1、第五章第五章、土的抗剪強(qiáng)度、土的抗剪強(qiáng)度5.1 5.1 概述概述5.2 5.2 土的抗剪強(qiáng)度的測定方法土的抗剪強(qiáng)度的測定方法5.3 5.3 抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的確定抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的確定一、教學(xué)目的一、教學(xué)目的1 1、理解土的強(qiáng)度的定義；、理解土的強(qiáng)度的定義；2 2、熟練運(yùn)用土的極限平衡條件式判別土的狀態(tài)；、熟練運(yùn)用土的極限平衡條件式判別土的狀態(tài)；3 3、牢固掌握庫倫公式和莫爾、牢固掌握庫倫公式和莫爾- -庫倫強(qiáng)度理論、土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的庫倫強(qiáng)度理論、土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測定。測定。二、難點二、難點1 1、莫爾應(yīng)力圓的含義與抗剪強(qiáng)度包線的關(guān)系、莫爾應(yīng)力圓的含義與抗剪強(qiáng)度包線的關(guān)系 。三、重點三、重點1 1

2、、庫倫公式和莫爾、庫倫公式和莫爾- -庫倫強(qiáng)度理論、土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測定。庫倫強(qiáng)度理論、土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測定。2 2、實際工程中如何依據(jù)不同的排水條件選擇相適應(yīng)的試驗方法、實際工程中如何依據(jù)不同的排水條件選擇相適應(yīng)的試驗方法 。四、作業(yè)四、作業(yè)無無土的抗剪強(qiáng)度：土的抗剪強(qiáng)度：土體抵抗剪切破壞的極限能力土體抵抗剪切破壞的極限能力 工程中土體的破壞類型工程中土體的破壞類型 5.1 5.1 概述概述一、地基強(qiáng)度的意義一、地基強(qiáng)度的意義兩個條件兩個條件地基變形條件地基變形條件地基強(qiáng)度條件：不發(fā)生地基強(qiáng)度條件：不發(fā)生剪切破壞或滑動破壞剪切破壞或滑動破壞沉降量、沉降差、傾斜、沉降量、沉降差、傾斜、局部

3、傾斜的概念局部傾斜的概念抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度: :土體抵抗剪切破土體抵抗剪切破壞的極限能力，是土的重要壞的極限能力，是土的重要力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。二、土強(qiáng)度的應(yīng)用二、土強(qiáng)度的應(yīng)用1 1、地基承載力與地基穩(wěn)定性、地基承載力與地基穩(wěn)定性2 2、土坡穩(wěn)定性、土坡穩(wěn)定性3 3、擋土墻及地下結(jié)構(gòu)的土壓力、擋土墻及地下結(jié)構(gòu)的土壓力土體受荷作用后，土中各點同時產(chǎn)生法向應(yīng)力和剪應(yīng)力，土體受荷作用后，土中各點同時產(chǎn)生法向應(yīng)力和剪應(yīng)力，其中法向應(yīng)力作用將使土體發(fā)生壓密，這為有利因素；而其中法向應(yīng)力作用將使土體發(fā)生壓密，這為有利因素；而剪應(yīng)力作用使土體發(fā)生剪切，這為不利因素。因此土的強(qiáng)剪應(yīng)力作用使土體發(fā)生剪切，

4、這為不利因素。因此土的強(qiáng)度破壞通常指剪切破壞，土的強(qiáng)度也是指抗剪強(qiáng)度。度破壞通常指剪切破壞，土的強(qiáng)度也是指抗剪強(qiáng)度。 土的內(nèi)摩擦角土的內(nèi)摩擦角(度），本質(zhì)是土粒間度），本質(zhì)是土粒間的滑動摩擦以及凹凸面間的鑲嵌作用所的滑動摩擦以及凹凸面間的鑲嵌作用所產(chǎn)生的摩擦力。與土粒表面的粗糙度、產(chǎn)生的摩擦力。與土粒表面的粗糙度、土的密實性、土的顆粒級配等有關(guān)。土的密實性、土的顆粒級配等有關(guān)。0100200300400tanf砂土1、砂土、砂土 剪切滑動面上的法向總應(yīng)力（剪切滑動面上的法向總應(yīng)力（kPa) 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度(kPa)破壞線三、三、 庫侖公式庫侖公式f（一）、總應(yīng)力表示法：以總應(yīng)（一）、

