抗剪强度得试验方法

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土的抗剪强度试验 计算公式

土的抗剪强度试验 计算公式

土的抗剪强度试验计算公式土的抗剪强度是土体在受到剪切力作用下的抵抗能力,是土体力学性质的重要指标之一。

它描述了土体在承受剪切力时的强度和变形特性,对于土工工程的设计和施工具有重要意义。

本文将介绍土的抗剪强度试验及其计算公式,为读者提供相关知识。

1. 引言土的抗剪强度是指土体在受到剪切力作用下所能承受的最大剪切应力。

土的抗剪强度试验可以通过直剪试验来进行,该试验是一种常用的土力学试验方法。

2. 直剪试验原理直剪试验是将土样从中间切割,然后施加垂直于切割面的剪切力,通过测量土样的应力和应变关系来确定土的抗剪强度。

直剪试验可以分为无侧限直剪试验和有侧限直剪试验两种方式。

3. 无侧限直剪试验无侧限直剪试验是将土样放置在剪切箱中,施加垂直于土样截面的剪切力,使土样发生剪切变形。

通过测量应变和应力,可以计算出土的抗剪强度。

无侧限直剪试验的计算公式如下:土的抗剪强度 = 剪切力 / 土样截面积4. 有侧限直剪试验有侧限直剪试验是将土样放置在剪切箱中,通过在土样周围施加侧限力,使土样在剪切过程中保持侧限状态。

通过测量应变和应力,可以计算出土的抗剪强度。

有侧限直剪试验的计算公式如下:土的抗剪强度 = 剪切力/ 2πrh其中,r为土样的半径,h为土样的高度。

5. 直剪试验的步骤进行直剪试验时,需要按照以下步骤进行:(1)准备土样:选择代表性的土样进行试验,根据需要的剪切面积和形状,制备土样。

(2)安装土样:将土样放置在剪切箱中,确保土样的稳定和垂直。

(3)施加剪切力:通过加载装置施加垂直于土样截面的剪切力。

(4)测量应变和应力:使用应变计和应力计等仪器,测量土样的应变和应力。

(5)计算抗剪强度:根据测量数据,使用上述的计算公式,计算出土的抗剪强度。

6. 结论土的抗剪强度是土体在受到剪切力作用下的抵抗能力,直剪试验是一种常用的土力学试验方法。

通过测量土样的应变和应力,可以计算出土的抗剪强度。

无侧限直剪试验和有侧限直剪试验是两种常见的直剪试验方式。

《土质学与土力学》7土的抗剪强度

《土质学与土力学》7土的抗剪强度

土质学与土力学 7土的抗剪强度《土质学与土力学》第七章 土的抗剪强度第一节 概述建筑物由于土的原因引起的事故中,一部分是沉降过大,或是差异沉降过大造成的;另一方面是由于土体的强度破坏而引起的。

对于土工建筑物(如:路堤、土坝等)来说,主要是后一个原因。

从事故的灾害性来说,强度问题比沉降问题要严重的多。

而土体的破坏通常都是剪切破坏;研究土的强度特性,就是研究土的抗剪强度特性。

①土的抗剪强度(τf ):是指土体抵抗抗剪切破坏的极限能力,其数值等于剪切破坏时滑动的剪应力。

②剪切面(剪切带):土体剪切破坏是沿某一面发生与剪切方向一致的相对位移,这个面通常称为剪切面。

其物理意义:可以认为是由颗粒间的内摩阻力以及由胶结物和束缚水膜的分子引力所造成的粘聚力所组成。

无粘性土一般无连结,抗剪强度主要是由颗粒间的摩擦力组成,这与粒度、密实度和含水情况有关。

粘性土颗粒间的连结比较复杂,连结强度起主要作用,粘性突的抗剪强度主要与连结有关。

决定土的抗剪强度因素很多,主要为:土体本身的性质,土的组成、状态和结构;而这些性质又与它形成环境和应力历史等因素有关;此外,还决定于它当前所受的应力状态。

土的抗剪强度主要依靠室内经验和原位测试确定,试验中,仪器的种类和试验方法以及模拟土剪切破坏时的应力和工作条件好坏,对确定强度值有很大的影响。

第二节 抗剪强度的基本理论一、库仑定律(剪切定律) 1773年 法国学者在法向应力变化范围不大时,抗剪强度与法向应力的关系近似为一条直线,这就是抗剪强度的库仑定律。

