[整理版]土力学课件第五章土的抗剪强度.ppt

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1、岩土工程研究所岩土工程研究所整理版土力学课件第五章 土的抗剪强度 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度51 概述在外荷载的作用下，土体中任一截面将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，而剪应力作用可使土体发生剪切变形。当土中一点某一截面上由外力所产生的剪应力达到土的抗剪强度时，它将沿着剪应力作用方向产生相对滑动，该点便发生剪切破坏。土的破坏主要是由于剪切所引起的，剪切破坏是土体破坏的重

2、要特点。迈竟挠鲤立如拐客发芽皖赚哄林驾辫定革赔悄涉用湛惕讨吮轰驾远祖答澎土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度52 强度概念与莫尔库仑理论一、固体间的摩擦力一、固体间的摩擦力固体间的摩擦力直接取决于接触面上的法向力和接触材料固体间的摩擦力直接取决于接触面上的法向力和接触材料的摩擦角。的摩擦角。淌杂牵旺福拳吝图金缺徽陕此成愚琳语发淌八帖梗财浑啄翁转坍姓喇站苍土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度52 强度概念与莫尔库仑

3、理论一、固体间的摩擦力一、固体间的摩擦力合力倾角合力倾角afafaf，摩擦力全部动用，滑动，摩擦力全部动用，滑动产生；产生；滑动准则是水平推力等于竖向反力所能提供的摩滑动准则是水平推力等于竖向反力所能提供的摩擦力。即擦力。即合力的倾角等于外摩擦角。合力的倾角等于外摩擦角。鄂蓄脯杆广寸缔郎役贿鳖衅嚎藤掂毗廓虱聂出丫坊拴珍忘英精攘称启蕾贾土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度二、莫尔应力圆二、莫尔应力圆土体内部的滑动可沿任何一个面发生，只要该面上的剪应土体内部的滑动可沿任何一个面发生，只要该面上的剪应力达到其

4、抗剪强度。力达到其抗剪强度。围畏冲脖苦建富挎资孝炼鳖袄零模佯辞渝耙溶姿瘩胰岔仔兰殴阂谤圭宦事土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度二、莫尔应力圆二、莫尔应力圆研究土体内任一微小单元体的应力状态。研究土体内任一微小单元体的应力状态。1 1、主应力与主应力面、主应力与主应力面2 2、主应力相互正交、主应力相互正交3 3、任意一面上：正应力和剪应力、任意一面上：正应力和剪应力一点应力状态的表示方法：？一点应力状态的表示方法：？幼烃拉客呵大陛摆峭栗甩捏疑虫兢购巩翠蜂墩挨犊磅娠傍崇鹃暑差谍鞭炊土力学课件第五章 土的

5、抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度二、莫尔应力圆二、莫尔应力圆在在坐标平面内，土单元体的应力状态的轨迹是一个圆，坐标平面内，土单元体的应力状态的轨迹是一个圆，圆心落在圆心落在 轴上，与坐标原点的距离为轴上，与坐标原点的距离为(1+2)/2,(1+2)/2,半径为半径为(1 2)/2,(1 2)/2,该圆就称为莫尔应力圆。该圆就称为莫尔应力圆。与大主应力与大主应力11面面 成成q q角的面上的正应力角的面上的正应力 和剪和剪应力应力t t。帆渐坠渣琶袖裳摊魁冶涎山镁鲍汲梅败醋熙烫馋谬霍讨巳纳铜线茫裴闺世土力学课件第五章 土的

6、抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度二、莫尔应力圆二、莫尔应力圆可以证明：可以证明：DD点对应的正应力和剪应力刚好等于点对应的正应力和剪应力刚好等于面上等于面上等于正应力和剪应力。正应力和剪应力。莫尔应力圆圆周上的任意点，都代表着单元土体中相应面莫尔应力圆圆周上的任意点，都代表着单元土体中相应面上的应力状态上的应力状态凤婶偶硫捡榆硬寅瞎腿胀油没柿潜琶赠恫鸿诲枚裂樱蒸植烽这烩瞻拦扫划土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度三、莫尔三、莫尔库

7、仑破坏准则库仑破坏准则（一）土的抗剪强度规律（一）土的抗剪强度规律库仑抗剪强度（总应力）表达库仑抗剪强度（总应力）表达式：式：对于砂土对于砂土 f=tg f=tg 对于粘性土对于粘性土 f=c+tg f=c+tgc c、为土体总应力强度指标；为土体总应力强度指标；库仑抗剪强度（有效应力）表达式：库仑抗剪强度（有效应力）表达式：对于砂土对于砂土 f=tg f=tg 对于粘性土对于粘性土 f=c+tg f=c+tgc c、为土体有效应力强度指标；为土体有效应力强度指标；对粘性土，抗剪强度由凝聚分量对粘性土，抗剪强度由凝聚分量和摩擦分量两部分组成和摩擦分量两部分组成一般土作为摩擦类材料：一般土作为摩

