排水土体，但应力增加时不排水； CD实验---适用于排水条件良好的土体，施工进度慢，在施工期不产生孔隙水压力 不固结不排水剪（UU试验）试样在施加周围压力和随后施加偏应力直至剪坏的整个试验过程中都不允许排水，即从开始加压直至试样剪坏，土中的含水量始终保持不变，孔隙水压力也不会消散。这种试验方法所对应的实际工程条件相当于饱和软粘土中快速加荷时的应力状况。 固结不排水剪（CU试验）在施加周围压力s3 时，将排水阀门打开，允许试样充分排水，待固结稳定后关闭排水阀门，然后再施加偏应力，使试样在不排水的条件下剪切破坏。在剪切过程中, 试样没有任何体积变形。若要在受剪过程中量测孔隙水压力，则要打开试样与孔隙水压力量测系统间的管路阀门。CU试验得到的抗剪强度指标适用的实际工程条件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荷载的作用下所对应的受力情况，在实际工程中经常采用这种试验方法。 固结排水剪（CD试验）在施加周围压力及随后施加偏应力直至剪坏的整个试验过程中都将排水阀门打开，并给予充分的时间让试样中的孔隙水压力能够完全消散。CD试验得到的抗剪强度指标适用于永久性边坡受力状况分析。 直剪试验 他是测定总抗剪强度指标的一种方法，此方法适用于沙土及渗透系数小于10-6次方（cm/s）的粘性土，不适于测定软土的不排水剪强度。这类指标在工程上用于土体稳定的总应力分析法。 快剪试验是在对试样施加竖向压力后，立即以0.8 mm/min的剪切速率快速施加水剪应力使试样剪切破坏。一般从加荷到土样剪坏只用3～5min。由于剪切速率较快，可认为对于渗透系数小于10－6 cm/s的粘性土在剪切过程中试样没有排水固结，近似模拟了“不排水剪切”过程，得到的抗剪强度指标用cq，jq表示 固结快剪是在对试样施加竖向压力后，让试样充分排水固结，待沉降稳定后，再0.8 mm/min的剪切速率快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。固结快剪试验近似模拟了“固结不排水剪切”过程，它也只适用于渗透系数小于10－6 cm/s的粘性土，得到的抗剪强度指标用ccq，jcq 表示。 慢剪试样是在对试样施加竖向压力后，让试样充分排水固结，待沉降稳定后，以小于0.02 mm/min的剪切速率施加水平剪应力直至试样剪切破坏，使试样在受剪过程中一直充分排水和产生体积变形，模拟了“固结排水剪切”过程，得到的抗剪强度指标用cs，js表示。
基坑设计稳定性验算时土的抗剪强度指 标选择 建筑基坑支护技术规程JGJ120-2012： 土压力及水压力计算、土的各类稳定性验算时，土、水压力的分、合算方法及相应的土的抗剪强度指标类别应符合下列规定： 1、对地下水位以上的各类土，土压力计算、土的滑动稳定性验算时，对粘性土、粘质粉土，土的抗剪强度指标应采用三轴固结不排水抗剪强度指标ccu、phi;cu 或直剪固结快剪强度指标ccq、phi;cq，对砂质粉土、砂土、碎石土，土的抗剪强度指标应采用有效应力强度指标cprime;、phi;prime;； 2、对地下水位以下的粘性土、粘质粉土，可采用土压力、水压力合算方法，土压力计算、土的滑动稳定性验算可采用总应力法；此时，对正常固结和超固结土，土的抗剪强度指标应采用三轴固结不排水抗剪强度指标ccu、phi;cu 或直剪固结快剪强度指标ccq、phi;cq，对欠固结土，宜采用有效自重压力下预固结的三轴不固结不排水抗剪强度指标cuu、phi;uu； 3、对地下水位以下的砂质粉土、砂土和碎石土，应采用土压力、水压力分算方法，土压力计算、土的滑动稳定性验算应采用有
