土的抗剪强度

土的抗剪强度表示

tanf

总应力表示法

cf tan砂土 粘性土

tanf

有效应力表示法

cf tan

砂土 粘性土

土的抗剪强度试验

直剪试验、三轴试验等 制样（重塑土）或现场取样 缺点：扰动 优点：应力条件清楚，易重复

十字板扭剪试验 旁压试验 原位试验 缺点：应力条件不易掌握 优点：原状土的原位强度

抗剪强度试验

一、室内 试验

二、野外 试验

强度指标：

峰值强度指标与

残余强度指标

粘聚力 c内摩擦角

工程应用

三种分类方法

总应力强度指标与

有效应力强度指标

直剪强度指标与

三轴试验强度指标

目的

分析方法

试验方法

应力应变状态

抗剪强度指标

直剪试验 直接剪切仪分为应变控制式和应力控制式两种，前者

是等速推动试样产生位移．测定相应的剪应力，后者则是对试件分级施加水平剪应力测定相应的位移，目前我国普遍采用的是应变控制式直剪仪。

土样

直接剪切仪

P

A

S

T

σ = 100KPa

ε

σ = 200KPa

σ = 300KPa

f

Oc

试验原理与资料处理f

τf=c ＋ tg

通过控制剪切速率来近似模拟排水条件

1. 固结慢剪：施加正应力～充分固结慢慢施加剪应力：小于 0.02m

m/ 分，以保证无超静孔压水2. 固结快剪施加正应力～充分固结在 3-5 分钟内剪切破坏3. 快剪（不排水剪）施加正应力后立即剪切3-5 分钟内剪切破坏

P

S

T

A

试验分类

6 转 / 分钟－－慢剪12 转 / 分钟－－快剪

直接剪切仪的优缺点• 直接剪切仪具构造简单，操作方便等优点，但它存在若干缺

点，主要有： • ① 剪切面限定在上下盒之间的平面，而不是沿土样最薄弱的

面剪切破坏； • ② 剪切面上剪应力分布不均匀，土样剪切破坏时先从边缘开

始，在边缘发生应力集中现象； • ③ 在剪切过程中， 土样剪切面逐渐缩小，而在计算抗剪强

度时却是按土样的原截面积计算； 　　• ④ 试验时不能严格控制排水条件，不能量测孔隙水压力、在

进行不排水剪切时，试件仍有可能排水，特别对于饱和粘性土。

• 由于土的抗剪强度受排水条件的影响显著，故试验结果不够理想。但由于它具有的优点，故仍为一般工程广泛采用。

σ = 100KPa

S

σ = 200KPa

σ = 300KPa

f

Oc

f

τf=c ＋ tg 抗剪强度指标：一般情况下，粉细砂：粘性土：

00 34260 ~,kpaC 01001005 ~,kpa~C

讨论

试样

压力室

压力水

排水管阀门

轴向加压杆

有机玻璃罩

橡皮膜透水石

顶帽

三轴试验

方法：首先试样施加静水压力—室压（围压） 1=2=3 ； 然后通过活塞杆施加的是应力差Δ1= 1-3 。

特点：试样是轴对称应力状态。垂直应力z 一般是大主应力；径向与切向应力总是相等 r= ，亦即 1=z ；

2=3=r1

333

3

1

试样应力特点与试验方法

强度包线

(1-)f

c

(1-)f

1

1- 3

1 =15%

施加围压： 100kPa 、 200kPa、 300kPa、 400kPa 的三轴试验，得到破坏时相应的（ 1-)f

绘制破坏状态的应力摩尔圆，画出它们的公切线——强度包线，得到强度指标 c 与

强度包线

固结排水试验（ CD试验）1 打开排水阀门，施加围压后充分固结，超静孔

隙水压力完全消散；2 打开排水阀门，慢慢施加轴向应力差以便充

分排水，避免产生超静孔压固结不排水试验（ CU试验）1 打开排水阀门，施加围压后充分固结，超静孔隙

水压力完全消散；2 关闭排水阀门，很快剪切破坏，在施加轴向应力差

过程中不排水

cd 、 d

不固结不排水试验（ UU试验）1 关闭排水阀门，围压下不固结；2 关闭排水阀门，很快剪切破坏，在施加轴向应力差

过程中不排水

cu 、 u

ccu 、 cu

试验类型

野外试验

钻孔到指定的土层，插入十字形的探头；

通过施加的扭矩计算土的抗剪强度

野外试验 : 包括钻孔十字板和贯入电测十字板剪切试验；

灵敏度 St≤10 、固结系数Cv ≤10m2/y的均质饱和软粘土的不排水强度指标；

十字板剪切试验 (VST)

)3(

2

2max

HDD

Mf

钻孔到指定的土层，插入十字形的探头；板头插入钻孔的深度不应小于钻孔或套管直径的3~5倍，静置 2~3min 后在开始试验；

扭转剪切速率采用 1°/10s ，并在 2min 内达到峰值（破坏），然后继续测记 1min ；

野外试验 :技术指标；

十字板形状常为矩形，板的高径比为 2 ，板厚 2~3mm ；

十字板剪切试验 (VST)