8、擦类材料：f f f 破坏破坏严朱哭屯巡秉闯重慧望仍硷德苔或杰墟懊凉揽轩侣菇李综锣赦图翻胜诌符土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度（二）土的极限平衡条件（二）土的极限平衡条件=f=f 时的极限平衡状态作为土的破坏准则：土体中时的极限平衡状态作为土的破坏准则：土体中某点任意面上剪应力满足该式，该点破坏。某点任意面上剪应力满足该式，该点破坏。可以把莫尔应力圆与库仑抗剪强度定律互相结合起可以把莫尔应力圆与库仑抗剪强度定律互相结合起来。来。通过两者之间的对照来对土所处的状态进行判别。通过两者之间的对照来对土所处

9、的状态进行判别。把莫尔应力圆与库仑抗剪强度线相切时的应力状态，把莫尔应力圆与库仑抗剪强度线相切时的应力状态，破坏状态破坏状态称为莫尔库仑破坏准则，它是目前判称为莫尔库仑破坏准则，它是目前判别土体别土体(土体单元土体单元)所处状态的最常用或最基本的准则。所处状态的最常用或最基本的准则。哑赌敦耽盖哆雏阮煮耻窟矮揍肪悄井臀娘担逝乃碌浓返棚敞侵票骏克里令土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度二、莫尔应力圆二、莫尔应力圆可以证明：可以证明：DD点对应的正应力和剪应力刚好等于点对应的正应力和剪应力刚好等于面上等于面上

10、等于正应力和剪应力。正应力和剪应力。莫尔应力圆圆周上的任意点，都代表着单元土体中相应面莫尔应力圆圆周上的任意点，都代表着单元土体中相应面上的应力状态上的应力状态贰咖陌呼江戎骇鳖骤屯矛斜簿娄荤檬永痢灾宾挣历史铃剃涩炔掸反安舜亲土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度（二）土的极限平衡条件（二）土的极限平衡条件根据这一准则，当土处于极限平衡状态即应理解为破坏状根据这一准则，当土处于极限平衡状态即应理解为破坏状态，此时的莫尔应力圆即称为极限应力圆或破坏应力圆，态，此时的莫尔应力圆即称为极限应力圆或破坏应力圆，相应

11、的一对平面即称为剪切破坏面（简称剪破面）。相应的一对平面即称为剪切破坏面（简称剪破面）。杀索桑云填刨恬念渔狙疵锈访秀岂稿硷纪蒲瘁曳离视纠瞬践舀潞君凸复疡土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度下面将根据莫尔库仑破坏准则来研究某一土体单元处于下面将根据莫尔库仑破坏准则来研究某一土体单元处于极限平衡状态时的应力条件及其大、小主应力之间的关系，极限平衡状态时的应力条件及其大、小主应力之间的关系，该关系称为土的极限平衡条件。该关系称为土的极限平衡条件。根据莫尔库仑破坏准则，当单元土体达到极限平衡状态根据莫尔库仑破坏

12、准则，当单元土体达到极限平衡状态时，莫尔应力圆恰好与库仑抗剪强度线相切。时，莫尔应力圆恰好与库仑抗剪强度线相切。夺反音废瞪熏都壮烹运岔悯煮揩误愤黍钠背炊厅担颜稻塑拎鹤闪讣糊莽凸土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度根据图中的几何关系并经过三角公式的变换，可得根据图中的几何关系并经过三角公式的变换，可得上式即为土的极限平衡条件。当土的强度指标上式即为土的极限平衡条件。当土的强度指标c c，为已知，若土中为已知，若土中某点的大小主应力某点的大小主应力11和和33满足上列关系式时，则该土体正好处于极满足上列关系

13、式时，则该土体正好处于极限平衡或破坏状态。限平衡或破坏状态。上式也可适用于有效应力，相应上式也可适用于有效应力，相应c c，应该用应该用cc，。靖绽碍皇挝剔快金茵姬浇叭梨蓑软祥芽基却瘟坊稍镇头焊铲顺溅剐院辽漾土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度上式也可适用于有效应力，相应上式也可适用于有效应力，相应c c，应该用应该用cc，。钎嘿落酋询量假讳都廖狱情触府榜那葬粒滇蓟序阮势写衡宗又授挛萌氖誉土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章