效应力法；此时，土的抗剪强度指标应采用有效应力强度指标cprime;、phi;prime;，对砂质粉土，缺少有效应力强度指标时，也可采用三轴固结不排水抗剪强度指标ccu、phi;cu 或直剪固结快剪强度指标ccq、phi;cq 代替，对砂土和碎石土，有效应力强度指标phi;prime;可根据标准贯入试验实测击数和水下休止角等物理力学指标取值；土压力、水压力采用分算方法时，水压力可按静水压力计算；当地下水渗流时，宜按渗流理论计算水压力和土的竖向有效应力；当存在多个含水层时，应分别计算各含水层的水压力； 4、有可靠的地方经验时，土的抗剪强度指标尚可根据室内、原位试验得到的其他物理力学指标，按经验方法确定。
抗剪强度指标选取 抗剪强度是一个物体抵抗剪切力的能力。在材料力学中，它是表征材料是否能够承受剪切应力的重要指标之一、在现代工程技术中，抗剪强度的选取对于设计和施工的安全性至关重要。在下面的文章中，我将介绍一些常见的抗剪强度指标及其选取原则。 1.剪切应力强度 剪切应力强度是最基本的抗剪强度指标之一，它表示材料在剪切应力作用下的抵抗能力。选取剪切应力强度时，需要考虑材料的性质、用途以及设计要求等因素。 2.剪切强度 剪切强度是指材料在受到垂直剪切力作用时的抵抗能力。它与剪切应力强度密切相关，但是更注重材料对于剪切力的整体抵抗能力。剪切强度的选取应综合考虑材料的韧性、硬度以及材料的加工和制造工艺等因素。 3.临界剪应力 临界剪应力是指材料在剪切过程中的破坏点，也即材料无法承受更大剪切力的临界值。选取临界剪应力时，需要考虑材料的断裂特性、应力集中区域以及外界环境等因素。 4.剪切变形能力 剪切变形能力是指材料在受到剪切应力时能够发生多大变形。选取剪切变形能力时，需要考虑材料的可塑性、延展性以及材料的弹性模量等因素。 5.剪切刚度
剪切刚度是指材料在受到剪切应力时的刚度，即材料对剪切力的抵抗 能力。选取剪切刚度时，需要考虑材料的弹性模量、剪切模量以及材料的 应力应变关系等因素。 在实际应用中，选取抗剪强度指标应结合具体的工程需求和材料特性 进行综合分析。常用的方法包括理论分析、实验测试以及模拟计算等。此外，工程师还需要考虑材料成本、可行性以及可靠性等因素，综合权衡选 择最适合的抗剪强度指标。 最后，我要强调的是，在选取抗剪强度指标时，需要多方面进行考虑，并结合实际工程需求进行合理选择。只有选取到合适的指标，才能确保工 程的安全性和可靠性。
水利工程中土体抗剪强度指标的选用 摘要：水利工程建设过程中需要对建筑物地基承受外部荷载后的稳定性、填 方边坡或挖方边坡在外部作用力和土体自身重力作用下的稳定性、挡土结构物之 上的土体压力等问题进行研究。这些问题都涉及土体之间沿着某一个面产生滑动 的情况，即土体间抵抗滑动的能力。土体抗滑能力的关键因素是土体的抗剪强度。不同土体的物理力学性质不可能完全一样，同一土层的参数在不同位置也不完全 一样，因此抗剪强度的指标选取非常重要。 关键词:抗剪强度；稳定分析；直接剪切试验；三轴压缩试验；固结 引言 传统水利工程通常位于村庄外围等开放地区，对周围环境的影响较小。随着 社会经济的发展，城市化水平不断提高，城市发展不可避免地对城市水的更新提 出了更高的要求。但是，城市地区的水利工程、复杂的周边环境(公路、建筑物、地下管道等)。)和地形约束限制了需要特定支撑测量的挖方和填方方法。目前， 钢管桩、钢筋混凝土桩、水陆重墙和连续地下墙常用于基坑支护。桩身通常用于 浅挖，实施灵活实用，桩身可回收，但整体刚度较低，水平位移较大；钢筋混凝 土喷桩密对准布置在墙体结构上，整体刚度较大，支撑效果较好，但桩间隙可能 成为渗漏通道，因此需特别布置水帘，施工成本较高；此外，在坑底有较厚的柠 檬层的情况下，不宜使用“喷桩+锚固”解决方案；地下连续墙的强度、刚性、 技术成熟度、安全性和可靠性，但施工技术复杂，投资高，环境影响大；水陆重 力分离器耐渗性好，但弯曲强度低，厚度大，指纹大，适用于浅埋。 1土体抗剪强度指标及其确定方法 在外部荷载和自身重力作用下，水工建筑物、地基内部产生剪应力，土体产 生抵抗这种变形的阻力。随着剪应力的增加，土体剪应力随之增大，但是土体的 抗剪强度是有限度的，达到这个限度时，土体将会在剪应力作用下产生相对位移，土体随之破坏，这个限度就是土体的抗剪强度。土体抗剪强度由黏聚力c和内摩