无粘性土:φστtg f ⋅= 粘性土:φστtg f ⋅=+c式中:f τ:土的抗剪强度,Kpa ;σ:剪切面的法向压力,Kpa ;φtg :土的内摩擦系数;φ:土的内摩擦角,度;c :土的内聚力,Kpa 。

σφtg :内摩擦力。

库仑定律说明:(1)土的抗剪强度由土的内摩擦力σφtg 和内聚力c 两部分组成。

(2)内摩擦力与剪切面上的法向应力成正比,其比值为土的内摩擦系数φtg 。

抗剪强度试验方法

抗剪强度试验方法

抗剪强度试验方法
抗剪强度试验是一种用于评估材料抗剪性能的试验方法。

以下是常用的两种抗剪强度试验方法:
1. 直剪试验方法:该方法适用于纸张、薄膜、塑料等柔软材料的抗剪强度测试。

试样通常为长方形或正方形的片材,通过将试样的一边固定在测试机夹具上,对试样施加垂直于试样平面的力,同时使试样平面上的另一边滑动,进行剪切。

记录试样破坏前的最大剪切力,作为抗剪强度的指标。

2. 剪切试验方法:该方法适用于较硬、坚固的材料,如金属、混凝土等。

试样通常为直径较小、长度较长的柱状体,通过将试样固定在测试机夹具上,在试样的两端施加相向的力,使试样发生剪切破坏。

记录试样破坏前的最大剪切力,并计算剪切强度,作为抗剪强度的指标。

以上是两种常用的抗剪强度试验方法,具体试验应根据材料的性质和使用要求选择合适的方法,并按照相应的标准和规程进行试验。

抗剪强度指标测定.

抗剪强度指标测定.

抗剪强度指标测定电子教材《土工技术与应用》项目组2015年3月抗剪强度指标测定确定土的抗剪强度的试验称为剪切试验。

剪切试验的方法有多种,在试验室内常用的有直接剪切试验、三轴剪切试验和无侧限抗压试验等,现场原位测试有十字板剪切试验等。

1. 直接剪切试验直接剪切试验是测定土的抗剪强度的最简便和最常用的方法通常取四个试样,分别施加不同的垂直压力σ进行剪切试验,求得相应的抗剪强度f τ。

将f τ与σ绘于直角坐标系中,即得该土的抗剪强度包线,如图1所示。

强度包线与σ轴的夹角即为内摩擦角ϕ,在τ轴上的截距即为土的黏聚力c 。

绘图时须注意纵横坐标的比例一致。

图1 直剪试验的成果表示直剪仪构造简单,操作方便,因而在一般工程中被广泛采用。

但该试验存在着下述不足:(1)不能严格控制排水条件,不能量测试验过程中试样的孔隙水压力; (2)试验中人为限定上下盒的接触面为剪切面,而不是沿土样最薄弱的面剪切破坏; (3)剪切过程中剪切面上的剪应力分布不均匀,剪切面积随剪切位移的增加而减小。

因此,直剪试验不宜作为深入研究土的抗剪强度特性的手段。

2. 三轴剪切试验三轴剪切试验所用的仪器是三轴剪力仪,有应变控制式和应力控制式两种。

前者操作较后者简单,因而使用广泛。

应变控制式三轴剪力仪的主要工作部分包括反压力控制系统、周围压力控制系统、压力室、孔隙水压力测量系统、试验机等。

图2为三轴剪力仪组成示意图。

图2 三轴剪力仪示意图三轴试验采用正圆柱形试样。

试验的主要步骤为:(1)将制备好的试样套在橡皮膜内置于压力室底座上,装上压力室外罩并密封;(2)向压力窀充水使周围压力达到所需的3σ,并使液压在整个试验过程中保持不变;(3)按照试验要求关闭或开启各阀门,开动马达使压力室按选定的速率上升,活塞即对试样施加轴向压力增量σ∆,13σσσ=+∆,如图3-39(a )所示。

