5-第五章土的力學(xué)性質(zhì)

第五章

土的力學(xué)性質(zhì)第五章

土的力學(xué)性質(zhì)1第五章土的力學(xué)性質(zhì)土的力學(xué)性質(zhì)是指土在外力作用下所表現(xiàn)的性質(zhì)。變形在壓應(yīng)力作用下體積縮小的壓縮性力學(xué)性質(zhì)強(qiáng)度在剪應(yīng)力作用下抵抗剪切破壞的抗剪性第五章土的力學(xué)性質(zhì)土的力學(xué)性質(zhì)是指土在外力作用下所表現(xiàn)的性2第五章土的力學(xué)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)土的壓縮性

土的抗剪性

土的擊實(shí)性

壓縮變形的本質(zhì)壓縮性指標(biāo)抗剪性本質(zhì)抗剪強(qiáng)度與剪切定律擊實(shí)特性擊實(shí)本質(zhì)第五章土的力學(xué)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)土的壓縮性土的抗剪性土的擊3第五章土的力學(xué)性質(zhì)土的力學(xué)性質(zhì)說明了土抵抗外力變形和破壞的能力，實(shí)質(zhì)上，說明了土的連結(jié)和孔隙在外力作用下可能發(fā)生的變化。土的力學(xué)性質(zhì)主要取決于土的物質(zhì)組成、結(jié)構(gòu)和構(gòu)造特點(diǎn)，還與受力條件有關(guān)第五章土的力學(xué)性質(zhì)4第一節(jié)土的壓縮性第五章土的力學(xué)性質(zhì)第五章土的力學(xué)性質(zhì)5第一節(jié)土的壓縮性一、土壓縮變形的特點(diǎn)及實(shí)質(zhì)土的壓縮性－－土在壓力作用下體積壓縮變小的性能。土是由固、液、氣三相物質(zhì)組成的，土受壓后體積縮小，必然是土的三相組成部分中的各部分體積減小的結(jié)果。土體積被壓縮變小的可能：1、土粒本身的壓縮變形2、孔隙中不同形態(tài)的水和氣體的壓縮變形3、孔隙中部分水和氣體被擠出，土粒相互靠攏使孔隙體積減小。第一節(jié)土的壓縮性一、土壓縮變形的特點(diǎn)及實(shí)質(zhì)土體積被壓縮變小6第一節(jié)土的壓縮性一、土壓縮變形的特點(diǎn)及實(shí)質(zhì)1.在一般建筑物荷重(0.1—0.6MPa)作用下，土中固體顆粒的壓縮量極小，達(dá)不到土體總壓縮量的1/400，通常認(rèn)為土的固體顆粒是不可壓縮的。2.自然界中土的孔隙是和四周的大氣連通的，孔隙中的水分和氣體在壓力作用下不可能被壓縮，而是被擠出.3.當(dāng)土孔隙中的水分和氣體被擠出時(shí)，土粒相互移動(dòng)靠攏，致使土的孔隙體積減小，而引起土體積減小。土的壓縮變形本質(zhì)原因：孔隙中的水分和氣體在壓力作用下被擠出，土粒相互移動(dòng)靠攏，孔隙體積減小引起土體壓縮變形。第一節(jié)土的壓縮性一、土壓縮變形的特點(diǎn)及實(shí)質(zhì)土的壓縮變形本質(zhì)7第一節(jié)土的壓縮性一、土壓縮變形的特點(diǎn)及實(shí)質(zhì)影響土的壓縮性的因素：內(nèi)部因素：土的組成、結(jié)構(gòu)、孔隙特征： 飽水土和非飽水土：飽水土：壓縮過程是孔隙水壓力的消散過程。飽水土在一定荷載作用下的滲透壓密過程，稱為滲透固結(jié)。非飽水土：首先是氣體外逸，空氣未完全排出時(shí)，孔隙中的水尚未充滿全部孔隙，故含水率基本不變，而隨著土被壓縮其飽和度逐漸增大。