土的抗剪强度试验方法及指标的应 用 土的抗剪强度是指土体在受剪力作用下所表现出的抵抗剪切破坏的能力。这是衡量土体抵御剪切破坏的能力的重要指标，而抗剪强度试验方法及指标的应用则是评估土体抵御剪切破坏能力的重要工具。本文将详细介绍土的抗剪强度试验方法及指标的应用。 一、土的抗剪强度试验方法 1、直剪试验法 直剪试验法是一种较为简单易行的试验方法，广泛应用于土体的抗剪强度测定。在直剪试验中，试样呈矩形或正方形，被放在两块平行的板块间，然后沿垂直于试样的方向施加剪切力。试样的大小和形状决定了应力集中度，因此试样的尺寸和样品数量都是影响试验精度的重要因素。 2、剪切试验法 剪切试验法是一种标准的土壤试验方法，其原理为在中心的圆柱型试样上施加正常压力，使试样两侧形成最大切线受力，从而破坏试样。在试验时，可以通过改变饱和度、干湿程度、剪切速度等因素来控制试验条件。 3、三轴压缩试验法
三轴压缩试验法是一种较为复杂的试验方法，常用于测定粘性土体的抗剪强度。在试验中，试样被放置在固体地面上，并被均匀的压力包围，然后连续的施加压力，最后使土样达到最大应力，从而达到抗剪破坏。 二、土的抗剪强度指标的应用 1、抗剪强度指标的应用 抗剪强度指标是评估土体抗剪能力的重要指标。在土体力学分析中，往往采用一些抗剪强度指标来评定土体的抗剪能力，如摩尔库仑准则、穆勒-布雷曼准则、龙格兰日流动准则等。 2、抗裂强度指标的应用 抗裂强度指标常常用于估计土体在剪切作用下的破裂和开裂特性。在土工工程中，常将抗裂强度指标用于土体的支撑能力及岩体的稳定性评估等方面。 3、剪切模量指标的应用 剪切模量指标可用于评估土体的应变损失、弹性变形及非线性变形性能。在场地工程中，如地基处理、坡面稳定、深基坑支护等，常需要对土体的非线性变形特性做出准确的分析和评估，此时剪切模量指标是一种重要的分析工具。 4、应变硬化模量指标的应用 应变硬化模量指标可用于评估土体的变形及破碎特性。在土体的高应变剪切破坏分析中，常用应变硬化模量指标来评估土体的破裂性质和剪切破坏模式。
土的抗剪强度试验方法及指标的应用 土是自然界漫长的地质年代内所形成的一种非连续、各向异性明显的多孔松散堆积物，是由固体颗粒、水和气体三相体系组成的。即使是同一土层，其性质仍有一定的差异。它既不是理想的弹性材料，也不是理想的塑性材料，土的三相组成使其工程性质表现相当复杂性质复杂、不均匀、各向异性的材料，三相之间的相互作用对土的抗剪强度有很大的影响，同时，土中的孔隙水压力等对土的强度影响也是不可无视的。根据有效应力原理，土的强度指标中分为有效应力强度指标和总应力强度指标，总应力强度指标又分为固结不排水和不固结不排水强度指标。在室内或室外试验与测试中，不同的试验方法或条件所测得测得结果是有较大差异的。这就需要我们尽可能选择选择与工程实际条件相似的试验方法。土的抗剪强度是土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土的重要力学性质之一。主要对与土的抗剪强度有关的试验方法及其在工程中应用的问题做了介绍和探讨。 土强度的试验方法及应用。土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的能力。在土力学中，采用摩尔—库仑强度准那么，用内摩擦角和内聚力两个指标描述土的抗剪强度规律，即在土的破裂面上，抗剪强度随法向应力增长的规律。土的抗剪强度指标和土的原始状态、应力路径、应力历史、排水条件等因素有关，考虑不同因素影响时，应采用不同的试验方法。土的抗剪强度的试验方法，目前室内最常用的是直接剪切试验和三轴压缩试验，后者是较为完善的方法。土的剪切试验有三种方法：①不固结不排水水剪（UU）；②固结不排水剪（CU）；③
