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注册岩土工程师岩体力学和土力学复习资料.doc第七讲 土的抗剪强度和特殊性土
一、 内容提要：
本讲主要讲述①土的抗剪强度、土中一点的应力状态、库仑定律、土的极限平衡条件、
内摩擦角、粘聚力直剪试验及其适用条件、三轴试验、总应力法、有效应力法；②软土、 黄土、膨胀土、红粘土、盐渍土、冻土、填土；
二、 重点、难点：
土的抗剪强度、土的极限平衡条件、三轴试验；各种特殊性土的工程特性
三、 内容讲解：
第一节 土的抗剪强度
土的抗剪强度是指土体对于外荷载所产生的剪应力的极限抵抗能力。在外荷载作用下，
土体中将产生剪应力和剪切变形，当土中某点由外力所产生的剪应力达到土的抗剪强度 时，土就沿着剪应力作用方向产生相对滑动，该点便发生剪切破坏。工程实践和室内试 验都证实了土是由于受剪而产生破坏，剪切破坏是土体强度破坏的重要特点，因此，土 的强度问题实质上就是土的抗剪强度问题。
【例题1】当土中某点由外力所产生的剪应力达到土的抗剪强度时， 该点便发生剪切破坏,
此时土产生相对滑动的方向为（ ）。
沿着剪应力作用方向
沿着与剪应力作用方向相垂直的方向
C”沿着与剪应力作用方向夹（45。+纟）
（45° 一纟）
2
答案：A
【例题2】土的强度问题实质上是指土的（
）问题。
A.
抗压强度
B.
抗拉强度
C.
抗剪强度
D.
抗疲劳强度
答案
:C
一、土的强度理论与强度指标
(一)抗剪强度的库仑定律
1776年，法国学者库仑(C。A。Coulomb)提出了土的抗剪强度表达形式：
rz=c+CTtan9> (15-7-1)
式中一土的抗剪强度，剪切滑动面上的法向应力，kPas
c一土的粘聚力，kPa； 卩一土的內摩擦角，度。
上述土的抗剪强度数学表达式，也称为库仑定律，它表明在一骰应力水平下，土的抗剪强度右滑动面上的法向应力之间呈直 线关系，其中s ，是目前研究土的抗剪强度的基本 定律.
上述土的抗剪强度表达式中采用的法向应力为总应力厅，称次总应力表达式-根据有效应力厚理・土中某点的总应力b等
于有效应力(7’=r+o,若法向应力采用有效应力则可以得到如下抗剪强度的有散应力 表达式； 升=弗 卍曲 $ (l5-7-2a)at r/=c/+((7 -u)tan^ (15-7-21))
式中c\ /一分别为有■池粘聚力和wm摩擦爲 统称为有效应力抗剪强度指标.
【例题3】抗剪强度的库仑公式为( )。
升=0"tan 炉
”=c+CTtan 卩
C r^=c+tan^>
D r =c+ (7
答案：B
3)
(二)土的强度理论与极限平衡条件
1 •土中一点的应力状态
设某一土体单元上作用着的尢、小主应力分别为巧和内，根据材料力学理论，此土体单元内与大主应力巧作用平面成m 角的平面上的正应力(7和剪应力T ,可分别表示如下：
1
0" ™ — ( b] + (T? ) + — ( (Tj — (T? ) cos2 /Z
2 2
1
f =■ — ( (7] -(7?)sin2 £Z
2
6+6 _
上述关系也可用f —o■坐标系中直径为(巧一6；卜圆心坐标为( ,口)的摩尔应力图上一点的坐标大小来表示，
■
如图15-7-1中之A点.
3)
3)
S 15・7」 土中应力状杏
(G单元体皮力！(6) ■尔宜力・
【例题4】某一土体单元上作用看的大、小主应力分别为tT^lSOkpa和疔3=1卯即空求该单元体内与內作用面底15* ® 的平面上的IE应力b和弱应力r・
【解析】根据土中一点应力的状态分析可知
1 1 1 1
U=— (C7]+C7j)+— ( CTj- tr3)cos2^Z = - (180+120) +- (180-120) COS30* ^17l5kpa ,2 2 2
1 1
r三一(巧一6)£沁口三一(18C-120) sin3D" =15 lipa
2 2
摩尔一库仑强度理论
在一定的压力范围内，土的抗剪强度可用库仑公式表示，当土体中某点的任一平面上的
剪应力达到土的抗剪强度时，就认为该点已发生剪切破坏，该点也即处于极限平衡状态。
土的这种强度理论称为摩尔一库仑强度理论。
【例题5】当土体中某点的任一平面上的剪应力达到土的抗剪强度时， 该点处于极限平衡
状态，此强度理论称为( )。
摩尔强度理论
库仑强度理论
摩尔一库仑强度理论
太沙基理论
答案：C
土中应力与土的平衡状态
将抗剪强度包线与摩尔应力图画在同一张坐标图上，观察应力圆与抗剪强度包