6.16.16.26.26.36.36.46.46.16.111、抗剪强度、抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土体重要的力学性能指标。工程中的地基承载力、挡土墙土压力和土体边坡稳定性等问题直接关系到土体的抗剪强度。因此，土的强度本质上就是土的抗剪强度。22.本章重点，本章重点1.抗剪强度参数c的概念；2.土壤的极限平衡条件；3、各种抗剪强度参数的实际应用。1. 抗剪强度的基本概念 1. 抗剪强度的基本概念 6.16.1 无粘性土的粘性土 2. 直剪试验和库仑' s 定律（有效应力法）（有效应力法）（抗剪强度） C——土的内聚力，kpa——土的内摩擦角，度 6.16.1 3. 抗剪强度的来源及影响因素来源及影响因素 11. 抗剪强度来源： 11) 粘性土：) 粘性土：来源于土壤颗粒之间的摩擦（内摩擦）。包括：一。由于土壤颗粒的粗糙度造成的部分表面摩擦力；湾。另一部分是粗颗粒的互锁和互锁产生的咬合力。22）粘土：）粘土：除了内摩擦，还有凝聚力。内聚力主要来自土壤颗粒之间的电分子吸引力和土壤颗粒（如硅、铁、碳酸盐等）对土壤颗粒的胶结作用。
6.16.122 影响土壤抗剪强度的因素：影响土壤抗剪强度的因素：影响c、φ、σ的因素可分为两类： 11）土壤理化性质的影响）土壤化学性质的影响 a．矿物成分、颗粒形状和土壤颗粒级配的影响。湾。土壤原始密度的影响。C。土壤含水量的影响。d。土壤结构的影响。22）孔隙水压力的影响） 孔隙水压力的影响在工程中，根据实际地质条件和孔隙水压力消散的程度，采用三种不同的方法。一个。排水剪；湾。不排水的剪刀；C。合并不排水剪。6.26.2 1. 土壤 1 中任一点的应力状态。土中任意点的应力状态假设土层是均匀连续的半空间材料，研究M点在地下任意深度的应力状态。下面只研究平面问题，在土体中取一个微单元体。作用在单元体上的两个主应力面上的正应力和剪应力可根据静力平衡条件得到： .26.2 下图。上述可以用莫尔圆来表示，6.26.2 II，Mohr II，Mohr- Mohr提出材料的破坏是剪切破坏，当任何平面上的剪切应力等于剪切阻力时材料的强度高时，此时会发生失效，
用库仑公式表示莫尔包络的强度理论称为莫尔-库仑强度理论。6.26.2 如果给定土体的抗剪强度参数和c以及土体中某一点的应力状态，则可以在同一坐标图上画出抗剪强度包络线和莫尔应力圆。它们之间的关系有以下三种情况：（1）莫尔圆位于抗剪强度包络线（圆1）的下方，说明任意平面上该点处的剪应力小于土所能施加的抗剪强度，所以不会发生剪切破坏；（2）圈3实际上并不存在；工作台平面上的剪切应力正好等于剪切强度 可以建立以下极限平衡条件： .26.26.36。3 抗剪强度有多种试验方法，常用的实验室试验有：直剪试验、三轴抗压试验和无侧限抗压强度试验；现场试验现场现场试验包括交叉板剪切试验、大型直剪试验、应变控制直剪仪 1、直剪试验 1、直剪试验 1、试验装置；2. 测试结果。由曲线得到的抗剪强度参数 为了近似地估计田间剪切作用下土壤的排水情况，直剪试验可分为三种方法：快剪、固结快剪和慢剪。直剪仪优点： 直剪仪优点：结构简单，操作方便；直剪仪的缺点：直剪仪的缺点：剪切面仅限于上下箱体之间的平面，不能沿土样的最弱剪切面失效；剪切面上的剪应力分布不均匀，边缘出现应力集中；在剪切过程中，剪切面逐渐缩小，但剪切强度的计算是按圆截面计算的；试验时不能严格控制排水条件，不能测量孔隙水压力。在剪切过程中，剪切面逐渐缩小，但剪切强度的计算是按圆截面计算的；试验时不能严格控制排水条件，不能测量孔隙水压力。在剪切过程中，剪切面逐渐缩小抗剪强度计算公式，但剪切强度的计算是按圆截面计算的；试验时不能严格控制排水条件，不能测量孔隙水压力。