5、總應(yīng)力表示法：以總應(yīng)力表示剪切面上的法向應(yīng)力。力表示剪切面上的法向應(yīng)力。f剪切滑動面黏性土c2、黏性土、黏性土C 土的黏聚力（或內(nèi)聚力）（土的黏聚力（或內(nèi)聚力）（kPa)，是由于黏土顆粒之，是由于黏土顆粒之間的膠結(jié)作用和靜電引力效應(yīng)等因素引起的。間的膠結(jié)作用和靜電引力效應(yīng)等因素引起的。tanfc破壞線 土的有效內(nèi)摩擦角土的有效內(nèi)摩擦角(度）度）tanf2、黏性土、黏性土 土的有效黏聚力土的有效黏聚力（或（或內(nèi)聚力）（內(nèi)聚力）（kPa)tanfc1、砂土、砂土 剪切滑動面上的法向有效剪切滑動面上的法向有效 應(yīng)力（應(yīng)力（kPa) 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度(kPa)說明：總應(yīng)力法與有效應(yīng)力法二者的計

6、算結(jié)果稍有不同，總應(yīng)力法 方便適用，而若能準(zhǔn)確地求出有效應(yīng)力，有效應(yīng)力法從道理 上更合理。f（二）、有效應(yīng)力表示法：（二）、有效應(yīng)力表示法： 以有效應(yīng)力表示剪切面上的法向應(yīng)力。以有效應(yīng)力表示剪切面上的法向應(yīng)力。土體內(nèi)一點處土體內(nèi)一點處不同方位不同方位的截面上應(yīng)力的集合的截面上應(yīng)力的集合（剪應(yīng)力（剪應(yīng)力 和法向應(yīng)力和法向應(yīng)力 ） 3 3 1 1 3 1 斜面上的應(yīng)力斜面上的應(yīng)力2cos212131312sin2131（一）、（一）、 土中一點的應(yīng)力狀態(tài)土中一點的應(yīng)力狀態(tài)四、四、 莫爾莫爾- -庫倫強(qiáng)度理論庫倫強(qiáng)度理論 O 1 31/2( 1 + 3 ) 2 A( , )土中某點的土中某點的應(yīng)應(yīng)力

7、狀態(tài)力狀態(tài)可用莫可用莫爾應(yīng)力圓描述爾應(yīng)力圓描述 3 1 莫爾圓可以表示土體中一點的應(yīng)力狀態(tài)，莫爾圓可以表示土體中一點的應(yīng)力狀態(tài)，莫爾圓圓周上各點的坐標(biāo)就表示該點在相莫爾圓圓周上各點的坐標(biāo)就表示該點在相應(yīng)平面上的應(yīng)平面上的正應(yīng)力正應(yīng)力和和剪應(yīng)力剪應(yīng)力。（二）莫爾圓應(yīng)力圓（二）莫爾圓應(yīng)力圓 cf 莫爾包線表示材料在不同應(yīng)力作用下達(dá)莫爾包線表示材料在不同應(yīng)力作用下達(dá)到到極限狀態(tài)極限狀態(tài)時，滑動面上法向應(yīng)力時，滑動面上法向應(yīng)力 與剪應(yīng)與剪應(yīng)力力 f 的關(guān)系。的關(guān)系。莫爾包線莫爾包線 f =c+ tan 莫爾莫爾庫侖破壞理論：以庫侖定理表示莫爾破壞包線的理論。庫侖破壞理論：以庫侖定理表示莫爾破壞包線的理