排水剪（CD）。 根据有效应力原理，土的抗剪强度是由土的有效应力决定的，孔隙水压力对于土的抗剪强度没有任何作用，在没有超静孔隙水压力或者孔隙水压力可以确定时，都应当用有效应力强度指标。 上述3种试验方法中不固结不排水剪试验结果只能用总应力指标表示，排水剪试验结果就是有效应力指标（d= ′），只有固结不排水剪试验结果可用总应力或有效应力指标来表示。 主应力（kPa）用总应力表示： 用有效应力表示：—土体破坏面上的抗剪强度；—土的总应力抗剪强度指标；—土的有效应力抗剪强度指标；—剪切面上的总应力；—剪切面上的有效应力；—土体破坏时的超孔隙水应力。 在剪切试验过程中试样内的有效应力（或孔隙水应力）将随剪切前试样的固结程度和剪切中排水条件而异。因此，同一种土如用不同的方法进展试验，即使剪切破坏面上法向总应力相同，其抗剪强度也未必相同。当以有效应力来表示试验结果时，不同的试验方法引起的强度差异可通过（）反映出来，其有效应力强度根本不变。当以总强度指标表示试验结果时，强度的差异那么是通过总应力强度指标来反映，不同的试验方法得时的总强度指标是不同的，它反响出土在一定排水条件下其抗剪强度的变化。 对于同种土，在相同的应力及排水条件下，虽然总应力指标和有效应力指标不同，但其抗剪强度是相等的。 用有效应力表示土的强度指标它不随排水条件的改变而发生变
土体抗剪切破坏极限强度指标 1. 引言 土体是一种常见的地质材料，广泛应用于土木工程、建筑工程以及地质工程等领域。土体的力学性质对于工程设计和施工具有重要影响，其中土体抗剪切破坏极限强度指标是评估土体抗剪切破坏能力的重要参数。 本文将对土体抗剪切破坏极限强度指标进行全面详细、完整且深入的介绍，包括定义、影响因素、测试方法以及应用等方面内容。 2. 定义 土体抗剪切破坏极限强度指标是指土体在受到剪切力作用下，发生破坏的最大强度。通常以抗剪强度表示，单位为帕斯卡（Pa）或兆帕（MPa）。 3. 影响因素 土体抗剪切破坏极限强度受到多种因素的影响，主要包括以下几个方面： 3.1 土体类型 不同类型的土体具有不同的力学性质，其抗剪切破坏极限强度也存在差异。常见的土体类型包括砂土、黏土、粉土、淤泥等。 3.2 土体含水量 土体含水量对其力学性质有显著影响。一般情况下，土体含水量越高，其抗剪切破坏极限强度越低。 3.3 土体颗粒大小和排列方式 土体颗粒的大小和排列方式对其抗剪切破坏极限强度有重要影响。颗粒较大、排列紧密的土体通常具有较高的抗剪切破坏极限强度。 3.4 土体应力状态 土体的应力状态也会对其抗剪切破坏极限强度产生影响。不同的应力状态包括单轴压缩、三轴压缩、剪切等。 4. 测试方法 为了准确评估土体的抗剪切破坏极限强度，需要进行相应的实验测试。常用的测试方法包括直剪试验和剪切强度试验。
