土抗剪強度簡介

學科:土力學

詞目:土抗剪強度

英文:soil shear strength

釋文:

土的抗剪強度指標:

歸納總結(jié)摩爾-庫侖強度理論，三個要點;

1、剪切破裂面上，材料的抗剪強度是法向應(yīng)力的單值函數(shù)τ=f(σ);

2、在一定應(yīng)力范圍內(nèi)，抗剪強度可用線性函數(shù)近似τf=c+σtanφ

3、土單元中，任何一個面上的剪應(yīng)力大于該面上土體的抗剪強度，土單元體即發(fā)生剪切破壞，用摩爾-庫倫理論的破壞準則表示。

1.直剪試驗

直剪試驗的試驗可分為：

（1）不固結(jié)不排水（快剪），這種強度指標相應(yīng)的穩(wěn)定分析方法是總應(yīng)力法，通過模擬現(xiàn)場的剪切試驗，直接測定土在破壞時發(fā)揮的強度，它避免了確定孔隙壓力的困難，因而適用于粘性土。

（2）固結(jié)不排水剪（固結(jié)快剪）試驗，這種強度適用于時動、時停的滑坡在天然狀態(tài)下或雨中突然破壞的情況，也適用于新建路堤邊坡的穩(wěn)定性分析。它適用總應(yīng)力法分析的粘性土。

（3）排水剪（固結(jié)慢剪）試驗，這種方法首先通過各種手段確定土體中空隙水壓力的分布，然后采用有效應(yīng)力指標。這種方法的缺點在于空隙水壓力的分布的確定。這一指標適用于無粘性土的水、土分算及穩(wěn)定滲流期與庫水位降落期等邊坡的穩(wěn)定分析。

直剪試驗試驗設(shè)備與操作都比較簡單，試驗費用低，獲得工程上的廣泛應(yīng)用，但直剪試驗也存在明顯的缺點：

（1）剪切面限定在上下盒之間的平面，而不是沿土樣最薄弱面剪切破壞。

（2）剪切面上剪應(yīng)力分布不均勻，土樣剪切破壞先從邊緣開始，在邊緣發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象。

（3）剪切過程中，土樣剪切面逐漸縮小，而計算抗剪強度時卻按土樣的原截面積計算的。

（4）試驗時不能嚴格控制排水條件，不能測量孔隙水壓力。

2.三軸試驗

三軸試驗的設(shè)備與操作過程都比直剪試驗復雜的多，但其優(yōu)點也十分顯著，試樣在三軸試驗過程中應(yīng)力分布比較均勻，試樣的固結(jié)與加荷速率容易控制，試驗結(jié)果比較穩(wěn)定，離散性小，因而對于重大工程，宜進行三軸試驗。與直剪試驗一樣，三軸試驗也分為不固結(jié)不排水（UU試驗）、固結(jié)不排水剪（CU試驗）與固結(jié)排水試驗（CD）試驗。不固結(jié)不排水試驗主要適用于加荷速率較快的情況。而分析新建路堤邊坡、路塹邊坡穩(wěn)定分析可采用固結(jié)排水試驗。需要提供有效應(yīng)力強度指標時可以采用固結(jié)排水強度。三軸試驗也有其缺點，試驗對土樣的質(zhì)量有較高的要求，尤其是不固結(jié)不排水試驗，土樣擾動會使在實驗室測得的土體的抗剪強度低于原位土體的抗剪強度。

3.十字板剪切

十字板剪切試驗是一種測定軟粘性土抗剪強度的原位試驗。將十字板頭由鉆孔壓入孔底軟土中，以均勻的速度轉(zhuǎn)動，通過一定的測量系統(tǒng)，測得其轉(zhuǎn)動時所需之力矩，直至土體破壞，從而計算出土的抗剪強度。由十字板剪力試驗測得之抗剪強度代表土的天然強度。十字板剪切試驗對土體的擾動較小，是一種比較能反映土體原位強度的測試方法，尤其適用于欠固結(jié)土、高靈敏土（胡海軍等，2007）。