假定试验上下端所受约束的影响忽略不计,则轴向即为大主应力方向,试样剪破面方向与大主应力作用面平面的夹角为f452ϕα=+,如图3 (b )所示。

混凝土抗剪强度测试方法与标准

混凝土抗剪强度测试方法与标准

混凝土抗剪强度测试方法与标准一、前言混凝土是建筑工程中常用的一种材料,其性能主要包括强度、耐久性、变形等指标。

其中,混凝土的抗剪强度是衡量其性能的重要指标之一。

本文主要介绍混凝土抗剪强度测试方法与标准。

二、混凝土抗剪强度的定义与意义1. 定义混凝土抗剪强度是指在剪切力作用下,混凝土抵抗破坏的能力。

其受到混凝土本身的强度、配合比、成分、构造等因素的影响。

2. 意义混凝土抗剪强度是建筑结构安全性的重要指标之一。

在实际工程中,混凝土的抗剪强度对于建筑物受力性能的改善、结构的抗震性能等方面具有重要的影响。

三、混凝土抗剪强度测试方法1. 直剪法直剪法是最常用的混凝土抗剪强度测试方法之一。

其测试原理是将混凝土试件置于直剪试验机上,施加垂直于两个剪切面的拉伸力,使试件发生剪切破坏。

直剪法测试结果可用于计算混凝土的抗剪强度。

2. 压剪法压剪法是另一种混凝土抗剪强度测试方法。

其测试原理是将混凝土试件置于压剪试验机上,施加垂直于试件两个剪切面的压缩力,使试件产生剪切破坏。

压剪法测试结果可用于计算混凝土的抗剪强度。

3. 倾斜剪切法倾斜剪切法是一种较为先进的混凝土抗剪强度测试方法。

其测试原理是将混凝土试件置于倾斜剪切试验机上,施加剪切力,并通过试件的变形情况计算其抗剪强度。

这种方法可以更加准确地测试混凝土的抗剪强度。

四、混凝土抗剪强度测试标准1. GB/T 50081-2002《混凝土力学性能、试验方法标准》该标准规定了混凝土抗剪强度测试的试验方法与要求,包括直剪法和压剪法。

该标准适用于一般混凝土和预应力混凝土的试验。

2. JGJ/T 23-2011《混凝土试验规程》该标准是中国建筑行业的强制性标准,对于混凝土抗剪强度测试提出了更为详细的要求。

该标准适用于建筑、道路、桥梁、隧道等工程中使用的混凝土。

3. ASTM C78-17《Standard Test Method for Flexural Strength ofConcrete (Using Simple Beam with Third-Point Loading)》该标准是美国材料和试验协会制定的混凝土抗剪强度测试标准,适用于混凝土的抗剪和抗弯强度测试。

抗剪强度得试验方法

抗剪强度得试验方法

第三节抗剪强度得试验方法一、直接剪切试验适用范围:室内测定土的抗剪强度,是最常用和最简便的方法仪器:直剪仪直剪仪分类:分应变控制式和应力控制式两种应变控制式直剪仪的试验方法简介:通过杠杆对土样施加垂直压力p后,由推动座匀速推进对下盒施加剪应力,使试样沿上下盒水平接触面产生剪切变形,直至剪破。

通常取四个试样,分别在不同σ下进行剪切,求得相应的τf。

绘制τf -σ曲线。

【讨论】直剪试验为何要取四个原状土样?破坏强度τf的判定:较密实的粘土及密砂土的τ-△l曲线具有明显峰值,如图中曲线1,其峰值即为破坏强度τf;对软粘土和松砂,其τ-△l曲线常不出现峰值,如图中曲线2,此时可按以剪切位移相对稳定值b点的剪应力作为抗剪强度τf。