當(dāng)達(dá)到飽和后，其壓縮情況與飽和土一樣。第一節(jié)土的壓縮性一、土壓縮變形的特點(diǎn)及實(shí)質(zhì)飽水土：非飽水土8第一節(jié)土的壓縮性一、土壓縮變形的特點(diǎn)及實(shí)質(zhì)影響土的壓縮性的因素：內(nèi)部因素：土的組成、結(jié)構(gòu)、孔隙特征：飽和砂土：孔隙較大，透水性強(qiáng)，在壓力作用下孔隙中的水很快排出，壓縮很快完成，但砂土的孔隙總體積較小，其壓縮量也較小。飽和粘性土：孔隙小而多，透水性弱，在壓力作用下孔隙中的水不可能很快被擠出，土的壓縮常需相當(dāng)長的時(shí)間，但其壓縮量較大。第一節(jié)土的壓縮性一、土壓縮變形的特點(diǎn)及實(shí)質(zhì)飽和砂土：飽和粘9第一節(jié)土的壓縮性一、土壓縮變形的特點(diǎn)及實(shí)質(zhì)影響土的壓縮性的因素：外部因素：外力作用時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)及變形條件 變形條件：無側(cè)脹壓縮無側(cè)限壓縮第一節(jié)土的壓縮性一、土壓縮變形的特點(diǎn)及實(shí)質(zhì)無側(cè)脹壓縮無側(cè)限10第一節(jié)土的壓縮性二、土的壓縮試驗(yàn)和壓縮性指標(biāo)三聯(lián)固結(jié)儀第一節(jié)土的壓縮性二、土的壓縮試驗(yàn)和壓縮性指標(biāo)三聯(lián)固結(jié)儀11二、土的壓縮試驗(yàn)和壓縮性指標(biāo)側(cè)限壓縮試驗(yàn)水槽內(nèi)環(huán)環(huán)刀透水石傳壓板百分表測定：軸向應(yīng)力軸向變形*施加荷載，靜置至變形穩(wěn)定*逐級(jí)加大荷載這樣可以得到不同荷載下的變形，于是可以求得不同的e－p值，作出e－p曲線試樣二、土的壓縮試驗(yàn)和壓縮性指標(biāo)側(cè)限壓縮試驗(yàn)水槽內(nèi)環(huán)環(huán)刀透水石傳125-第五章土的力學(xué)性質(zhì)13壓縮系數(shù)是表征土壓縮性大小的主要指標(biāo)壓密定律：在壓力范圍不大時(shí)，孔隙比的減小值與壓力的增加值成正比壓縮曲線與壓密定律壓縮系數(shù)是表征土壓縮性大小的主要指標(biāo)壓縮曲線與壓密定律14第一節(jié)土的壓縮性二、土的壓縮試驗(yàn)和壓縮性指標(biāo)壓縮曲線（e－p曲線）先陡后緩。原因是開始加壓時(shí)接觸不穩(wěn)定的土粒相互靠攏，孔隙快速減小，故開始時(shí)壓縮增量大，曲線陡；隨后的壓縮變形則是孔隙中水和氣體被擠出導(dǎo)致，壓縮慢，變形增量小，曲線平緩。第一節(jié)土的壓縮性二、土的壓縮試驗(yàn)和壓縮性指標(biāo)原因是開始加壓15二、土的壓縮試驗(yàn)和壓縮性指標(biāo)壓縮曲線的應(yīng)用：1、定性研究土的壓縮性：曲線陡，壓縮性高；曲線平緩，壓縮性低。2、定量評(píng)價(jià)土的壓縮性：壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)大，壓縮性高；評(píng)價(jià)不同土的壓縮性，須采用同一壓力范圍的系數(shù)。第一節(jié)土的壓縮性二、土的壓縮試驗(yàn)和壓縮性指標(biāo)壓縮曲線的應(yīng)用：第一節(jié)土的壓縮16二、土的壓縮試驗(yàn)和壓縮性指標(biāo)第一節(jié)土的壓縮性二、土的壓縮試驗(yàn)和壓縮性指標(biāo)第一節(jié)土的壓縮性17