4.1 直剪试验 直剪试验是一种简单且常用的测试方法，适用于各种类型的土体。该试验通过施加剪切力使土体发生破坏，从而测定其抗剪切破坏极限强度。 4.2 剪切强度试验 剪切强度试验是一种更为精确的测试方法，适用于复杂的土体类型。该试验通过施加不同的剪切力和正应力，测定土体的剪切强度曲线，从而得到其抗剪切破坏极限强度。 5. 应用 土体抗剪切破坏极限强度指标在工程设计和施工中具有重要意义，主要应用于以下几个方面： 5.1 地基工程 地基工程中，土体的抗剪切破坏极限强度是评估地基承载能力和稳定性的关键参数。通过准确测定土体的抗剪切破坏极限强度，可以指导地基的设计和施工，确保工程的安全可靠。 5.2 岩土工程 岩土工程中，土体的抗剪切破坏极限强度是评估岩土体稳定性和工程可行性的重要指标。合理评估土体的抗剪切破坏极限强度，可以为岩土工程的设计和施工提供科学依据。 5.3 地质灾害防治 地质灾害防治中，土体的抗剪切破坏极限强度是评估地质灾害发生概率和规模的重要参数。通过研究土体的抗剪切破坏极限强度，可以预测地质灾害的发生风险，制定相应的防治措施。 6. 总结 土体抗剪切破坏极限强度指标是评估土体抗剪切破坏能力的重要参数。本文通过定义、影响因素、测试方法以及应用等方面的介绍，全面详细地解析了土体抗剪切破坏极限强度指标的相关内容。在工程设计和施工中，准确评估土体的抗剪切破坏极限强度，对于保证工程的安全可靠具有重要意义。
第四章土的抗剪强度（4学时） 内容提要1土的抗剪强度及其破坏准则； 2•土的极限平衡条件； 3•土的抗剪强度指标的测定； 4.强度指标的表达方法及指标的选用。 能力培养要求 1掌握测定土的抗剪强度指标的试验仪器和试验方法。 2•会用土中一点的极限平衡条件式，判别土所处的应力状态。 3•会用库仑定律判别土的状态。 4 •掌握强度指标的选用。 5•了解不同排水条件对强度指标的影响。 教学形式 教师主讲、课堂讨论、学生讲评、提问答疑、工程案例分析等 第一节土的抗剪强度及其破坏准则 教学目标 1理解直接剪切试验与抗剪强度定律。 2•理解抗剪强度指标c、©及其影响因素。 教学内容设计及安排 一、土的强度与破坏形式 土的抗剪强度一一土体抵抗剪切破坏的极限能力。 注意：土体受荷作用后，土中各点同时产生法向应力和剪应力，其中法向应力作用将使土体发生压密，这是有利的因素；而剪应力作用可使土体发生剪切，这是不利的因素。因此, 土的强度破坏通常是指剪切破坏，所谓土的强度往往指抗剪强度。 二、土的抗剪强度规律----库仑定律 库仑（Coulomb根据砂土的剪切试验，得到抗剪强度的表达式 粘性土的抗剪强度表达式式中 f ——土的抗剪强度，kPa； ――剪切面上的法向应力，kPa； ——土的内摩擦角，°; c ----- 土的粘聚力，kPa。 c和称为土的抗剪强度指标 以上两式为著名的抗剪强度定律，即库仑定律，如下图:
对于无粘 tan ）构成；对于粘性土，其抗剪强度由摩擦力 （tan ）和粘聚力 （c ）两部分构成。 三、土的抗剪强度影响因素 土的原始密度 剪切面上的法向总应力 土粒的形状 土粒表面的粗糙程度 土粒级配 粘粒含量 影响因素矿物成分 含水量 土的结构 【注意】：c 和 是决定土的抗剪强度的两个重要指标，对某一土体来说， c 和 并不 是常数，c 和 的大小随试验方法、固结程度、土样的排水条件等不同而有较大的差异。 第二节土的极限平衡条件 教学目标 1 •掌握土中一点的极限平衡条件及其土中一点的应力状态的判定。 2•了解摩尔----库仑强度准则。 教学内容设计及安排 一、土中一点的应力状态 现以平面课题为例分析土中某点的应力状态。设作用 在单元体 上的大、小主应力分别为1和3,在单元体上任 摩擦力咬动摩擦 影响因素 咬合摩擦 粘聚力土粒之间的胶结作用 颗粒之间的分子引力 r 」 1 I B 7 2八c - I / V L G i 1, i 【讨论】：土的抗剪强度不是一个定值， 性土，其抗剪强度仅仅由粒间的摩擦力 6 m