按排水条件分:快剪(不排水剪)固结快剪(固结不排水剪)慢剪(排水剪)1、快剪(不排水剪)这种试验方法要求在剪切过程中土的含水量不变,因此,无论加垂直压力或水平剪力,都必须迅速进行,不让孔隙水排出。

适用范围:加荷速率快,排水条件差,如斜坡的稳定性、厚度很大的饱和粘土地基等。

2、固结快剪(固结不排水剪)试样在垂直压力下排水固结稳定后,迅速施加水平剪力,以保持土样的含水量在剪切前后基本不变。

试用范围:一般建筑物地基的稳定性,施工期间具有一定的固结作用。

3、慢剪(排水剪)土样的上、下两面均为透水石,以利排水,土样在垂直压力作用下,待充分排水固结达稳定后,再缓慢施加水平剪力,使剪力作用也充分排水固结,直至土样破坏。

适用范围:加荷速率慢,排水条件好,施工期长,如透水性较好的低塑性土以及再软弱饱和土层上的高填方分层控制填筑等等。

直剪仪特点:构造简单,试样的制备和安装方便,且操作容易掌握,至今仍被工程单 位广泛采用,。

【讨论】直剪仪的不足:①剪切破坏面固定为上下盒之间的水平面不符合实际情况,也即剪切面不一定是试样抗剪能力最弱的面;②试验中不能严格控制排水条件,不能量测土样的孔隙水压力的变化;③由于上下盒的错动,剪切面上的剪应力分布不均匀,而且受剪切面面积愈来愈小。

混凝土抗剪强度试验方法标准

混凝土抗剪强度试验方法标准

混凝土抗剪强度试验方法标准I. 简介混凝土是一种广泛应用的建筑材料,其抗剪强度是评估混凝土结构抗侧向力能力的重要指标。

因此,混凝土抗剪强度试验方法标准的制定对于保证混凝土结构的安全性具有重要意义。

本文将以国际通用的试验方法为基础,结合国内实际情况,提供一份全面详细的混凝土抗剪强度试验方法标准。

II. 试验前准备1.试验样品准备试验样品应在混凝土结构完成浇筑后24小时内进行采样。

采样时应避免损坏混凝土内部结构,采样样品应符合规定的尺寸和形状要求。

2.试验设备准备试验设备包括万能试验机、油压泵、压力计、切割工具、卡尺等。

3.试验环境准备试验环境应符合规定的温度、湿度和气压要求。

III. 试验步骤1.试验样品的准备将试验样品放置于试验台上,用卡尺测量其尺寸,并记录。

2.试验样品的切割用切割工具将试验样品沿着切割线均匀切割成两个平面。

切割应沿着样品长度方向进行,并注意不要损伤样品内部结构。

3.试验样品的固定将试验样品固定在试验机上,并调整试验机的压力计,使其与试验样品的切割面平行。

4.试验样品的加载用油压泵将试验样品加载到规定的载荷下,记录并计算载荷与样品的应力值。

5.试验样品的破坏在样品的最大载荷下,记录并计算样品的最大剪应力值。

6.试验结果的统计将试验结果进行统计分析,并计算出试验样品的平均剪应力值。

IV. 试验注意事项1.试验样品的尺寸和形状应符合规定要求。

2.试验设备应定期检查并进行维护。

3.试验过程中应注意试验环境的温湿度变化。

4.试验样品的切割应注意不损伤其内部结构。

V. 结论混凝土抗剪强度试验方法标准的制定对于保证混凝土结构的安全性具有重要意义。

本文提供了一份全面详细的试验方法标准,供相关领域的专业人士参考和使用。

在试验过程中应注意相关的注意事项,以确保试验结果的准确性和可靠性。

浅谈土及抗剪强度试验

浅谈土及抗剪强度试验

浅谈土的抗剪强度试验岩土工程中土体的破坏主要是剪切破坏,研究土的强度主要就是研究土的抗剪强度,土的抗剪强度是指土抵抗剪切破坏的极限强度,它在很大程度上决定了土的承载力,在建筑物地基设计之前必须测定土的抗剪强度指标(粘聚力c和内摩擦角φ),并据此计算地基的承载力和评价地基的稳定性。