壓縮性評(píng)價(jià)指標(biāo)還可采用壓縮指數(shù)Cc，為e－Lgp曲線上直線段的斜率。其值越大，壓縮性越高。

a與Cc之間可相互換算。

第一節(jié)土的壓縮性

二、土的壓縮試驗(yàn)和壓縮性指標(biāo)

壓縮性評(píng)價(jià)指標(biāo)還可采用壓縮指數(shù)Cc，為e－Lgp曲線上直18第一節(jié)土的壓縮性

二、土的壓縮試驗(yàn)和壓縮性指標(biāo)壓縮模量Es－－土在側(cè)限條件下受壓時(shí)，某壓力段壓應(yīng)力增量與壓應(yīng)變增量之比。

可由a1－2與e0求出。第一節(jié)土的壓縮性

二、土的壓縮試驗(yàn)和壓縮性指標(biāo)壓縮模量Es19三、載荷試驗(yàn)和變形模量載荷試驗(yàn)－－是在保持地基土天然應(yīng)力和結(jié)構(gòu)狀態(tài)情況下，模擬建筑物荷載條件，通過一定面積的承壓板向地基施加垂向荷載，研究地基土變形和強(qiáng)度規(guī)律的一種原位試驗(yàn)。近似為無側(cè)限壓縮最常用的載荷試驗(yàn)：淺層試坑平板載荷試驗(yàn)第一節(jié)土的壓縮性三、載荷試驗(yàn)和變形模量第一節(jié)土的壓縮性20三、載荷試驗(yàn)和變形模量第一節(jié)土的壓縮性載荷試驗(yàn)S-P曲線Pa－臨塑荷載Pu－極限荷載三、載荷試驗(yàn)和變形模量第一節(jié)土的壓縮性載荷試驗(yàn)S-P曲線P21載荷試驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理：1、曲線變形量s－壓力p曲線變形量s－時(shí)間t曲線s－p曲線分析：地基土的變形分為三個(gè)階段：（1）壓密變形階段：oa段，近直線。（2）剪切變形階段：ab段，a點(diǎn)對(duì)應(yīng)荷載－臨塑荷載（比例界限壓力）（3）完全破壞階段：b點(diǎn)后，b點(diǎn)對(duì)應(yīng)荷載－極限荷載地基土的允許承載力確定方法：【R】＝pa或【R】＝pu÷K第一節(jié)土的壓縮性載荷試驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理：第一節(jié)土的壓縮性22載荷試驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理：2、變形模量E0土的變形模量－－土在無側(cè)限條件下受壓時(shí)，壓應(yīng)力增量與壓應(yīng)變增量之比。E0求法：用s－p曲線的直線段，按彈性理論公式求得：第一節(jié)土的壓縮性載荷試驗(yàn)的數(shù)據(jù)處理：第一節(jié)土的壓縮性23四、土的變形模量E0和壓縮模量Es的關(guān)系可由壓縮模量求出變形模量：或采用經(jīng)驗(yàn)公式換算出E0第一節(jié)土的壓縮性四、土的變形模量E0和壓縮模量Es的關(guān)系第一節(jié)土的壓縮性24五、土的受力歷史和前期固結(jié)壓力壓縮曲線和卸荷膨脹不重合，卸荷后可以恢復(fù)的變形，為土的彈性變形，不能恢復(fù)的那部分變形，為殘余變形。彈性變形由結(jié)合水膜的變形、封閉氣體的壓縮和土粒本身的彈性變形構(gòu)成；殘余變形是由于加荷過程中土粒和結(jié)構(gòu)單元產(chǎn)生了相對(duì)位移，改變了原有接觸點(diǎn)的位置，以及孔隙水和氣體從孔隙中被擠出，結(jié)構(gòu)單元的破壞和土顆粒被壓碎等而形成的變形。第一節(jié)土的壓縮性五、土的受力歷史和前期固結(jié)壓力第一節(jié)土的壓縮性25五、土的受力歷史和前期固結(jié)壓力土的前期固結(jié)壓力－－土層在過去歷史上曾經(jīng)受過的最大固結(jié)壓力Pc。第一節(jié)土的壓縮性（1）從e-logp曲線上找出曲率半徑最小的一點(diǎn)A，過A點(diǎn)作水平線A1和切線A2；（2）作