浅析土抗剪强度指标的选取 摘要:土与其他固体材料不同,其碎散、多相、自然变异的特点决定了土的破坏主要表现形式为剪切破坏。剪切破坏的强度主要表现在粘聚力与摩擦力。它与土的组成、土的状态、土的结构密切相关，又与土在其形成的环境和应力历史相关，在不同饱和度下，存在着孔隙水压力、吸力等土力学特有的要素，这些要素都影响着土的抗剪强度。本文介绍常规三轴压缩试验、直剪试验所确定的抗剪强度指标的特点，并引申出在土压力计算中，土的抗剪强度指标选取的一些原则。 关键字:抗剪强度；有效应力原理；常规三轴压缩试验；直剪试验 1. 总应力抗剪强度指标及有效应力抗剪强度指标 通过直剪试验表明，饱和土的抗剪强度不是常量，是随剪切面上的法向应力的增大而增大的，据此库伦提出，土的抗剪强度为： 式中： 式中称为土的抗剪强度指标，同一种土，其值大小根据试验方法的不同，差异很大。 根据太沙基有效应力原理：饱和土体内任一平面上受到的总应力可分为由土骨架承受的有效应力和由孔隙水承受的孔隙水压力两部分，其关系式满足；土的变形与强度都取决于有效应力的变化。因此，库伦公式可改写为
式中： 式中称为土的有效抗剪强度指标，同一种土，其值理论上与试验方法 无关，接近于常数。 土的抗剪强度完全取决于有效应力，有效抗剪强度指标并不依赖于排水条件，是理想的抗剪强度指标。但将有效应力指标应用于工程计算时，需通过计算得到 滑动面上的孔隙水压力。对于大多数项目而言，要准确的计算出所需的孔隙水压 力较为困难。因此，大多数工程计算仍选用总应力指标进行计算。 1. 不同排水条件下的试验指标 2.1三轴压缩试验及其强度指标 三轴剪切试验是一种较为完善的测定土抗剪强度的室内试验方法。根据试验 方法不同分为固结排水试验（CD）、固结不排水（CU）试验与不固结不排水（UU）试验三类。三轴剪切试验最突出的优点是可以控制试件的排水条件。破裂面与直 剪试验不同，三轴试验的破坏面是在最薄弱处而非直剪试验中的人为固定破坏面。下面对三轴剪切试验中的应力指标进行一个简要的介绍。 2.1.1 UU试验指标 UU试验是在施加围压与轴压直至剪坏的过程中都不允排水的试验。根据图2.1.1-1所示，UU试验的破坏包线为一条水平线，即内摩擦角，抗剪强度只取决 于偏差应力大小，即。UU试验中围压的增量只能引起孔隙水压力的变化，不能改变试样中 的有效应力，因此抗剪强度与围压无关。当在较高的剪前固结压力下进行不固结不排水试验，则会得到较高的不排水抗剪强度。UU试验中试验的有效应力圆是同一个，因此UU试验无 法测得有效应力指标。 2.1.2 CU试验指标
教案表头： 教学内容设计及安排 第五章土的抗剪强度 第一节土的抗剪强度与极限平衡原理【基本内容】
土的抗剪强度——土体抵抗剪切破坏的极限能力。 注意：土体受荷作用后，土中各点同时产生法向应力和剪应力，其中法向应力作用将使 土体发生压密，这是有利的因素；而剪应力作用可使土体发生剪切，这是不利的因素。因此， 土的强度破坏通常是指剪切破坏，所谓土的强度往往指抗剪强度。 一、库仑定律 库仑（Coulomb ）根据砂土的剪切试验，得到抗剪强度的表达式 粘性土的抗剪强度表达式 2 式中 τf ―― 土的抗剪强度，kPa ； σ ―― 剪切面上的法向应力，kPa ； ϕ ―― 土的内摩擦角，o ； c ―― 土的粘聚力，kPa 。 c 和ϕ 称为土的抗剪强度指标 以上两式为著名的抗剪强度定律，即库仑定律，如下图： 【讨论】：土的抗剪强度不是一个定值，而是剪切面上的法向总应力σ 的线性函数；对于无粘性土，其抗剪强度仅仅由粒间的摩擦力（σ tan ϕ）构成；对于粘性土，其抗剪强度由摩擦力（σ tan ϕ）和粘聚力（c ）两部分构成。 二、土的抗剪强度影响因素 摩擦力⎭⎬⎫⎩⎨⎧咬合摩擦滑动摩擦 影响因素⎪⎪⎪⎩⎪ ⎪⎪ ⎨⎧土粒级配 土粒表面的粗糙程度 土粒的形状 剪切面上的法向总应力土的原始密度 粘聚力⎭⎬ ⎫⎩⎨⎧颗粒之间的分子引力土粒之间的胶结作用 影响因素⎪⎪⎩ ⎪⎪ ⎨⎧土的结构含水量 矿物成分 粘粒含量