土的抗剪强度指标是通过土工试验测得的,目前室内试验常用的方法是直接剪切试验和三轴压缩试验,野外试验常用的方法是十字板剪切试验和大型直剪试验。

下面就这几种试验方法进行较全面的分析和梳理。

一、室内试验:1、直接剪切试验:直剪试验是最早最简单目前使用最多的测定土的抗剪强度的试验方法。

直剪试验仪有应变控制式和应力控制式两种,一般用应变控制式,因为它能较准确地测定剪应力峰值且操作简便。

直剪试验一般用于测定细粒土的c 和φ及粒径小于2mm砂土的φ,通常每组取4个试样,在4种不同垂直压力(一般在100~400kPa)下进行剪切试验,测得剪应力与位移关系曲线,取曲线上的峰值剪应力(若无峰值取剪切位移达4mm时的强度值)作为该垂直压力下的抗剪强度,通过几个试样的抗剪强度确定强度包线求出c和φ。

直剪试验具有仪器简单、试样的制备和安装方便等优点;但仪器构造决定了试样不是沿土样中最薄弱的面破坏,剪切面上的剪应力分布不均匀,排水条件不能有效控制等,这些缺点使测得的指标不够理想,所以直剪试验多用于二三类普通工程。

直剪试验根据固结、排水和剪切速率等情况的不同又可分为以下5种不同的试验方法:①、快剪试验:适用于渗透系数小于10-6cm/s的细粒土,是在试样施加垂直压力后立即快速剪切,一般用0.8mm/min的速度在3~5分钟内剪损,目的是在剪切过程中尽量避免排水,使试验前后的含水率接近。

当地基土透水性较差排水不良时可用这种方法,但是测出的结果往往离散性较大。

②、固结快剪试验:是在试样上施加垂直压力待排水固结稳定后,再快速施加水平剪切力进行剪切,剪切过程跟快剪一样避免排水。

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第三节抗剪强度得试验方法一、直接剪切试验适用范围:室内测定土的抗剪强度,是最常用和最简便的方法仪器:直剪仪直剪仪分类:分应变控制式和应力控制式两种应变控制式直剪仪的试验方法简介:通过杠杆对土样施加垂直压力p后,由推动座匀速推进对下盒施加剪应力,使试样沿上下盒水平接触面产生剪切变形,直至剪破。

通常取四个试样,分别在不同σ下进行剪切,求得相应的τf。

绘制τf -σ曲线。

【讨论】直剪试验为何要取四个原状土样?破坏强度τf的判定:较密实的粘土及密砂土的τ-△l曲线具有明显峰值,如图中曲线1,其峰值即为破坏强度τf;对软粘土和松砂,其τ-△l曲线常不出现峰值,如图中曲线2,此时可按以剪切位移相对稳定值b点的剪应力作为抗剪强度τf。

按排水条件分:快剪(不排水剪)固结快剪(固结不排水剪)慢剪(排水剪)1、快剪(不排水剪)这种试验方法要求在剪切过程中土的含水量不变,因此,无论加垂直压力或水平剪力,都必须迅速进行,不让孔隙水排出。

适用范围:加荷速率快,排水条件差,如斜坡的稳定性、厚度很大的饱和粘土地基等。

2、固结快剪(固结不排水剪)试样在垂直压力下排水固结稳定后,迅速施加水平剪力,以保持土样的含水量在剪切前后基本不变。

试用范围:一般建筑物地基的稳定性,施工期间具有一定的固结作用。

3、慢剪(排水剪)土样的上、下两面均为透水石,以利排水,土样在垂直压力作用下,待充分排水固结达稳定后,再缓慢施加水平剪力,使剪力作用也充分排水固结,直至土样破坏。