6.36.3 二、三轴抗压试验 二、三轴抗压试验 1、试验装置；2. 测试结果。6.36.3 三轴压缩试验根据剪切前的固结程度和剪切过程中的排水情况分为以下三种试验方法： (1) 不固结和不排水试验（三轴压缩仪的优点：可以严??格比较控制排水条件，测量试件内孔隙水压力的变化，试件内的应力状态比较清晰，破裂面出现在最薄弱的部位。实际土体的应力状态不一定是轴对称的，对于cucu6.36.3，对于普通粘性土很难做出破坏包络。对于饱和黏土，根据三轴不固结不排水试验结果，破坏包络线接近A水平线， 3.无侧限抗压强度试验 1.试验装置。2、试验结果：当不排水抗剪强度只能得到一个应力圆土时，可采用结构简单的无侧限抗压试验。.这种方式只是测量饱和粘性不排水剪切强度。6.36.3 四、交叉板剪切试验 1、试验装置。2、抗剪强度公式： 4、饱和粘性土原位不排水剪力的测定，特别适用于均质饱和软粘土。6.36.3 1. 松散不排水抗剪强度 在试验中，如果单独测量试样破坏时的孔隙水压力，试验结果可按有效应力排序。试样只能得到相同的有效应力圆，有效应力圆的直径等于三个总应力圆的直径，即在不排水的情况下，试样的含水量保持不变测试期间不变，音量不变。变化，饱和黏土的孔隙压力系数为B=1，改变周围压力增量只会引起孔隙水压力的变化，而不会改变试样中的有效应力，每个试样剪切前的有效应力为相等，因此，抗剪强度不变。有效应力圆的直径等于三个总应力圆的直径，即在不排水的情况下，试样的含水量在试验过程中保持不变，体积不变。变化，饱和黏土的孔隙压力系数为B=1，改变周围压力增量只会引起孔隙水压力的变化，而不会改变试样中的有效应力，每个试样剪切前的有效应力为相等，因此，抗剪强度不变。有效应力圆的直径等于三个总应力圆的直径，即在不排水的情况下，试样的含水量在试验过程中保持不变，体积不变。变化，饱和黏土的孔隙压力系数为B=1，改变周围压力增量只会引起孔隙水压力的变化，而不会改变试样中的有效应力，每个试样剪切前的有效应力为相等，因此，抗剪强度不变。
由于一组试件的试验结果中有效应力圆相同，无法得到有效应力破坏包络和，所以该试验一般只用于确定饱和土的不排水强度。正常固结饱和土 2. 固结不排水抗剪强度分两种情况讨论：一种是试样的周围压力大于前一次固结压力，是处于正常固结状态的试样；性状不同。，属于超固结样本。对于这两种状态，超固结土的固结不排水强度：cucu总应力强度指数；有效应力强度指数。cucu 3.固结排水抗剪强度固结排水试验在整个试验过程中，孔隙水压力始终为零，总应力最终转化为有效应力，所以总应力圆为有效应力圆，总应力破坏包络线为有效应力破坏包络线。下图显示了固结排水试验的应力-应变关系和体积变化。在剪切过程中，正常固结的粘性土收缩，而超固结土先压缩，后主要表现为膨胀。固结不排水试验结果 正常固结土的破坏包络线穿过原始包络线。超固结土的破坏包络线略微弯曲，实际上被一条直线代替抗剪强度计算公式，它小于普通固结土的内摩擦角。试验证明它与综合不排水试验得到的结果非常接近。由于固结排水试验所需要的时间太长，可以用kP25在三种不同排水条件下的试验结果来代替：如果用总应力来表示，就会得到。完全不同的试验结果，以有效应力表示，无论采用哪种试验方法，都几乎得到一个有效应力失效包络线（虚线）。可以看出，剪切强度和有效应力之间唯一的对应关系是。如果用总应力表示，则可以得到。完全不同的试验结果，以有效应力表示，无论采用哪种试验方法，都几乎得到一个有效应力失效包络线（虚线）。可以看出，剪切强度和有效应力之间唯一的对应关系是。如果用总应力表示，则可以得到。完全不同的试验结果，以有效应力表示，无论采用哪种试验方法，都几乎得到一个有效应力失效包络线（虚线）。可以看出，剪切强度和有效应力之间唯一的对应关系是。
四、抗剪强度指标的选择应先根据工程问题的性质确定分析方法，再决定采用总应力或有效应力强度指标，再选择试验方法。一般认为，应采用三轴固结不排水试验确定的有效应力强度参数来分析地基的长期稳定性（如土质边坡的长期稳定性分析，估算长期土压力）挡土结构等）；对于土体的短期稳定性，应采用不固结不排水试验的强度指标来分析总应力法。一般工程问题多采用总应力法分析。直剪仪快剪试验结果；如果地基荷载的增长速度较慢，地基的透水性不是太小（如低塑性粘土），排水条件良好（如粘土中的沙层），坚实的地基可以使用。固结排水或慢剪切试验；如果介于上述两种情况之间，则可以使用固结不排水或固结快剪试验的结果。不同加载方式的应力路径 对于土体中某一点在加载过程中，其应力状态的变化可以用应力坐标图中应力点的运动轨迹来表示。该轨迹称为应力路径。常用的特征点是应力圆的顶点（剪应力最大），其坐标是这些点按应力变化过程的顺序连接起来的应力路径，应力状态的发展方向用箭头表示。应力路径 下图为普通固结黏土三轴固结不排水试验的应力路径。总应力路径 AB 是一条直线，而有效应力路径是一条曲线。两者之间的距离就是孔隙水压力，因为正常固结粘性土在不排水剪切时会产生正孔隙水压力。如果 AB 线上任意一点的坐标为 ，则有效应力路径在总应力路径的左侧，从 A 点开始，沿曲线到剪切破坏时的孔隙水压力，