1A2的平分線A3，與e-logp曲線中直線段的延長線相交B點(diǎn)；（3）B點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的有效應(yīng)力就是先期固結(jié)壓力Pc。五、土的受力歷史和前期固結(jié)壓力第一節(jié)土的壓縮性（1）從e-261.Pc＝P0，OCR=1，稱正常固結(jié)土

是指目前土層的自重壓力，就是該地層在歷史上所受過的最大固結(jié)壓力，一般正常沉積且在自重壓力下固結(jié)的土層，均處于正常壓密狀態(tài)。如果目前土層所受的上覆土層的自重壓力為P0，前期固結(jié)壓力為Pc，則超固結(jié)比OCR土的受力歷史如果目前土層所受的上覆土層的自重壓力為P0，前期固結(jié)壓力為P272.Pc＞P0，R＞1，稱超固結(jié)土

是指土層歷史上曾受過的固結(jié)壓力大于現(xiàn)有土層的自重壓力。如土層在過去歷史上曾有過相當(dāng)厚的沉積物，而后來由于侵蝕、沖刷、冰川等卸荷作用，或者由于古老建筑物的拆毀、地下水位的長期變化以及土的干縮等作用，使土層原有的密度超過現(xiàn)有土的自重壓力相對(duì)應(yīng)的密度，而形成超壓密狀態(tài)。土的受力歷史如果目前土層所受的上覆土層的自重壓力為P0，前期固結(jié)壓力為Pc，則超固結(jié)比OCR2.Pc＞P0，R＞1，稱超固結(jié)土土的受力歷史如果28土的受力歷史如果目前土層所受的上覆土層的自重壓力為P0，前期固結(jié)壓力為Pc，則超固結(jié)比OCR3.Pc＜P0，OCR＜1，稱欠固結(jié)土

即土層在自重壓力下尚未完成固結(jié)。如新近沉積的淤泥、沖填土等均處于欠壓密狀態(tài)土的受力歷史如果目前土層所受的上覆土層的自重壓力為P0，前期29六、土的壓縮過程飽和土壓縮過程：外力荷重在土中一點(diǎn)引起的壓應(yīng)力，由有效壓力與孔隙水分別承擔(dān)。其中有效壓力由土顆粒接觸點(diǎn)承擔(dān)，將引起土的壓縮變形，而孔隙水壓力由孔隙中水承擔(dān)，并不導(dǎo)致土體壓縮。壓縮過程即水向外排出，孔隙水壓力向有效壓力轉(zhuǎn)移的過程。稱為滲透固結(jié)。粘性土中還存在次固結(jié)，即土骨架蠕變引起的壓縮固結(jié)。第一節(jié)土的壓縮性六、土的壓縮過程第一節(jié)土的壓縮性30第一節(jié)土的壓縮性七、影響土壓縮性的主要因素影響土壓縮性的主要因素決定于兩大方面：（1）土本身的成分和結(jié)構(gòu)等內(nèi)在因素，其中連結(jié)和密實(shí)度是最本質(zhì)的內(nèi)在因素。細(xì)粒土主要取決于連結(jié)；粗粒土主要取決于粒度和密實(shí)度。（2）受力條件是影響土壓縮性的外部因素。第一節(jié)土的壓縮性七、影響土壓縮性的主要因素31第一節(jié)土的壓縮性影響土壓縮性的主要因素有：1、粒度成分和礦物成分的影響2、含水率的影響3、密實(shí)度的影響4、結(jié)構(gòu)狀態(tài)的影響5、改造特征的影響6、受力歷史的影響7、增荷率和加荷速度的影響8、動(dòng)荷載的影響第一節(jié)土的壓縮性影響土壓縮性的主要因素有：32第一節(jié)土的壓縮性八、粘性土和砂類土的壓縮特征（一）粘性土的壓縮特征粘性土顆粒細(xì)小，土粒之間由結(jié)合水膜連結(jié)，呈團(tuán)粒結(jié)構(gòu)，孔隙數(shù)量多而單個(gè)孔隙微小，總的孔隙體積和孔隙度大，透水透氣性很差。粘性土壓縮特征：1、壓縮變形量較大，但壓縮變形速度很慢；2、壓縮變形中除永久變形外，還有彈性變形，是土中被壓縮的封閉氣體和結(jié)合水膜等逐漸回彈所致，有滯后現(xiàn)象；3、壓縮過程復(fù)雜，存在孔隙水壓力向有效壓力轉(zhuǎn)化現(xiàn)象；4、影響因素多而復(fù)雜，主要有粒度成分、礦物成分、結(jié)構(gòu)、孔隙度、含水量和稠度狀態(tài)，以及外力大小、作用方式和條件等。第一節(jié)土的壓縮性八、粘性土和砂類土的壓縮特征33第一節(jié)土的壓縮性八、粘性土和砂類土的壓縮特征（二）砂類土的壓縮特征砂類土顆粒粗大，土粒之間一般無連結(jié)，呈單粒結(jié)構(gòu)，孔隙較大并相互連通，孔隙中的水幾乎全部為可順利流通的重力水。砂類土壓縮特征：1、壓縮變形量不大，而壓縮變形速度快；2、壓縮變形大部分屬永久變形，彈性變形很??；3、壓縮過程簡單，孔隙水壓力向有效壓力轉(zhuǎn)化現(xiàn)象不明顯或轉(zhuǎn)化很快；4、影響因素主要有顆粒大小、形狀、孔隙比和密實(shí)程度，以及外部荷載作用的方式。第一節(jié)土的壓縮性八、粘性土和砂類土的壓縮特征34第五章土的力學(xué)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)土的壓縮性