适用范围:加荷速率慢,排水条件好,施工期长,如透水性较好的低塑性土以及再软弱饱和土层上的高填方分层控制填筑等等。

直剪仪特点:构造简单,试样的制备和安装方便,且操作容易掌握,至今仍被工程单 位广泛采用,。

【讨论】直剪仪的不足:①剪切破坏面固定为上下盒之间的水平面不符合实际情况,也即剪切面不一定是试样抗剪能力最弱的面;②试验中不能严格控制排水条件,不能量测土样的孔隙水压力的变化;③由于上下盒的错动,剪切面上的剪应力分布不均匀,而且受剪切面面积愈来愈小。

④试验时上下盒之间的缝隙中易嵌入砂粒,使试验结果偏大。

***以下为试验过程1、取样要求:用环刀取,环刀面积不小于30cm 2,环刀高度不小于2cm ,同一土样至少切取4个试样。

2、试验方法(1)快剪(q ):试样在垂直压力施加后立即进行快速剪切,试验全过程都不许有排水现象产生。

(2)固结快剪(cq ):试样在垂直压力下经过一定程度的排水固结后,再进行快速剪切。

(3)慢剪(s ):试样在垂直压力排水固结后慢慢的进行剪切,剪切过程中孔隙水可自由排出。

试验结果:一般情况下,快剪所得的ϕ值最小,慢剪所得的ϕ值最大,固结快剪居中。

3、指标计算直接剪切试验的结果用总应力法按库仑公式ϕστtg c f +=,计算抗剪强度指标。

用同一土试样切取不少于四个试样进行不同垂直压力作用下的剪切试验后,用相同的比例尺在坐标纸上绘制抗剪强度f τ与垂直压力P 的相关直线,直线交f τ轴的截距即为土的内聚力c ,直线倾斜角即为土的内摩擦角ϕ,相关直线可用图解法或最小二乘法确定。

4、残余抗剪强度(1)物理意义:土的剪应力~剪应变关系可分为两种类型:一种是曲线平缓上升,没有中间峰值,如松砂;另一种剪应力~剪应变曲线有明显的中间峰值,在超越峰值后,剪应变不断增大,但抗剪强度确下降,如密砂。

在粘性土中,坚硬的、超压密的粘土的剪应力~剪应变曲线常呈现较大峰值,正常压密土或软粘土则不出现峰值,或有很小的峰值。

超过峰值后,当剪应变相当大时,抗剪强度不再变,此时稳定的最小抗剪强度,称为土的残余抗剪强度;而峰值剪应变则称为峰值强度。

残余抗剪强度以下式表达。

r r fr tg c ϕστ+=式中:fr τ:土的残余抗剪强度(Kpa )r c :残余内聚力(一般r c ≈0)KPar ϕ:残余内摩擦角(º) σ :垂直应压力(Kpa )在进行滑坡的稳定性计算或抗滑计算时,土的抗剪强度的取值,一般需要考虑土的残余抗剪强度。

(2)试验方法一般采用排水反复直接剪切试验,剪切速率应低于0.02mm/min ,取土要求同上。

二、三轴剪切试验1、三轴试验的基本原理三轴剪切试验的原理是在圆柱形试样上施加最大主应力(轴向压力)1σ和最小主应力(周围压力)3σ。

保护其中之一(一般是3σ)不变,改变另一个主应力,使试样中的剪应力逐渐增大,直至达到极限平衡而剪坏,由此求出土的抗剪强度。

2、三轴试验方法(1)快剪(不固结不排水剪)UU试样在完全不排水条件下施加周围压力后,快速增大轴向压力到试样破坏。

控制方法:应变控制式。

(2)固结快剪(固结不排水剪)CU试样先在周围压力下进行固结,然后在不排水条件下快速增大轴向压力到试样破坏。

控制方法:应变控制式。

(3)慢剪(固结排水剪)CD试样先在周围压力下进行固结,然后继续在排水条件下缓慢增大轴向压力到试样破坏。

控制方法:应力控制式。

适用范围:室内测定土的抗剪强度,是最常用和最简便的方法仪器:三轴剪力仪三轴剪力仪分类:应变控制式和应力控制式两种三轴剪力仪组成:主要由压力室、加压系统和量测系统三大部分组成试验原理:先对土样施加周围压力,达到所需的σ3;逐渐施加轴向压力增量△σ,直至试样剪破。