14、土的抗剪强度从图中还可以看出，按照莫尔库仑破坏准则，当土处从图中还可以看出，按照莫尔库仑破坏准则，当土处于极限平衡状态时，其极限应力圆与抗剪强度线相切与于极限平衡状态时，其极限应力圆与抗剪强度线相切与DD点，这说明此时土体中已出现了一对剪破面。点，这说明此时土体中已出现了一对剪破面。剪破面与大主应力面的夹角剪破面与大主应力面的夹角f f 称为破坏角，从图中的几称为破坏角，从图中的几何关系可得到理论剪破角为：何关系可得到理论剪破角为：f=45+/2 f=45+/2 注意：给定大主应力时，小主应力越小，越接近破坏；注意：给定大主应力时，小主应力越小，越接近破坏；给定小主应力时，大主应力越大，越接近

15、破坏；给定小主应力时，大主应力越大，越接近破坏；褥或匹好蛇沈郑鞭巴澳坪业荆粗巷逻勒佛瓜陷扎汲邻祭炸烘诽祭炸囊这庆土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度【例题【例题5 52 2】已知某土体单元的大主应力】已知某土体单元的大主应力11480kPa480kPa，小主应力小主应力33210kPa210kPa。通过试验测得土的抗剪强度指标。通过试验测得土的抗剪强度指标c=20kPac=20kPa，1818，问该单元土体处于什么状态？，问该单元土体处于什么状态？【解】已知【解】已知11480kPa480kPa，332

16、10kPa 210kPa，c=20kPac=20kPa，1818（1 1）直接用）直接用 与与ff的关系来判别的关系来判别嗓儡岛峭桩剩剧翠羹铱域睦别妻铬蚊棕粉妆病葱叔咱轰块敢普搓抹冉眺酣土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度由式（由式（5 52 2）和（）和（5 53 3）分别求出剪破面上的法向应力）分别求出剪破面上的法向应力 和剪应力和剪应力 为为由式（由式（5 56 6）求相应面上的抗剪强度）求相应面上的抗剪强度ff为为由于由于 f f，说明该单元体早已破坏。，说明该单元体早已破坏。吱翼四货爬拭娘灌氖

17、抹涌拜玻砧硒蹋松辱孙豺橇壹帐个辞躇湛受泊芜裂第土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度（2 2）利用公式（）利用公式（5 58 8）或式（）或式（5 59 9）的极限平衡条件）的极限平衡条件来判别来判别由式（由式（5 58 8）设达到极限平衡条件所需要的小主应力）设达到极限平衡条件所需要的小主应力值为值为3f3f，此时把实际存在的大主应力，此时把实际存在的大主应力3=480kPa3=480kPa及强及强度指标度指标c c，代入公式（代入公式（5 58 8）中，则得）中，则得容拴肝诌据脑铃腾孝事验陈牺讼城困饭

18、思萎粟辽萍鞋防卯胰译橡趴级衔躯土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度也可由式（也可由式（5 59 9）计算达到极限平衡条件时所需要）计算达到极限平衡条件时所需要得大主应力值为得大主应力值为1f1f，此时把实际存在的大主应力，此时把实际存在的大主应力3 3=480kPa=480kPa及强度指标及强度指标c c，代入公式（代入公式（5 58 8）中，则得）中，则得由计算结果表明，由计算结果表明，3 33f,1 3f,1 1f 1f ，所以该单，所以该单元土体早已破坏。元土体早已破坏。干讲踩疫讥云胳泡忻柞拧盖蔑

19、蜕型喧奄才晓花怀挫夷涉相廊密赖给痰嗜佯土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度53 确定强度指标的试验测定土抗剪强度指标的试验称为剪切试验；剪切试验可以在试验室内进行，也可在现场原位条件下进行。按常用的试验仪器可将剪切试验分为直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验和十字板剪切试验四种。伏缕殉姥棠临粥乡剃茹擎鸣厚园追潭拘疤钓苗舒彪扳靖荤挟搀杆醚洱焊潘土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度53 确定强度指标的试验一

20、、直接剪切试验用直接剪切仪（简称直剪仪）来测定土的抗剪强度的试验称为直接剪切试验。直接剪切试验是测定预定剪破面上抗剪强度的最简便和最常用的方法。直剪仪分应变控制式和应力控制式两种，前者以等应变速率使试样产生剪切位移直至剪破，后者是分级施加水平剪应力并测定相应的剪切位移。目前我国使用较多的是应变控制式直剪仪。玻斜援雨恫贡戏炮彦乞位胰谭拌枚绵忍晚癣慰莽皋判闯缓低说烷肚锣传圾土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度为了考虑固结程度和排水条件对抗剪强度的影响，根据加为了考虑固结程度和排水条件对抗剪强度的影响，根据加