土的抗剪性

土的擊實(shí)性

壓縮變形的本質(zhì)壓縮性指標(biāo)抗剪性本質(zhì)抗剪強(qiáng)度與剪切定律擊實(shí)特性擊實(shí)本質(zhì)第五章土的力學(xué)性質(zhì)力學(xué)性質(zhì)土的壓縮性土的抗剪性土的擊35第一節(jié)土的壓縮性0.60.70.80.91.001002003004001壓縮本質(zhì)：土的壓縮主要是由于孔隙中的水分和氣體被擠出，土粒相互移動(dòng)靠攏，致使土的孔隙體積減小而引起的。

2壓縮試驗(yàn)與壓縮系數(shù)壓縮系數(shù)在工程實(shí)際中，規(guī)范常以p1=0.1Mpa，p2=0.2Mpa的壓縮系數(shù)即a1-2作為判斷土的壓縮性高低的標(biāo)準(zhǔn)。低壓縮性土：a1-2＜0.1Mpa-1

中壓縮性土：0.1≤a1-2＜0.5Mpa-1

高壓縮性土：a1-2≥0.5Mpa-1e壓縮曲線第一節(jié)土的壓縮性0.60.70.80.91.0010020363壓縮指數(shù)(Cc)

Cc=(e1-e2)/(lgp2－lgp1)

Cc越大，土的壓縮性越高。當(dāng)Cc＜0.2時(shí)，屬于低壓縮性土；當(dāng)Cc＞0.4時(shí)屬于高壓縮性土。壓縮系數(shù)和壓縮指數(shù)關(guān)系：Cc＝4壓縮模量（Es）

表達(dá)式：Es＝

△σ/△ε單位：MpaEs是指在側(cè)限條件下受壓時(shí)壓應(yīng)力Δσ與相應(yīng)應(yīng)變?chǔ)う胖戎?；Es越大，表明在同一壓力范圍內(nèi)土的壓縮變形越小，土的壓縮性越低。

3壓縮指數(shù)(Cc)Cc=(e1-e2)/(lgp2－lgp375載荷試驗(yàn)和變形模量

地基變形的三個(gè)階段：（1）壓密變形階段：彈性變形（2）剪切變形階段：塑性變形（3）完全破壞階段：破壞變形臨塑荷載極限荷載

變形模量E0：是指在無側(cè)限條件下受壓時(shí)，壓應(yīng)力與相應(yīng)應(yīng)變之比值；一般是用載荷試驗(yàn)成果繪制的s-p關(guān)系曲線，以曲線中的直線變形段，按彈性理論公式求得，即5載荷試驗(yàn)和變形模量地基變形的三個(gè)階段：臨塑荷載極限荷載38土的變形模量與壓縮模量的關(guān)系6前期固結(jié)壓力和固結(jié)比