8、論。土的抗剪理論土的抗剪理論 1 1、土的抗剪強(qiáng)度與該面上正應(yīng)力大小成正比。、土的抗剪強(qiáng)度與該面上正應(yīng)力大小成正比。 2 2、土的強(qiáng)度破壞是由于土中某點的剪應(yīng)力達(dá)到土的抗剪、土的強(qiáng)度破壞是由于土中某點的剪應(yīng)力達(dá)到土的抗剪強(qiáng)度所致。強(qiáng)度所致。 3 3、破壞面不發(fā)生在最大剪應(yīng)力面上，而是在應(yīng)力圓與抗、破壞面不發(fā)生在最大剪應(yīng)力面上，而是在應(yīng)力圓與抗剪強(qiáng)度包線相切的切點所代表的平面上，即與主應(yīng)力成剪強(qiáng)度包線相切的切點所代表的平面上，即與主應(yīng)力成=45=45+ + /2/2交角的平面上。交角的平面上。 4 4、如果同一種土有幾個試樣，在不同的大小主應(yīng)力組合、如果同一種土有幾個試樣，在不同的大小主應(yīng)力組合

9、下受剪切破壞，則在下受剪切破壞，則在I If f- -坐標(biāo)上可得到幾個莫爾極限應(yīng)坐標(biāo)上可得到幾個莫爾極限應(yīng)力圓，這些應(yīng)力圓的公切線就是其抗剪強(qiáng)度包線。力圓，這些應(yīng)力圓的公切線就是其抗剪強(qiáng)度包線。5 5、土的極限平衡條件使判別土體中某點是否達(dá)到極限平、土的極限平衡條件使判別土體中某點是否達(dá)到極限平衡狀態(tài)的基本公式，這些公式在計算地基承載力和擋土墻衡狀態(tài)的基本公式，這些公式在計算地基承載力和擋土墻的土壓力時均要用到。的土壓力時均要用到。應(yīng)力圓應(yīng)力圓與強(qiáng)度線與強(qiáng)度線相離：相離： 強(qiáng)度線強(qiáng)度線應(yīng)力圓應(yīng)力圓與強(qiáng)度線與強(qiáng)度線相切：相切：應(yīng)力圓應(yīng)力圓與強(qiáng)度線與強(qiáng)度線相割：相割：極限應(yīng)極限應(yīng)力圓力圓f 破壞狀

10、態(tài)破壞狀態(tài) （三）、（三）、 土的極限平衡條件土的極限平衡條件莫爾庫侖破壞準(zhǔn)則莫爾庫侖破壞準(zhǔn)則 3 1c f2 fA cctg 1/2( 1 + 3 )313121cot21sinc245tan2245tan231ooc245tan2245tan213ooc無粘性土：無粘性土：c=0245tan231o245tan213o粘性土：粘性土：B( )maxtg cfABDOf極限平衡條件莫爾庫侖破壞準(zhǔn)則極限應(yīng)力圓破壞應(yīng)力圓剪切破壞面粘性土的極限平衡條件1= 3tg2(45+/2)2ctg (45+/2)3= 1tg2(45/2)2ctg (45/2)無粘性土的極限平衡條件1 1= = 3 3tgt

11、g2 2(45+/2)(45+/2)3 3= = 1 1tgtg2 2(45(45/2)/2)極限平衡條件極限平衡條件破壞角破壞角245of采用有效應(yīng)力表示時，分析方法和總應(yīng)力法類似，有)245tan(2)245(tan)245tan(2)245(tanoo213oo231cc )245( 土體處于極限平衡狀態(tài)時，破壞面與大主應(yīng)力作土體處于極限平衡狀態(tài)時，破壞面與大主應(yīng)力作用面的夾角為用面的夾角為 f f2 f 3 1c A cctg 1/2( 1 + 3 )2459021f45max說明：說明：剪破面并不產(chǎn)生于最大剪應(yīng)力面，而與最大剪破面并不產(chǎn)生于最大剪應(yīng)力面，而與最大剪應(yīng)力面成剪應(yīng)力面成

12、/ 2的夾角。因此，土的剪切破壞并不是的夾角。因此，土的剪切破壞并不是由最大剪應(yīng)力由最大剪應(yīng)力max所控制。所控制。 max五、利用莫爾五、利用莫爾- -庫侖強(qiáng)度理論判斷庫侖強(qiáng)度理論判斷土體是否發(fā)生剪切破壞的方法土體是否發(fā)生剪切破壞的方法（1 1）求可能發(fā)生的破壞面）求可能發(fā)生的破壞面方向方向452f（2 2）根據(jù)最大）根據(jù)最大 、最小、最小 主應(yīng)力主應(yīng)力1 1 、 3 3求該面上的正應(yīng)力求該面上的正應(yīng)力和剪和剪 應(yīng)力應(yīng)力（3 3）比較）比較與與f f方法一方法一如果如果 f f ：不破壞；：不破壞；如果如果f f ：破壞。破壞。A11221133與土體是否破壞無關(guān)方法二（1）假定1 （或 3