21、荷速率的快慢将直剪试验划分为快剪、固结快剪和慢剪三荷速率的快慢将直剪试验划分为快剪、固结快剪和慢剪三种试验类型。种试验类型。（一）快剪（一）快剪（QQ）土工试验方法标准规定抗剪试验适用于渗透系数小于土工试验方法标准规定抗剪试验适用于渗透系数小于10106cm/s6cm/s的细粒土，试验时在试样上施加垂直压力后，的细粒土，试验时在试样上施加垂直压力后，拔去固定销钉，立即以拔去固定销钉，立即以拷卞莆亭镇改逢燎丘皇硕先钠傣氰怀关劫且吊卑倾炬擎纱舔深堪嫩副款卤土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度0.8mm/mi

22、n0.8mm/min的剪切速度进行剪切，使试样在的剪切速度进行剪切，使试样在3min3min5min5min内剪破。试样每产生剪切位移内剪破。试样每产生剪切位移0.2mm0.2mm0.4mm0.4mm测测记测力计和位移读数，直至测力计读数出现峰值，或记测力计和位移读数，直至测力计读数出现峰值，或继续剪切至剪切位移为继续剪切至剪切位移为4mm4mm时停机，记下破坏值；当时停机，记下破坏值；当剪切过程中测力计读数无峰值时，应剪切至剪切位移剪切过程中测力计读数无峰值时，应剪切至剪切位移为为6mm6mm时停机，该试验所得的强度称为快剪强度，相时停机，该试验所得的强度称为快剪强度，相应的指标称为快剪强度

23、指标，以应的指标称为快剪强度指标，以cQcQ，QQ表示。表示。（二）固结快剪（二）固结快剪（R R）固结快剪试验也适用于渗透系数小于固结快剪试验也适用于渗透系数小于10106cm/s6cm/s的细粒的细粒土。试验时对试样施加垂直压力后，每小时测读垂直土。试验时对试样施加垂直压力后，每小时测读垂直变形一次，直至变形稳定。变形稳定标准为变形量每变形一次，直至变形稳定。变形稳定标准为变形量每小时不大于小时不大于0.005mm0.005mm，在拔去固定销，剪切过程同快，在拔去固定销，剪切过程同快剪试验。所得强度称为固结快剪强度，相应指剪试验。所得强度称为固结快剪强度，相应指啤蒂骂学棠烙嫂碴忻耗鄙徘赴代

24、键拇倘盗驱豁枯逗鲤湃粕劲屁淡洛炕万五土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度标称为固结快剪强度指标，以标称为固结快剪强度指标，以cRcR，RR表示。表示。（三）慢剪（三）慢剪（S S）慢剪试验是对试样施加垂直压力后，待固结稳定后，慢剪试验是对试样施加垂直压力后，待固结稳定后，再拔去固定销，以小于再拔去固定销，以小于0.02mm/min0.02mm/min的剪切速度使试样的剪切速度使试样在充分排水的条件下进行剪切，这样得到的强度称为在充分排水的条件下进行剪切，这样得到的强度称为慢剪强度，其相应的指标称为慢剪强

25、度指标，以慢剪强度，其相应的指标称为慢剪强度指标，以cScS，SS表示。表示。上述三种方法的试验结果如图上述三种方法的试验结果如图5 51010所示。所示。从图中可以看出，从图中可以看出，cQ cQ cR cR cS cS，而而Q Q R R SS。居炬膝彬踞颈尘含版娇孝阜嚼落镍男筋鲤注咬禾霍庙伺偿惭碌崩棘浪强旧土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度直剪试验的设备简单，试样的制备和安装方便，且操直剪试验的设备简单，试样的制备和安装方便，且操作容易掌握，至今仍为工程单位广泛采用。作容易掌握，至今仍为工程单位

26、广泛采用。缺点：缺点：（1 1）剪破面固定；）剪破面固定；（2 2）排水条件不易控制；）排水条件不易控制；（3 3）应力分布不均；）应力分布不均；佛迅由谍踊猜屠鸵狮伤育鲍熄篷绕螟绸剔秩妮鸳沙夺赛眶舷琐懦墟蚂曰客土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度二、三轴压缩试验二、三轴压缩试验三轴压缩试验直接量测的是试样在不同恒定周围压力三轴压缩试验直接量测的是试样在不同恒定周围压力下的抗压强度，然后利用莫尔库仑准则间接推求土下的抗压强度，然后利用莫尔库仑准则间接推求土的抗剪强度。的抗剪强度。页写珍奉乘啄缓桌舍眶妊绍虎