前期固結(jié)壓力是指土層在過去歷史上曾經(jīng)受過的最大固結(jié)壓力，通常用Pc來表示。前期固結(jié)壓力也是反映土體壓密程度及判別其固結(jié)狀態(tài)的一個(gè)指標(biāo)。固結(jié)比（OCR）：前期固結(jié)應(yīng)力與上覆土層自重應(yīng)力之比值。當(dāng)OCR大于1超固結(jié)土當(dāng)OCR等于1正常固結(jié)土當(dāng)OCR小于1欠固結(jié)土土的變形模量與壓縮模量的關(guān)系6前期固結(jié)壓力和固結(jié)比前期39第二節(jié)土的抗剪性第五章土的力學(xué)性質(zhì)第五章土的力學(xué)性質(zhì)40第二節(jié)土的抗剪性一、土的抗剪強(qiáng)度及剪切破壞的本質(zhì)土的抗剪性是土的抗剪強(qiáng)度特性的簡稱，它是研究土體穩(wěn)定性的一個(gè)極為重要的工程地質(zhì)性質(zhì)。土的抗剪強(qiáng)度是指土抵抗剪切破壞的極限強(qiáng)度。許多建筑物地基的破壞，人工和自然斜坡的滑動(dòng)以及擋土墻移動(dòng)和傾倒等，都是由于土內(nèi)的剪應(yīng)力超過其本身的抗剪強(qiáng)度而引起的。因此，研究土的強(qiáng)度特性，主要是研究土的抗剪性。

第二節(jié)土的抗剪性一、土的抗剪強(qiáng)度及剪切破壞的本質(zhì)41第二節(jié)土的抗剪性土的抗剪性本質(zhì)：土是由固體顆粒組成的，土粒間的連結(jié)強(qiáng)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于土粒本身的強(qiáng)度，故在外力作用下，土粒之間發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，引起土中的一部分相對(duì)于另一部分產(chǎn)生移動(dòng)。研究土的強(qiáng)度特征，就是研究土的抗剪強(qiáng)度特性，簡稱抗剪性。土的抗剪強(qiáng)度τf：是指土體抵抗剪切破壞的極限能力，其數(shù)值等于剪切破壞時(shí)滑動(dòng)面上的剪應(yīng)力。剪切面（剪切帶）：土體剪切破壞是沿某一面發(fā)生了與剪切方向一致的相對(duì)位移，這個(gè)面通常稱為剪切面。

第二節(jié)土的抗剪性土的抗剪性本質(zhì)：土是由固體顆粒組成的，土粒42平移滑動(dòng)崩塌旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)流滑平移滑動(dòng)崩塌旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)流滑43

地基p

地基p44二、土的剪切試驗(yàn)室內(nèi)：直剪試驗(yàn)、三軸試驗(yàn)、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)；現(xiàn)場原位測試：十字板剪切試驗(yàn)第二節(jié)土的抗剪性二、土的剪切試驗(yàn)第二節(jié)土的抗剪性451、直剪試驗(yàn)和剪切定律直剪試驗(yàn)庫侖（1776）

施加σ（=P/A）量測

（=T/A）上盒下盒PSTA試驗(yàn)原理1、直剪試驗(yàn)和剪切定律直剪試驗(yàn)施加σ（=P/A）上盒下盒46應(yīng)變控制式直剪儀應(yīng)變控制式直剪儀47應(yīng)變控制式直剪儀應(yīng)變控制式直剪儀48在不同的垂直壓力