13、）固定不變，求極限平衡狀態(tài)下的3f （或 1f）（2）比較3 和3f （或 1 和1f ）的大小。如果 1 3f ：不破壞不破壞；如果 3 3f ：破壞破壞。A11 1f1A31 3f3【例題例題1 1】已知某土體單元的大主應(yīng)力已知某土體單元的大主應(yīng)力1 1480kPa480kPa，小小主應(yīng)力主應(yīng)力3 3210kPa210kPa。通過試驗測得土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)通過試驗測得土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c c=20kPa=20kPa，1818，問該單元土體處于什么狀態(tài)？問該單元土體處于什么狀態(tài)？【解解】已知已知1 1480kPa480kPa，3 3210kPa 210kPa ，c=20kPac=20kPa， 1

14、818（1 1）直接用）直接用與與f f的關(guān)系來判別的關(guān)系來判別破壞角破壞角oof54245分別求出剪破面上的法向應(yīng)力分別求出剪破面上的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力和剪應(yīng)力為為求相應(yīng)面上的抗剪強(qiáng)度求相應(yīng)面上的抗剪強(qiáng)度f f為為由于由于 f f，說明該單元體早已破壞。說明該單元體早已破壞。（2 2）利用極限平衡條件來判別）利用極限平衡條件來判別假定假定1 1 固定不變，求極限平衡狀態(tài)下的固定不變，求極限平衡狀態(tài)下的3 3f f 。假定假定 3 3固定不變，求極限平衡狀態(tài)下的固定不變，求極限平衡狀態(tài)下的 1 1f f。由計算結(jié)果表明由計算結(jié)果表明1 1 1f 1f ，所以該單元土體早已破壞。所以該單元土體早已

15、破壞。由計算結(jié)果表明由計算結(jié)果表明 3 33f3f ，所以該單元土體早已破壞。所以該單元土體早已破壞。(5)若 ，問試樣是否破壞 某干砂試樣進(jìn)行直剪試驗，當(dāng) = 300kPa時， 測得 = 200kPa求：求：(2)破壞時的大小主應(yīng)力（繪出摩爾圓）(3)大主應(yīng)力與剪切面所成的角度(4)當(dāng) 時，土樣是否破壞(1)砂土的內(nèi)摩擦角例題例題2 2解：解：(1)因為是砂土，所以因為是砂土，所以c=00100200300100200300（一般應(yīng)做3個試樣）作圖法解解 (2)土中某點的應(yīng)力狀態(tài)土中某點的應(yīng)力狀態(tài)300200131311()()cos222131()sin22452f131311300()(

16、)cos(2 61.85)22=61.850131200()sin(2 61.85 )23193.0kPa1673.8kPa(3)大主應(yīng)力與剪切面所成的角度為大主應(yīng)力與剪切面所成的角度為(4)0100200300100200300作圖法作圖法點 位于抗剪強(qiáng)度 線下，不破壞計算法計算法不破壞解解 (5)作圖法作圖法33.690應(yīng)力圓位于抗剪強(qiáng)度線下，應(yīng)力圓位于抗剪強(qiáng)度線下，不破壞不破壞解解 (5)計算法計算法解法解法1、極限平衡狀態(tài)、極限平衡狀態(tài)不破壞解法解法2、(c=0)不破壞 六、抗剪強(qiáng)度的來源及影響因素六、抗剪強(qiáng)度的來源及影響因素土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度摩擦力摩擦力粘聚力粘聚力與顆粒間的法