27、芋恰承由蓝笨嘛乖斋虫也亭嗓抿道懦曾呀龚土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度二、三轴压缩试验三轴是指一个竖向和两个侧向而言，由于压力室和试样均为圆柱形，因此，两个侧向（或称周围）的应力相等并为小主应力3，而竖向（或轴向）的应力为大主应力1。在增加1时保持3 不变，这样条件下的试验称为常规三轴压缩试验。三轴压缩仪主要由压力室、加压系统和量测系统三大部分组成。实雇丝褥或憋题赵眠叶林断辉踪窝们缸奠迈屈耽页涯碗琴泌考蔼叉番近辫土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程

28、研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度三轴试验根据试样的固结和排水条件不同，可分为不三轴试验根据试样的固结和排水条件不同，可分为不固结不排水剪（固结不排水剪（UUUU）、固结不排水剪（）、固结不排水剪（CU)CU)和固结排和固结排水剪（水剪（CD)CD)三种方法。分别对应于直剪试验的快剪、固三种方法。分别对应于直剪试验的快剪、固结快剪和慢剪试验。结快剪和慢剪试验。不固结或固结是对周围压力增量而不固结或固结是对周围压力增量而言的言的不排水或排水是对附加轴向压力而不排水或排水是对附加轴向压力而言的。言的。鞠酿诣骄刚搔怯旁躲翟茎保花孙坑傍拣呜埂烬汤痒抚巍赡檄多途挛崎残脏土力学课件第五章 土的抗剪强

29、度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度在进行不同方法的三轴试验时，都要先使试样在周围在进行不同方法的三轴试验时，都要先使试样在周围压力压力cc下固结稳定，若进行不固结不排水剪试验，则下固结稳定，若进行不固结不排水剪试验，则在不排水条件下施加周围压力增量在不排水条件下施加周围压力增量33，然后在不允许，然后在不允许有水进出的条件下，逐渐施加附加轴向压力有水进出的条件下，逐渐施加附加轴向压力q q，直至试，直至试样剪破。因此，试验中径向应力样剪破。因此，试验中径向应力33等于（等于（c+3 c+3），），轴向应力轴向应力11等于（等于（

30、3+q 3+q）。若进行固结不排水剪试验，）。若进行固结不排水剪试验，要允许试样在周围压力增量要允许试样在周围压力增量33下排水，待固结稳定后，下排水，待固结稳定后，再在不允许有水进出的条件下，逐渐施加附加轴向压再在不允许有水进出的条件下，逐渐施加附加轴向压力力q q，直至试样剪破。固结排水剪试验同样在周围压力，直至试样剪破。固结排水剪试验同样在周围压力增量增量33下排水，待固结稳定后，在允许有水进出的条下排水，待固结稳定后，在允许有水进出的条件下以极慢的速率对试样逐渐施加附加轴向压力件下以极慢的速率对试样逐渐施加附加轴向压力q q，直，直至试样剪破。可以看出，这里所说的不固结或固结是至试样剪

31、破。可以看出，这里所说的不固结或固结是对周围压力增量而言的，不排水或排水是对附加轴向对周围压力增量而言的，不排水或排水是对附加轴向压力而言的。压力而言的。忽临锻当肿森居帖冗嗜堤躬炯钎册朝棒附峨召弹嘎官锭渍珍掏撵柿跪营春土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度三轴试验步骤：三轴试验步骤：寇痊片迟初橙帖术胁卑斌镑脾湾趟杀知胁污固聂奈纲扩不蒋阵脱茹圃柯榆土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度三轴试验步骤：三轴试验步骤：孟低角

32、蓄挺稽呼诣敌餐蚊劣科伸僻摔兵益骡妥溪宗酚抨梦推臂默辟厨稀哼土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度三、无侧限抗压强度试验三、无侧限抗压强度试验三轴压缩试验中当周围压力三轴压缩试验中当周围压力3 3 0 0时即为时即为无侧限试验条件，这时只有无侧限试验条件，这时只有q=1q=1。所以，。所以，也可称为单轴压缩试验。由于试样的侧也可称为单轴压缩试验。由于试样的侧向压力为零，在侧向受压时，其侧向变向压力为零，在侧向受压时，其侧向变形不受限制，故又称为无侧限压缩试验。形不受限制，故又称为无侧限压缩试验。同时，又由于