下進(jìn)行剪切試驗(yàn)，得相應(yīng)的抗剪強(qiáng)度τf，繪制τf-

曲線，得該土的抗剪強(qiáng)度包線在不同的垂直壓力下進(jìn)行剪切試驗(yàn)，得相應(yīng)的抗剪強(qiáng)度τf，繪制49庫侖定律（剪切定律）1773年，庫侖根據(jù)砂土剪切試驗(yàn)

f=tan

f=c+tan

庫侖定律：土的抗剪強(qiáng)度是剪切面上的法向總應(yīng)力

的線性函數(shù)

f

f庫侖定律說明：（1）土的抗剪強(qiáng)度由土的內(nèi)摩擦力tg和內(nèi)聚力c兩部分組成；（2）內(nèi)摩擦力與剪切面上的法向應(yīng)力成正比，其比值為土的內(nèi)摩擦系數(shù)tg；土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)：土的內(nèi)摩擦角

和內(nèi)聚力c

。

粗粒土細(xì)粒土庫侖定律（剪切定律）1773年，庫侖根據(jù)砂土剪切試驗(yàn)f50直剪試驗(yàn)存在的問題：（1）試驗(yàn)中固定的剪切面不一定是土樣的軟弱面；（2）試樣面積小，剪切面上剪應(yīng)力分布不均勻；（3）試驗(yàn)不能嚴(yán)格控制排水程度和測定孔隙水壓力；（4）剪切過程中，剪切面逐漸減小，而計(jì)算時(shí)按原面積。第二節(jié)土的抗剪性直剪試驗(yàn)存在的問題：第二節(jié)土的抗剪性51試樣壓力室壓力水排水管閥門軸向加壓桿有機(jī)玻璃罩橡皮膜透水石頂帽（1）試樣應(yīng)力特點(diǎn)與試驗(yàn)方法（2）強(qiáng)度包線（3）試驗(yàn)類型（4）優(yōu)缺點(diǎn)2、三軸剪切試驗(yàn)試樣壓力室壓力水排水管閥門軸向加壓桿有機(jī)玻璃罩橡皮膜透水石頂52三軸剪切儀三軸剪切儀53應(yīng)變控制式三軸儀：壓力室，加壓系統(tǒng)，量測系統(tǒng)組成應(yīng)力控制式三軸儀試驗(yàn)步驟:1.裝樣2.施加周圍壓力3.施加豎向壓力

3

3

3

3

3

3△△三軸剪切試驗(yàn)應(yīng)變控制式三軸儀：壓力室，加壓系統(tǒng)，量測系統(tǒng)組成3354方法：首先試樣施加靜水壓力—室壓（圍壓）1=2=3；然后通過活塞桿施加的是應(yīng)力差Δ1=

1-3。

（1）試樣應(yīng)力特點(diǎn)與試驗(yàn)方法：特點(diǎn)：試樣是軸對(duì)稱應(yīng)力狀態(tài)。垂直應(yīng)力z一般是大主應(yīng)力；徑向與切向應(yīng)力總是相等r=

，亦即1=z；2=3=r方法：（1）試樣應(yīng)力特點(diǎn)與試驗(yàn)方法：特點(diǎn)：55強(qiáng)度包線(

1-

)fc

(

1-

)f

1

1-3

1

=15%分別作圍壓

為100kPa、200kPa、300kPa的三軸試驗(yàn)，得到破壞時(shí)相應(yīng)的（

1-

)f繪制三個(gè)破壞狀態(tài)的應(yīng)力摩爾圓，畫出它們的公切線——強(qiáng)度包線，得到強(qiáng)度指標(biāo)c與

（2）強(qiáng)度包線強(qiáng)度包線(1-)fc(1-)f11-563、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)3、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)57三、抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的確定土的抗剪強(qiáng)度是隨剪切面上法向壓力的增加而加大的，對(duì)飽和土，剪切面上的法向壓力在固結(jié)過程中是由孔隙水壓力和有效壓力分擔(dān)，而且只有有效壓力才能使土固結(jié)壓密，從而加大土的摩擦力，使孔隙水壓力逐漸消散，也就是土的抗剪強(qiáng)度逐漸增大。指標(biāo)確定方法：總應(yīng)力法、有效應(yīng)力法第二節(jié)土的抗剪性三、抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的確定第二節(jié)土的抗剪性58抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的確定總應(yīng)力法有效應(yīng)力法排水剪（慢剪）不排水剪（快剪）固結(jié)不排水剪（固結(jié)快剪）

