土的强度指标.docx

1、土的抗剪强度定义
在工程实践中，建筑物地基和土工构筑物常产生如图3-18所示的破坏情况。这是因为土体在自重或外荷载作用下，土中一点的剪应力T达到了土的最大抗剪能力，该点土就要处于极限状态)
213
为圆心、
以
L21
3
°
为半径的土中一点的
此即°—T坐标系中以
应力圆方程，圆周上任一点都代表与大主应力作用面成a角截面上的应力，纵坐标为剪应力T，横坐标为法向应力°，该应力圆称为摩尔应力圆，见图3-21(c),利用摩尔图可图解求得该点任一截面上的°和T。
(b)隔蛊佟的应力*
閣3-21土待中住意点应力
T
剪应力T可用摩尔应力圆表示，抗剪强度f可用库伦抗剪强度线表示，所以将它们画在同一°—T坐标图中，如图3-22所示。
T
两者相离，说明该点任何面上的T都小于f，即未破坏，处于
r
2）如圆II所示，两者相切于A点，说明该点A截面上的T恰等于f,即处于濒临破坏的极限平衡状态，圆II称为极限应力圆。
r
3）两者相割，说明该点T早已超过f,已破坏，如圆III所示。
根据第2种情况的几何关系，即可建立以&1、&3、c和°表达的土中一点的极限平衡
条件式。对粘性土，在RtARAD中:度指标的测试方法有原状土室内试验和现场原位试验两大类。室内试验有直剪试验、三轴剪切试验及无侧限抗压强度试验等。现场原位试验有十字板剪切试验和原位直剪试验等。
sin°=
AD
RD
2(&1-&3)+c-cot°
sin°=13—
&+&+2•c•cot°
13
即
经移项整理和三角函数运算可得:
3-31)
(°)
(°)
&=&tan2
45°+上
+2•c•tan
45°+工
13
L2丿
L2丿
3-32)
&tan2
（45。-丫
-2•c•tan
(
(45°
°)
1
L2丿
2丿
&
3
3-33)
对无粘性土，因c=0,上式变为:
&-&
sin°=3
&+&
13
3-34)
&=&tan245。
13
(°)
=&tan245°
2丿
圈3-24直勇仗示意图*
3-35)
3-36)
土中任一点剪切破坏时破裂面与大主应力作用
面所成的夹角，由图3-23中的几何关系可得:
2a=90°+°
f
°
a=45°+—故f2
3-37)

图3-23粘性土的极限应力圆土的抗剪强
1、直剪试验测定土的抗剪强度最简单最常用的方法是直接剪切试验，简称直剪试验。测试的仪器称直剪仪，直剪仪又分为应力控制式和应变控制式两种。如图3-24所示。试验时，先对正上下剪切盒，再将圆饼形土试样放入盒中两透水石之间，盖上加压板，上盒接量力环并予固定，下盒底部有滚珠可移动，施加竖向力Q,设土样水平面积为A,则剪切面上的法向应力b二Q/A,然后通过等速旋转手轮对下盒徐徐施加水平推力T至试样剪裂破坏，由量力环测T值，其剪切面上的剪应力e二T/A,即该土样的抗剪强度rf。测定3〜4个同样性质的土
b—Tb—T
样在不同。值作用下的「f值，作f曲线，当。变化不大时，f关系接近直线，由
b—T
f线可测得抗剪强度指标C、（P值。直剪试验应用广泛，具有设备简单，操作方便，易于掌握等优点。但也存在下列缺点
1）人为地将剪切破裂面限制在上下盒之间，而不能反映土体实际最薄弱的剪切面。
2）剪切面在整个剪切过程中随上下盒的错动而逐渐减小，并非定数A值，且竖向荷载也随之产生偏心，剪应力r也不是均匀分布，有应力集中现象。
3）不能严格控制排水条件和测定孔隙压力值，故不能完全反映实际土体的受力状态和排水条件。
2．三轴剪切试验三轴剪切试验（也称三轴压缩试验）所用的仪器称为三轴剪切仪（也称三轴压缩仪），如图3-25所示。它主要由用有机玻璃密封的圆形压力室和周围压3、竖向压力增量Ab1加压系统以及孔隙水压力u的测读系统所组成，此外，还可测量试样的排水量。
试验时，将用橡皮薄膜包裹好的正圆柱形试样放入封闭的压力室中，试样上下均放置透水石。通过阀门A向室内施加液体周围压力b3并保持稳定，再由螺杆顶升压力室施加Ab1直至试样剪坏为止。根据剪切破坏时的b13+Ab1和b3在b-T坐标系中画出摩尔应
11
b-—（b+b）—（b—b）
力圆（极限应力圆，图3-26），其圆心在213处，半径为213。同一种土
抗剪强度包线，一般接近直线，它在纵轴上的截距和倾角就是该土的c、0值。
乎昨
圉3-27无繭限抗压强度试验*
取3〜4个试样，在不同的b3作用下，便可画出相应的一组极限应力圆，它们的公切