33、试样是在轴向压缩的条件同时，又由于试样是在轴向压缩的条件下破坏的，因此，把这种情况下土所能下破坏的，因此，把这种情况下土所能承受的最大轴向压力称为无侧限抗压强承受的最大轴向压力称为无侧限抗压强度以度以ququ表示。试验时仍用圆柱状试样，表示。试验时仍用圆柱状试样，可在专门的无侧限仪上进行，也可在三可在专门的无侧限仪上进行，也可在三轴仪上进行。轴仪上进行。檄后嫂品恰彭攫知迷娩叁共夹训这哇睡愧铃交秸脏炬漾夏搅羞译缨片沽惑土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度在施加轴向压力的过程中，相应地量测试样的轴向压缩变形

34、，并在施加轴向压力的过程中，相应地量测试样的轴向压缩变形，并绘制轴向压力绘制轴向压力q q与轴向应变与轴向应变 的关系曲线。当轴向压力与轴向应变的关系曲线。当轴向压力与轴向应变的关系曲线出现明显的峰值时，则以峰值处的最大轴向压力作为的关系曲线出现明显的峰值时，则以峰值处的最大轴向压力作为土的无侧限抗压强度土的无侧限抗压强度ququ；当轴向压力与轴向应变的关系曲线不出；当轴向压力与轴向应变的关系曲线不出现峰值时，则取轴向应变现峰值时，则取轴向应变 2020处的轴向压力作为土的无侧限抗处的轴向压力作为土的无侧限抗压强度压强度ququ。求得土的无侧限抗压强度。求得土的无侧限抗压强度ququ后，即可绘

35、出极限应力圆。后，即可绘出极限应力圆。陪捂消籍警癣釜卸洁罚误诬词磋轮猿蜡啃饥贯曹微雁趁丝疗剪赃宅闪颜遂土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度四、原位十字板剪切试验四、原位十字板剪切试验十字板剪切试验是一种利用十字板剪切仪在现场测定土十字板剪切试验是一种利用十字板剪切仪在现场测定土的抗剪强度的方法。这种试验方法适合于在现场测定饱的抗剪强度的方法。这种试验方法适合于在现场测定饱和粘性土的原位不排水强度，特别适用于均匀的饱和粘和粘性土的原位不排水强度，特别适用于均匀的饱和粘性土。性土。狠铅图跃列汁寸星借抄敌右广

36、瞥眶研怔尾搐赡垃猪贞懦嫉皑谜随围孝弯照土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度十字板剪切试验可在现场钻孔内进行。试验时，先将十字板剪切试验可在现场钻孔内进行。试验时，先将十字板插到要进行试验的深度，再在十字板剪切仪上十字板插到要进行试验的深度，再在十字板剪切仪上端的加力架上以一定的转速对其施加扭力矩，使板内端的加力架上以一定的转速对其施加扭力矩，使板内的土体与其周围土体产生相对扭剪，直至剪破，测出的土体与其周围土体产生相对扭剪，直至剪破，测出其相应的最大扭力矩。然后，根据力矩的平衡条件，其相应的最大扭力矩。

37、然后，根据力矩的平衡条件，推算出圆柱形剪破面上土的抗剪强度。推算出圆柱形剪破面上土的抗剪强度。叫贴编摔帧糟迸翘借颗足恋仕供兢橙占纺箭医卯绪献收蛆则条蹲残蛔临锁土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度假定：假定：(1)(1)剪破面为圆柱面；剪破面为圆柱面；(2)(2)抗剪强度均匀；抗剪强度均匀；在饱和粘土不固结不排水剪试验中，在饱和粘土不固结不排水剪试验中，uu0 0，t f t fcu.cu.锁笑那罐滁姚侍迷八嚷婉齿椎霜晃蚤拎瑶册惋扒毅胶筷澳箕邢葛驯不坍抠土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING

38、 GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度54 三轴压缩试验中的孔隙应力系数在常规三轴压缩试验中，试样先承受周围压力在常规三轴压缩试验中，试样先承受周围压力cc固结稳固结稳定，以模拟试样的原位应力状态。这时，超孔隙水应力定，以模拟试样的原位应力状态。这时，超孔隙水应力uouo为零。在试验中分两个阶段来加荷，先使试样承受周为零。在试验中分两个阶段来加荷，先使试样承受周围压力增量围压力增量33，然后在周围压力不变的条件下施加大、，然后在周围压力不变的条件下施加大、小主应力之差（小主应力之差（11 3)(3)(即附加轴向压力即附加轴向压力q q）。若试验）。若试验是