抗總應(yīng)力法有效應(yīng)力法排水剪（慢剪）不排水剪（快剪）固結(jié)不59固結(jié)排水試驗(yàn)（CD試驗(yàn)）1打開排水閥門，施加圍壓

后充分固結(jié)，超靜孔隙水壓力完全消散；2打開排水閥門，慢慢施加軸向應(yīng)力差

以便充分排水，避免產(chǎn)生超靜孔壓固結(jié)不排水試驗(yàn)（CU試驗(yàn)）1打開排水閥門，施加圍壓

后充分固結(jié)，超靜孔隙水壓力完全消散；2關(guān)閉排水閥門，很快剪切破壞，在施加軸向應(yīng)力差

過程中不排水不固結(jié)不排水試驗(yàn)（UU試驗(yàn)）1關(guān)閉排水閥門，圍壓

下不固結(jié)；2關(guān)閉排水閥門，很快剪切破壞，在施加軸向應(yīng)力差

過程中不排水cd、

d

ccu、

cu

cu、

u

結(jié)果比較：d>

cu>

u

1、總應(yīng)力法固結(jié)排水試驗(yàn)（CD試驗(yàn)）固結(jié)不排水試驗(yàn)（CU試驗(yàn)）不固結(jié)不排602、有效應(yīng)力法有效應(yīng)力法有效壓力法：用剪切面上的有效壓力來表達(dá)土的抗剪強(qiáng)度，需直接測得剪切面上的孔隙水壓力，由總壓力減去孔隙水壓力，用有效應(yīng)力來表達(dá)土的抗剪強(qiáng)度2、有效應(yīng)力法有效應(yīng)力法有效壓力法：用剪切面上的有效壓力來表61總應(yīng)力法和有效應(yīng)力法對(duì)比

土的抗剪強(qiáng)度的有效應(yīng)力指標(biāo)c,=c+tg=-u符合土的破壞機(jī)理，但有時(shí)孔隙水壓力u無法確定土的抗剪強(qiáng)度的總應(yīng)力指標(biāo)c,=c+tg便于應(yīng)用,但u不能產(chǎn)生抗剪強(qiáng)度，不符合強(qiáng)度機(jī)理，應(yīng)用時(shí)要符合工程條件強(qiáng)度指標(biāo)抗剪強(qiáng)度簡單評(píng)價(jià)三軸直剪或三軸總應(yīng)力法和有效應(yīng)力法對(duì)比土的抗剪強(qiáng)度的=c+623、峰值強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度

在對(duì)堅(jiān)硬粘土和超固結(jié)粘土進(jìn)行剪切試驗(yàn)時(shí)，有效壓力一定，剪應(yīng)力達(dá)峰值后，若繼續(xù)剪切，則剪位移增加，而剪應(yīng)力減小。至某一穩(wěn)定值，稱為殘余強(qiáng)度，剪應(yīng)力峰值對(duì)應(yīng)的抗剪強(qiáng)度為峰值強(qiáng)度。砂土：松砂土的峰值強(qiáng)度等于密砂土的殘余強(qiáng)度。休止角－－粗粒土堆積時(shí)，天然斜坡與水平面形成的夾角稱天然坡角或天然休止角?？纱嫠缮顟B(tài)的內(nèi)摩擦角。3、峰值強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度

在對(duì)堅(jiān)硬粘土和超固結(jié)粘土進(jìn)行剪切試驗(yàn)63四、土的蠕變特性和長期強(qiáng)度

土的蠕變－－在長期不變的剪應(yīng)力作用下，剪切變形隨時(shí)間而緩慢增長的現(xiàn)象。長期強(qiáng)度－－相當(dāng)于某一較長剪切歷時(shí)的強(qiáng)度，稱長期強(qiáng)度。產(chǎn)生蠕變的原因：主要是在長期不變剪應(yīng)力作用下，土的內(nèi)聚力隨時(shí)間的增長而逐漸減小，引起土發(fā)生不間斷地緩慢變形。四、土的蠕變特性和長期強(qiáng)度

土的蠕變－－在長期不變的剪應(yīng)力作64五、影響土抗剪強(qiáng)度的主要因素

土的抗