17、向與顆粒間的法向應(yīng)力有關(guān)，通常應(yīng)力有關(guān)，通常呈正比例關(guān)系呈正比例關(guān)系與法向應(yīng)力無關(guān)的與法向應(yīng)力無關(guān)的土粒之間的粘結(jié)力土粒之間的粘結(jié)力影響因素影響因素土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度剪切面上的法向應(yīng)力剪切面上的法向應(yīng)力土粒表面的粗糙程度土粒表面的粗糙程度土的原始密度土的原始密度土粒形狀、級配土粒形狀、級配粘粒含量粘粒含量礦物成分礦物成分含水量含水量土的結(jié)構(gòu)土的結(jié)構(gòu)摩擦力摩擦力粘聚力粘聚力的方法的方法測定土抗剪強(qiáng)度測定土抗剪強(qiáng)度直接剪切試驗直接剪切試驗三軸壓縮試驗三軸壓縮試驗無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗現(xiàn)場十字板剪切儀現(xiàn)場十字板剪切儀5.2 抗剪強(qiáng)度的測定方法抗剪強(qiáng)度的測定方法試驗儀器：試驗儀器：

18、直剪儀（直剪儀（應(yīng)變控制式應(yīng)變控制式，應(yīng)力控制式），應(yīng)力控制式）一、一、 直接剪切試驗直接剪切試驗應(yīng)變控制式直剪儀的試驗原理：應(yīng)變控制式直剪儀的試驗原理： 對同一種土至少取對同一種土至少取4個平行試樣，分別個平行試樣，分別在不同垂直壓力在不同垂直壓力 下剪切破壞，將試驗結(jié)果下剪切破壞，將試驗結(jié)果繪制抗剪強(qiáng)度繪制抗剪強(qiáng)度 f與相應(yīng)垂直壓力與相應(yīng)垂直壓力 的關(guān)系圖。的關(guān)系圖。剪切容器與應(yīng)力環(huán) 在不同的垂直壓力在不同的垂直壓力 下進(jìn)行剪切試驗，得相應(yīng)的抗剪下進(jìn)行剪切試驗，得相應(yīng)的抗剪強(qiáng)度強(qiáng)度f，繪制繪制f - 曲線，得該土的抗剪強(qiáng)度包線曲線，得該土的抗剪強(qiáng)度包線APATf在法向應(yīng)力在法向應(yīng)力 作用下

19、，剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系曲線。作用下，剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系曲線。4 4mmmm a a b b 剪切位移剪切位移l (0.01mm)(0.01mm) 剪應(yīng)力剪應(yīng)力 （kPakPa) ) 1 1 2 2 快剪快剪: :土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)土工試驗方法標(biāo)準(zhǔn)（GB/T50123-1999GB/T50123-1999）規(guī)定）規(guī)定: :快剪試驗適用于滲透系數(shù)小于快剪試驗適用于滲透系數(shù)小于10-6cm/s10-6cm/s的細(xì)粒土，試驗的細(xì)粒土，試驗時在試樣施加垂直壓力后，撥去固定銷釘，立即進(jìn)行快速時在試樣施加垂直壓力后，撥去固定銷釘，立即進(jìn)行快速剪切，一般控制在剪切，一般控制在3 35 min5 min內(nèi)將試樣

20、剪壞，即在土樣還沒內(nèi)將試樣剪壞，即在土樣還沒有固結(jié)時，就進(jìn)行快速剪切。其特點是土樣在不允許孔隙有固結(jié)時，就進(jìn)行快速剪切。其特點是土樣在不允許孔隙水排除的前提下受壓、受剪，所以試驗時的含水率接近于水排除的前提下受壓、受剪，所以試驗時的含水率接近于試驗前的含水率。該試驗所得強(qiáng)度稱為快剪強(qiáng)度，相應(yīng)的試驗前的含水率。該試驗所得強(qiáng)度稱為快剪強(qiáng)度，相應(yīng)的指標(biāo)稱為快剪強(qiáng)度指標(biāo)指標(biāo)稱為快剪強(qiáng)度指標(biāo). .在直剪試驗過程中，根據(jù)加荷在直剪試驗過程中，根據(jù)加荷速率的快慢可將試驗劃分為速率的快慢可將試驗劃分為固結(jié)快剪固結(jié)快剪: :固結(jié)快剪試驗也適用于滲透系數(shù)小于固結(jié)快剪試驗也適用于滲透系數(shù)小于10-10-6cm/s6