下图为超固结土的应力路径、总应力路径和弱超固结土的有效应力路径。由于弱超固结土在剪切过程中产生正孔隙水压力，因此有效应力路径在总应力路径中。应力路径的左侧；表示强过度固结试样的应力路径。由于强超固结试件开始有正的孔隙水压力，然后逐渐转为负值，有效应力路径开始于总应力路径的左侧，之后逐渐向右移至该线由固结不排水试验的有效应力路径确定，即可得到有效应力强度参数。所以，认为应力路径的转折点可以作为判断试件失效的标准。下图显示了相同砂体不同初始孔隙比在相同环境压力下剪切时的应力-应变关系和体积变化。从图中可以看出，致密致密砂的初始孔隙度较小，其应力-应变关系有一个明显的峰值。超过峰值后，应力随着应变的增加而逐渐减小，呈应变软化型，其体积变化开始略有下降。，然后增大（剪切胀大），这是由于较密的砂粒排列相对紧密，剪切时颗粒间发生相对滚动，以及土壤颗粒位置的重新排列。松砂强度随轴向压力的增加而增加，应力-应变关系为应变硬化。对于相同的土壤，致密砂和松砂的强度最终趋于相同值。松散的沙子被剪切，体积减小（剪切），在高环境压力下，无论沙子多么紧，剪切时都会收缩。
在相同压力下对不同初始孔隙比的试样进行剪切试验，可以得到初始孔隙比与体积变化的关系。如下图所示，对应于零体积变化的初始空隙率称为临界空隙率。相比。在三轴试验中，临界空隙率与侧压有关，可以得到不同的数值。如果饱和砂的初始孔隙比大于临界孔隙比，在剪切应力作用下，孔隙水压力必然会因剪切收缩而增加，而有效应力会减小，导致砂的抗剪强度降低. 饱和松砂在承受动力荷载（如地震）时，由于孔隙水不能及时排出，孔隙水压力不断增加，可能使有效压力降至零，从而使砂体像流体一样完全失去其剪切强度。这种现象称为砂的液化，因此临界孔隙比对砂液化的研究也具有重要意义。粘性土的抗剪强度由有效正应力和内摩擦角决定。致密砂的内摩擦角与初始孔隙比、土壤颗粒表面粗糙度和颗粒级配有关。初始孔隙比小、土粒表面粗糙、级配好的砂，内摩擦角大。6.4 6.4 1. 剪切破坏类型 1. 剪切破坏类型 11. 整体剪切破坏。在整体剪切破坏的情况下，形成延伸至地面的连续滑动面。失效曲线具有三个不同的阶段，例如曲线 (A)。22. 局部剪切破坏和局部剪切破坏形成局部滑动面，压力与沉降的关系一开始是非线性的，如曲线（B）。
33.冲剪破坏，冲剪破坏基础几乎是垂直曲线（C）。整体剪切破坏 局部剪切破坏 冲切剪切破坏 PS 曲线 PS 曲线 II．确定损伤类型 II。破坏类型的确定 1、整体剪切破坏一般发生在密砂和硬粘土地基；剪切损伤。允许承载力： ——极限承载力；K——安全系数（2~3）；即刻塑性载荷：cr 2。当基础深度较浅时，会发生整体剪切破坏；当基础较深时，会发生局部或冲剪破坏。3、地基的承载力 3、地基的承载力 地基承载力：是指地基承受荷载的能力。6.4 6.4 1. 基本假设 1. 基本假设 1. 基础承受条形均布荷载；2、各个方向的自重应力相等。2. 塑性区边界方程 2. 塑性区边界方程 1. 无埋深 M 点尺寸主应力为： 6.46.4 4. 地基即时塑性载荷 4. 地基即时塑性载荷 6.4 6.4 2. 有埋深条件下地基任一点的主、次主应力为： 6.46.4 当M点达到极限平衡状态时，该点的主、次主应力应满足极限平衡条件：sin（塑性区边界方程）可以根据上式得到。画出塑性区的边界线，如右图所示。塑性区的最大深度可由dZ/dβo=0计算。代入上式： 6.4 当6.4时，表示地基中即将出现塑性区，对应的荷载为塑性荷载。6.46.4 如果作为浅基础，基础的承载力无疑是保守的。
在中心荷载下，可控制在基础宽度的1/4，相应荷载表示为： max 6.46.4 带钢下滑动线 1. 普兰德尔极限承载力理论（1）基本假设 1. 均匀分布的负载；2、底座光滑；3.土壤没有质量（r=0）；4.整体剪切破坏。(2)塑性区为朗肯活性区；径向剪切区；兰金被动区。5.基础极限荷载 5.基础极限荷载 6.4 6.4 qNcN 45tan 2.承载力理论 (1)整体剪切破坏的一般情况=案例1+案例2+案例3 1.案例1: 2. Case 2: 3. Case 3: qNcN (a) 理论滑动面 (b) 简化滑动面 内摩擦角与下图相关：6.46.4 6.4 6.