【注意】：c和ϕ是决定土的抗剪强度的两个重要指标，对某一土体来说，c和ϕ并不是常数，c和ϕ的大小随试验方法、固结程度、土样的排水条件等不同而有较大的差异。 3 三、土中某点的应力状态 现以平面课题为例分析土中某点的应力状态 设作用在单元体上的大、小主应力分别为σ1和σ3，在单元体上任取一截面mn，mn平面与大主应力σ1作用面成α角，其上作用有剪应力τ和法向应力σ。 根据楔体abc静力平衡条件可得 这就是莫尔应力圆： 圆心O――[1/2(σ1＋σ3) , 0] 半径——1/2(σ1－σ3) 【讨论】：土中某点的应力状态可用莫尔应力 圆描述即莫尔应力圆上每一点都代表一个斜平面， 该面与大主应力作用面的夹角为α。 四、土的极限平衡条件 把莫尔应力圆与库仑抗剪强度包线绘于同一坐
混合土的抗剪强度指标 一、土的抗剪强度指标 1、根据库伦定律土的抗剪强度指标主要有两个： （1）土的黏聚力、或称内聚力、单位kpa。 （2）土的内摩擦角、单位度。 2、土抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限强度，主要包括内摩擦力和内摩擦角（粘性土还包括其粘聚力c）。抗剪强度可通过剪切试验进行测定。 3、土的抗剪强度指标一般是通过以下室内试验、原位测试测定源哦按段，比如直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验，十字板剪切试验为原位测试测定。 二、土的抗剪强度与什么有关 1、土粒的矿物成分，形状及其级配 （1）一般土粒越大，形状越不规则，表面越是粗糙，则说明抗剪强度越大。 （2）一般颗粒越大，磨圆与磨光的程度就会越差，因此沙土的Φ值会随其级配中的粗粒成分增加而提高。 2、原始密度 （1）土的原始密度越大，粒间的咬合作用就会越强，摩阻力就会越大，土的密度也会越大，即土粒间的孔隙越小，颗粒接触紧密，因而粘聚力也就越大。
（2）因此原始密度对抗剪强度有很大的影响，原始密度大的土抗剪强度就会比较大。 3、含水量 （1）土的抗剪强度会随含水量的增加而降低，因为水分在较大土粒表面可以起到润滑作用，使摩阻力降低。 （2）对于细小的黏土颗粒而言，含水量增加时，结合水膜就会变厚，使粘聚力降低。 4、土的结构 土结构的破坏回使土丧失一部分粘聚力，因此原状土的抗剪强度高于同样密度和含水量的重塑土。 5、法向有效应力 （1）随着法向有效应力的增加，土的孔隙体积趋越小，主骨架就会逐渐变形。 （2）部分土的结构被破坏密度就会增加，这样会使土的摩擦力和粘聚力全部增加，故随法向有效应力的增加，土的抗剪强度也会提高。
漫谈土的抗剪强度和抗剪强度指标 土的抗剪强度是指土体在受到剪切力作用时所能承受的最大剪应力。 土体的抗剪强度是土的力学性质之一，对土的工程应用具有重要意义。抗 剪强度指标是对土体抗剪强度进行定量描述的参数。以下将对土的抗剪强 度和相关的抗剪强度指标进行漫谈。 首先，了解土的抗剪强度的概念是理解抗剪强度指标的基础。土是由 颗粒间填充或胶结而成的，具有一定的内聚力和摩擦阻力。当土受到剪切 力作用时，颗粒之间会发生相对位移，从而产生抗剪强度。土的抗剪强度 受到多种因素的影响，包括土的粒径组成、密实程度、含水量、胶结性质等。通常情况下，土的抗剪强度随着土的密实程度的增加而提高，但当密 实程度过高时，土的抗剪强度反而会下降。 抗剪强度指标是一种定量描述土体抗剪强度的参数，通常可以通过试 验来确定。常见的抗剪强度指标包括内摩擦角（φ）和剪切强度指数（C）等。内摩擦角是指土体在受到剪切力作用时颗粒间的摩擦阻力大小，是衡 量土的抗剪强度的重要参数。