21、cm/s的細(xì)粒土。試驗時對試樣施加垂直壓力后，每小時的細(xì)粒土。試驗時對試樣施加垂直壓力后，每小時測讀垂直變形一次，直至固結(jié)變形穩(wěn)定。變形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)測讀垂直變形一次，直至固結(jié)變形穩(wěn)定。變形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為變形量為變形量毎毎小時不大于小時不大于0.005mm0.005mm，再撥去固定銷，剪切過，再撥去固定銷，剪切過程同快剪試驗。該試驗所得強(qiáng)度稱為固結(jié)快剪強(qiáng)度，相程同快剪試驗。該試驗所得強(qiáng)度稱為固結(jié)快剪強(qiáng)度，相應(yīng)的指標(biāo)稱為固結(jié)快剪強(qiáng)度指標(biāo)。應(yīng)的指標(biāo)稱為固結(jié)快剪強(qiáng)度指標(biāo)。當(dāng)建筑物在施工期間或以后，地基已充分固結(jié)，但完工當(dāng)建筑物在施工期間或以后，地基已充分固結(jié)，但完工后可能突然增加的荷載作用時，可采用此法。后可

22、能突然增加的荷載作用時，可采用此法。慢剪慢剪: :慢剪試驗是對試樣施加垂直壓力后，待固結(jié)穩(wěn)定慢剪試驗是對試樣施加垂直壓力后，待固結(jié)穩(wěn)定后，再撥去固定銷，以小于后，再撥去固定銷，以小于0.02mm/min0.02mm/min剪切速度使試樣剪切速度使試樣在充分排水的條件下進(jìn)行剪切，這樣得到的強(qiáng)度稱為慢在充分排水的條件下進(jìn)行剪切，這樣得到的強(qiáng)度稱為慢剪強(qiáng)度，其相應(yīng)的指標(biāo)稱為慢剪強(qiáng)度指標(biāo)。剪強(qiáng)度，其相應(yīng)的指標(biāo)稱為慢剪強(qiáng)度指標(biāo)。當(dāng)?shù)鼗粒ㄈ缟巴粱蛏巴林袏A薄層粘土）排水條件較當(dāng)?shù)鼗粒ㄈ缟巴粱蛏巴林袏A薄層粘土）排水條件較好，地基易在較短時間內(nèi)固結(jié)，且施工進(jìn)度慢，可采用好，地基易在較短時間內(nèi)固結(jié)，且施工進(jìn)度

23、慢，可采用此法。此法。對于同一種土，由于試驗時排水條件不同，所得的強(qiáng)對于同一種土，由于試驗時排水條件不同，所得的強(qiáng)度指標(biāo)將不一樣。度指標(biāo)將不一樣。試驗表明，快剪所獲得的試驗表明，快剪所獲得的值最小，值最小，慢剪值最大，固結(jié)快剪介于兩者之間。而粘聚力慢剪值最大，固結(jié)快剪介于兩者之間。而粘聚力c c值值基本上相差不大（快剪略大，慢剪略小）基本上相差不大（快剪略大，慢剪略?。Ｖ奔粼囼瀮?yōu)缺點直剪試驗優(yōu)缺點n優(yōu)點：優(yōu)點：儀器構(gòu)造簡單，試樣的制備和安裝方便，儀器構(gòu)造簡單，試樣的制備和安裝方便，易于操作。易于操作。 n缺點：缺點： 剪切破壞面固定，且不一定是土樣的最薄弱面。剪切破壞面固定，且不一定是土樣的

24、最薄弱面。 不能嚴(yán)格控制排水條件，不能量測土樣的孔隙水不能嚴(yán)格控制排水條件，不能量測土樣的孔隙水壓力。壓力。 剪切過程中試樣剪切面積逐漸減小，剪切面上的剪切過程中試樣剪切面積逐漸減小，剪切面上的剪應(yīng)力分布不均勻。剪應(yīng)力分布不均勻。1 1、抗剪強(qiáng)度包線、抗剪強(qiáng)度包線 分別在不同的周圍壓力分別在不同的周圍壓力 3作用下進(jìn)行剪切，得作用下進(jìn)行剪切，得到到3 34 4 個不同的破壞應(yīng)力圓，繪出各應(yīng)力圓的公切個不同的破壞應(yīng)力圓，繪出各應(yīng)力圓的公切線即為土的抗剪強(qiáng)度包線。線即為土的抗剪強(qiáng)度包線。 抗剪強(qiáng)度包線抗剪強(qiáng)度包線 c 二、二、 三軸壓縮試驗三軸壓縮試驗2 2、三軸剪切試驗、三軸剪切試驗n試驗儀器：