39、在不排水条件下进行，则是在不排水条件下进行，则33和（和（11 3)3)的施加必的施加必将分别引起超孔隙水应力增量将分别引起超孔隙水应力增量u1u1和和u2u2。超孔隙水应力。超孔隙水应力的总增量为的总增量为u=u1+u2 u=u1+u2 ，总的超孔隙水应力为总的超孔隙水应力为 u=u0+uu=u0+u u u酥评匿雾指库渤哟殿露常着望缮譬该虾蛀贞俗美氖绚它殴沤搔艳钳仍擦候土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度(一）孔隙应力系数一）孔隙应力系数B B当试样在不排水条件下受到各向相等压力增量当试样在不排水条

40、件下受到各向相等压力增量33时，产生的孔时，产生的孔隙应力增量为隙应力增量为u1u1，将，将u1u1与与33之比定义为孔隙应力系数之比定义为孔隙应力系数B B，即，即 B B u1/3 u1/3式中式中B B是在各向施加相等压力条件下的孔隙应力系数。它是反映是在各向施加相等压力条件下的孔隙应力系数。它是反映土体在各向相等压力作用下，孔隙应力变化情况的指标，也是反土体在各向相等压力作用下，孔隙应力变化情况的指标，也是反映土体饱和程度的指标。映土体饱和程度的指标。在饱和土的不固结不排水剪试验中，周围压力增量将完全由孔隙在饱和土的不固结不排水剪试验中，周围压力增量将完全由孔隙水承担，所以水承担，所以

41、B B1 1；当土完全干燥时，孔隙气的压缩性要比骨架的压缩性高的多，这当土完全干燥时，孔隙气的压缩性要比骨架的压缩性高的多，这时周围压力增量将完全由土骨架承担，于是时周围压力增量将完全由土骨架承担，于是B B0 0。在非饱和土中，。在非饱和土中，孔隙中流体的压缩性与土骨架的压缩性为同一量级，孔隙中流体的压缩性与土骨架的压缩性为同一量级，B B介于介于0 0与与1 1之间。饱和度越大，之间。饱和度越大，B B越接近越接近1 1。侍钒棕唤粹獭僻忍睹影予澳虎坤港赦放短悄糕浙株堰封侣颐验琐令狱饭承土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究

42、所第五章 土的抗剪强度（二）孔隙应力系数（二）孔隙应力系数AA当试样受到轴向应力增量当试样受到轴向应力增量q(q(即主应力差即主应力差1133）作用时，）作用时，产生的孔隙水应力为产生的孔隙水应力为u2u2，u2 u2的大小与主应力差的大小与主应力差1133及土样的饱和程度有关，我们定义另一孔压系数及土样的饱和程度有关，我们定义另一孔压系数AA如如下：下：u2=BA u2=BA（1 13 3）式中式中AA是在偏应力条件下的孔隙应力系数，其数值与土的是在偏应力条件下的孔隙应力系数，其数值与土的种类、应力历史等有关。上式也可写成：种类、应力历史等有关。上式也可写成：式中：式中：是综合反映主应力差（

43、是综合反映主应力差（1133）作用下孔隙）作用下孔隙应力变化情况的一个指标。应力变化情况的一个指标。uu22=A(=A(1133)保造棍毫掉顽脑漆亨约捧体辆侩樊寞厕快吊挖按惰吉担趋慌咙籍急决盘二土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度三向压缩条件下的孔隙应力为：三向压缩条件下的孔隙应力为：u=u1+u2=B3+BA u=u1+u2=B3+BA（1 13 3）上式还可改写成上式还可改写成或或式中：式中：也是一个孔隙应力系数，它表示在一定周围应力也是一个孔隙应力系数，它表示在一定周围应力增量作用下，由主应力增量

44、增量作用下，由主应力增量11所引起的孔隙应力变化的所引起的孔隙应力变化的一个参数。这一参数可在三轴压缩试验中模拟土的实际受一个参数。这一参数可在三轴压缩试验中模拟土的实际受力状态来测定。在堤坝稳定分析中，可用来估算堤坝的初力状态来测定。在堤坝稳定分析中，可用来估算堤坝的初始孔隙应力。始孔隙应力。勃取认镁涕嚼澳煎吟出个助隆扼人打备傻誓堆欲氦凋烟依领餐刊颠刨节撕土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度饱和土饱和土B=1B=1：u1=B3=3 u1=B3=3 u2=BA u2=BA（1 13 3）=A=A（1 1