内摩擦角的大小与土的结构、颗粒形状、含 水量等有关。剪切强度指数是表示土抗剪强度的另一个指标，它是土的剪 切强度与有效应力之间的比值。剪切强度指数可以用来比较不同土体之间 的抗剪强度差异。 除了内摩擦角和剪切强度指数，还有一些其他的抗剪强度指标。如粘 聚力是指土表面或颗粒间存在的一种吸附力，是衡量土抗剪强度的另一个 重要指标。粘聚力的大小与土的胶结性质、颗粒形状等有关。另外，抗剪 强度指标还可以根据土壤类型的不同而有所差异。例如，对于粘性土来说，塑性指数（PI）是表示土抗剪强度的一个重要指标，它是液限和塑限之差。
在实际土木工程中，抗剪强度指标的选择和使用是非常重要的。不同的工程项目需要不同的土体抗剪强度，因此需要合理地选择相应的抗剪强度指标。常见的工程应用中，一般会选择内摩擦角和剪切强度指数进行描述土的抗剪强度。通过试验可以得到这些指标的值，从而为工程师提供合适的参考。 综上所述，土的抗剪强度是土体在受到剪切力作用时所能承受的最大剪应力。抗剪强度指标是对土的抗剪强度进行定量描述的参数，常见的指标包括内摩擦角、剪切强度指数、粘聚力等。合理选择和使用抗剪强度指标对于土木工程具有重要意义，可以确保工程的安全性和可靠性。
土的不同抗剪方法对强度指标的影响分析研究 一、前言 水利工程中，研究水坝、地基土体的强度和稳定性是十分重要的。因为当建筑物的荷重通过基础传至地基土时，若附加压力超过地基或坝体土的强度时，上体就会破坏，致使上部建筑物失稳。土的强度作为土的重要力学性能之一，与土的抗剪强度有关工程问题主要即为土工结构物稳定。所谓土的抗剪强度是指土体在外部荷载作用下产生的剪应力的抵抗能力，是建筑物地基承载能力与稳定性、边坡稳定、挡土结构的土压力等土工工程的设计和验算提供理论依据和计算指标，能否正确有效地确定抗剪强度往往是设计质量和工程成败的关键所在，而土又不同于钢材、塑料等材料，土类别繁多，成因各异，特性也千差万别。土的强度不仅取决于土的种类，而且更大程度不是一个常数，而是随着条件的不同而变动的，工程地质人员必须用各种测试手段来综合分析提供。 二、直剪试验 目前受各种条件限制，室内试验大多数情况下仍然以直剪试验为主，我国在指标使用中已积累了大量经验，在工程设计实际中应用也较为广泛。 2.1 影响慢剪因素 慢剪是竖向压力施加后，让土体排水固结，固结后以慢速施加水平剪力，使土样在变剪过程中一直有部分时间排水和产生体积变形，得到指标用Cs、Фs表示，白建光等依托于内蒙古农业大学博士基金项目“细粒土抗剪强度指标影响因素分析研究”。在论文中提出在慢剪条件下剪切试验的设计方案，影响剪切强度的指标有土的应力历史及温度等，根据正交实验得出实验结论为内摩擦角对空隙比的变化最敏感，对含水率次之，对塑性指数变化敏感性最小，粘聚力对空隙比、含水率等塑性指数变化的敏感度同内摩擦角相同，粘聚力与塑性指数呈正相关系，其余均为负相关系。 2.2 快剪 快剪是竖向压力施加后立即加水平剪力进行剪切，而且剪切的速率也很快。一般从加荷到剪坏只用3-5min，由于剪切速率快，可以认为土样在这样短暂时间内没有排水固结或者说模拟了“不排水”剪切情况。得到的强度指标Cq，Фq表示。林育芬在研究中总结出土经排水固结压密，其过程主要是孔隙中自由水的挤出，排出孔隙后才能使土体孔隙减少，土粒压紧，摩阻力增大，凝聚力增加。所以与固结快剪指标值的凝聚力和摩擦角相比，快剪的指标值要小些。蔡渊蛟等在研究直剪快剪试验时，研究两个不同因素垂直荷重和剪切速率对剪切强度的影响，得出结论室内直剪试验中剪切速率对土的强度影响较小，抗剪强度随剪切速率增大而略有增大。较快的剪切速率（2.4mm/min）比正常的剪切速率（1.2mm/min）抗剪强度提高约5%。而垂直荷重对土的试验强度影响显著。大