25、試驗儀器： 應(yīng)變控制式應(yīng)變控制式三軸儀：三軸儀：壓力室壓力室，加壓系統(tǒng)加壓系統(tǒng)，量測系量測系 統(tǒng)統(tǒng)組成組成 ( (常用常用） 應(yīng)力控制式三軸儀應(yīng)力控制式三軸儀n試驗步驟試驗步驟: : 3 3 3 3 3 3 2.2.施加周圍壓力施加周圍壓力3.3.施加豎向壓力施加豎向壓力1.1.裝樣裝樣三軸壓縮儀三軸壓縮儀應(yīng)變控制式三軸儀：應(yīng)變控制式三軸儀：n壓力室壓力室n加壓系統(tǒng)加壓系統(tǒng)n量測系統(tǒng)量測系統(tǒng)軸向加荷系統(tǒng)加壓和量測系統(tǒng)三軸試驗優(yōu)缺點三軸試驗優(yōu)缺點 優(yōu)點：優(yōu)點： 能控制排水條件，量測孔隙水壓力。能控制排水條件，量測孔隙水壓力。試樣的應(yīng)力分布比較均勻，試樣的應(yīng)力分布比較均勻，剪切破壞面為最薄弱面。剪

26、切破壞面為最薄弱面。 缺點：缺點： 試驗儀器復(fù)雜，操作技術(shù)要求高，試樣制備較復(fù)雜。試驗儀器復(fù)雜，操作技術(shù)要求高，試樣制備較復(fù)雜。 試驗在試驗在 2 2= = 3 3的軸對稱條件下進(jìn)行，與土體實際受力情的軸對稱條件下進(jìn)行，與土體實際受力情況可能不符。況可能不符。 三軸壓縮試驗三軸壓縮試驗按剪切前的按剪切前的固結(jié)程度固結(jié)程度和剪切時的和剪切時的排水排水條件條件，可以分為三種試驗方法：，可以分為三種試驗方法： 1 1）. .不固結(jié)不排水試驗不固結(jié)不排水試驗 ( (UUUU試驗試驗) ) 2 2）. .固結(jié)不排水試驗固結(jié)不排水試驗 ( (CUCU試驗試驗) ) 3 3）. .固結(jié)排水試驗固結(jié)排水試驗

27、( (CDCD試驗試驗) )3 3、 不同排水條件時的剪切試驗方法及成果不同排水條件時的剪切試驗方法及成果. .不固結(jié)不排水剪（不固結(jié)不排水剪（UUUU） n三軸試驗：三軸試驗：施加周圍壓力施加周圍壓力 3、軸向壓力、軸向壓力 直至剪直至剪破的整個過程都關(guān)閉排水破的整個過程都關(guān)閉排水閥門，不允許試樣排水固閥門，不允許試樣排水固結(jié)。結(jié)。 3 3 3 3 3 3 n直剪試驗：直剪試驗：通過試驗加荷通過試驗加荷的快慢來實現(xiàn)是否排水。的快慢來實現(xiàn)是否排水。使試樣在使試樣在3 35 5minmin內(nèi)剪破，內(nèi)剪破，稱之為快剪。稱之為快剪。關(guān)閉排關(guān)閉排水閥水閥 3 3 3 3 3 3 有效應(yīng)力圓有效應(yīng)力圓總

28、應(yīng)力圓總應(yīng)力圓 u u=0=0BCcu uAA 3A 1A飽和粘性土在三組飽和粘性土在三組 3 3下的不排水剪下的不排水剪試驗得到試驗得到A、B、C三個不同三個不同 3 3作用作用下破壞時的總應(yīng)力圓，但只能得到下破壞時的總應(yīng)力圓，但只能得到一個有效應(yīng)力圓一個有效應(yīng)力圓。試驗表明：試驗表明：雖然三個試樣的周圍壓力雖然三個試樣的周圍壓力 3 3不同，但破壞不同，但破壞時的主應(yīng)力差相等，三個極限應(yīng)力圓的直徑相等，因時的主應(yīng)力差相等，三個極限應(yīng)力圓的直徑相等，因而強(qiáng)度包線是一條水平線。而強(qiáng)度包線是一條水平線。. . 固結(jié)不排水剪（固結(jié)不排水剪（CUCU） n三軸試驗：三軸試驗：施加周圍壓力施加周圍壓力