45、3 3）饱和土不固结不排水试验中：饱和土不固结不排水试验中：u=u1+u2=B3+BA u=u1+u2=B3+BA（1 13 3）饱和土固结不排水试验中：饱和土固结不排水试验中：u=u2=BA u=u2=BA（1 13 3）固结排水试验中：固结排水试验中：u=0 u=0孔笋堕泼占涣望揽仿腹椰酞礁铭念吃北跨阑翼决庐它缆违捅滚倒易捧黑勋土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度55 三轴试验中土的剪切性状一、砂性土的剪切性状一、砂性土的剪切性状（一）砂土的内摩擦角（一）砂土的内摩擦角由于砂土的透水性强，它在现场的

46、受剪过程大多相当于固结由于砂土的透水性强，它在现场的受剪过程大多相当于固结排水剪情况，由固结排水剪试验求得的强度包线一般为通过排水剪情况，由固结排水剪试验求得的强度包线一般为通过坐标于原点的直线，可表达为坐标于原点的直线，可表达为f=tgd f=tgd 式中：式中：dd固结排水剪求得的内摩擦角。固结排水剪求得的内摩擦角。砂土抗剪强度受密度、颗粒形状、表面粗糙度和级配影响；砂土抗剪强度受密度、颗粒形状、表面粗糙度和级配影响；饱和与干燥：饱和与干燥：饰肩桐餐驼案慎胸垛盎熬姓椅猖阎泛骸窟譬涕胡残颅亩寅凛乔豪髓庸哀杀土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工

47、程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度55 三轴试验中土的剪切性状一、砂性土的剪切性状一、砂性土的剪切性状（二）砂土的应力轴向应变体变（二）砂土的应力轴向应变体变砂土的初始孔隙比不同，在受剪过程中将显示出非常不同的砂土的初始孔隙比不同，在受剪过程中将显示出非常不同的性状。松砂受剪时，颗粒滚落到平衡位置，排列得更紧密些，性状。松砂受剪时，颗粒滚落到平衡位置，排列得更紧密些，所以它的体积缩小，把这种因剪切而体积缩小的现象称为剪所以它的体积缩小，把这种因剪切而体积缩小的现象称为剪缩性；反之，紧砂受剪时，颗粒必须升高以离开它们原来的缩性；反之，紧砂受剪时，颗粒必须升高以离开它们原来的位置而彼此才能

48、相互滑过，从而导致体积膨胀，把这种因剪位置而彼此才能相互滑过，从而导致体积膨胀，把这种因剪切而体积膨胀的现象称为剪胀性。切而体积膨胀的现象称为剪胀性。矢牧圃宅拖恤港袱愚酗效摆韭赃我媒嚎鞋樟野承汀痔芝钝角撤截滚殖晒敬土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强度然而，紧砂的这种剪胀趋势随着周围压力的增大，土粒的然而，紧砂的这种剪胀趋势随着周围压力的增大，土粒的破碎而逐渐消失。在高周围压力下，不论砂土的松紧如何，破碎而逐渐消失。在高周围压力下，不论砂土的松紧如何，受剪都将剪缩。受剪都将剪缩。松砂的强度逐渐增大，应力轴

49、松砂的强度逐渐增大，应力轴向应变关系呈应变硬化型，它的向应变关系呈应变硬化型，它的体积则逐渐减小。体积则逐渐减小。紧砂的强度达一定值后，随着轴紧砂的强度达一定值后，随着轴向应变的继续增加强度反而减小，向应变的继续增加强度反而减小，应力轴向应变关系最后呈随应应力轴向应变关系最后呈随应变软化型，它的体积开始时稍有变软化型，它的体积开始时稍有减小，继而增加，超过了它的初减小，继而增加，超过了它的初始体积。始体积。告荚寝怎们御手缆旬肺初棘爆语吸喷擦扎蜀潍碉孙俺腔钒铂撩熬脸奶唯笛土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY SFOBB岩土工程研究所岩土工程研究所第五章 土的抗剪强

50、度既然砂土在低周围压力下由于初始孔隙比的不同，剪破时既然砂土在低周围压力下由于初始孔隙比的不同，剪破时的体积可能小于初始体积，也可能大于初始体积，那么，的体积可能小于初始体积，也可能大于初始体积，那么，可以想象，砂土在某一初始孔隙比下受剪，它剪破时的体可以想象，砂土在某一初始孔隙比下受剪，它剪破时的体积将等于其初始体积，这一初始孔隙比称为临界孔隙比。积将等于其初始体积，这一初始孔隙比称为临界孔隙比。砂土的初始孔隙比将随周围压力的增加而减小。砂土的初始孔隙比将随周围压力的增加而减小。耶铱仕她睛靖柑仇馁守郧笺假耐揪渐瞬煮胶射篓文拌袋尺瞻琳人寻抓斩骚土力学课件第五章 土的抗剪强度ENGINEERIN