29、 3 3時打開排水閥門，試樣完全時打開排水閥門，試樣完全排水固結(jié)，孔隙水壓力完全排水固結(jié)，孔隙水壓力完全消散。然后關(guān)閉排水閥門，消散。然后關(guān)閉排水閥門，再施加軸向壓力增量再施加軸向壓力增量 ，使，使試樣在不排水條件下剪切破試樣在不排水條件下剪切破壞。壞。 3 3 3 3 3 3 n直剪試驗：直剪試驗：剪切前試樣在垂剪切前試樣在垂直荷載下充分固結(jié)，剪切時直荷載下充分固結(jié)，剪切時速率較快，使土樣在剪切過速率較快，使土樣在剪切過程中不排水，這種剪切方法程中不排水，這種剪切方法為稱固結(jié)快剪。為稱固結(jié)快剪。打開打開排排水閥水閥關(guān)閉關(guān)閉排排水閥水閥 3 3 3 3 3 3 將總應(yīng)力圓在水平軸上左移將總應(yīng)力

30、圓在水平軸上左移u uf f得到相應(yīng)的有效應(yīng)力得到相應(yīng)的有效應(yīng)力圓，按有效應(yīng)力圓強(qiáng)度包線可確定圓，按有效應(yīng)力圓強(qiáng)度包線可確定c 、 ccuc cucu 飽和粘性土在三組飽和粘性土在三組 3 3下進(jìn)行固結(jié)不排水剪下進(jìn)行固結(jié)不排水剪試驗得到試驗得到A、B、C三個不同三個不同 3 3作用下破壞作用下破壞時的總應(yīng)力圓，由總應(yīng)力圓強(qiáng)度包線確定時的總應(yīng)力圓，由總應(yīng)力圓強(qiáng)度包線確定固結(jié)不排水剪總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)固結(jié)不排水剪總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)ccu、 cuABC. . 固結(jié)排水剪（固結(jié)排水剪（CDCD） n三軸試驗：三軸試驗：試樣在圍壓試樣在圍壓 3 3作用下排水固結(jié)，再緩慢作用下排水固結(jié)，再緩慢施加軸向壓力增量施加

31、軸向壓力增量 ，直，直至剪破，整個試驗過程中至剪破，整個試驗過程中打開排水閥門，始終保持打開排水閥門，始終保持試樣的孔隙水壓力為零。試樣的孔隙水壓力為零。 3 3 3 3 3 3 n直剪試驗：直剪試驗：試樣在垂直壓力試樣在垂直壓力下固結(jié)穩(wěn)定，再以緩慢的速下固結(jié)穩(wěn)定，再以緩慢的速率施加水平剪力，直至剪破，率施加水平剪力，直至剪破，整個試驗過程中盡量使土樣整個試驗過程中盡量使土樣排水，試驗方法稱為慢剪。排水，試驗方法稱為慢剪。打開打開排排水閥水閥在整個排水剪試驗過程中，在整個排水剪試驗過程中，uf 0 0，總應(yīng)力全部轉(zhuǎn)化為總應(yīng)力全部轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力，所以總應(yīng)力圓即是有效應(yīng)力圓，總應(yīng)力強(qiáng)有效應(yīng)力，所以總應(yīng)力圓即是有效應(yīng)力圓，總應(yīng)力強(qiáng)度線即是有效應(yīng)力強(qiáng)度線，強(qiáng)度指標(biāo)為度線即是有效應(yīng)力強(qiáng)度線，強(qiáng)度指標(biāo)為cd、 d d。 cd d d總結(jié)總結(jié): : 3 3 3 3 3 3 對于同一種土，在不同的排水條件下進(jìn)行試驗，總應(yīng)力對于同一種土，在不同的排水條件