轴向为大主应力方向,试样剪破面方向与大主应力作用平面的夹角为α f:σσσ∆+=31,2450ϕα+=f按试样剪破时的σ1和σ3作极限应力圆,它必与强度包线相切;三轴试验至少需要3~4个土样,分别在不同的周围压力σ3作用下进行剪切,得到3~4个不同的破坏应力圆,绘出各应力圆的公切线,由此求得抗剪强度指标c、ϕ值。

***三轴试验特点:优点:(1)试验中能严格控制试样排水条件及测定孔隙水压力的变化;(2)剪切面不固定;(3)应力状态比较明确(4)除抗剪强度外,尚能测定其它指标。

缺点:(1)操作复杂;(2)所需试样较多;(3)主应力方向固定不变,而且是再令'32σσ=的轴对称情况下进行的,与实际情况尚不能完全符合 3、试样控制(1)取土要求:试样制备的数量一般不少于4件。

(2)试样尺寸:4、指标计算将同一土样在不同应力条件下所测得的不少于4次的三轴剪切试样结果,分别绘制应3、三轴试验结果的整理和表达总应力法是用剪切面上的总应力来表示土的抗剪强度,即:φστtg f ⋅=+c有效应力法是用剪切面上的有效应力来表示土的抗剪强度,即:c tg f +⋅=φστ或c tg f '+'⋅'=φστ式中:φ,c 或φ',c '分别为有效内摩擦角和有效内聚力。

饱和土的抗剪强度与土受剪前在法向应力作用下的固结度有关。

而土只有在有效应力作用下才能固结。

有效应力逐渐增加的过程,就是土的抗剪强度逐渐增加的过程。

剪切面上的法向应力与有效应力之间有如下关系:u +'=σσ土的强度主要取决于有效应力大小,故抗剪强度的关系式中应反映有效应力σ'更为合适。

即:c tg u c tg f '+'⋅-='+'⋅'=φσφστ)(总应力法与有效应力法的优缺点:1.总应力法:优点:操作简单,运用方便。

(一般用直剪仪测定) 缺点:不能反映地基土在实际固结情况下的抗剪强度。

2.有效应力法:优点:理论上比较严格,能较好的反映抗剪强度的实质,能检验土体处于不同固结情况下的稳定性。

缺点:孔隙水压力的正确测定比较困难。

例1 进行土得三轴剪切试验,得到下表关系,求与这个土样有效应力相关得黏着力'c ,内摩擦角'φ。

(这个试验是按固结不排水试验进行的) 固结压力(kg/cm 2)侧压力(kg/cm 2)最大应力差(kg/cm 2) 最大应力差时的孔隙水压力(kg/cm 2)1.01.0 0.571 0.4902.0 2.0 1.101 0.9453.03.01.9381.282解:①侧压力3σ=1.0 Kg/cm 2时'1f σ=11u -σ=0.571+1.0-0.490=1.081(kg/cm 2)'3f σ=u -3σ=1.0-0.49=0.510 kg/cm 2②侧压力3σ=2.0 Kg/cm 2时'1f σ=11u -σ=1.101+2.0-0.945=2.156(kg/cm 2)'3f σ=u -3σ=2-0.945=1.055 kg/cm 2③侧压力3σ=3.0 kg/cm 2时'1f σ=11u -σ=1.938+3-1.282=3.656(kg/cm 2)'3f σ=u -3σ=3.0-1.282=1.718 kg/cm 2绘制莫尔应力图求得:0'=c (kg/cm 2)210'=φ例2 在饱和状态正常固结粘土上进行固结不排水的三轴压缩试验,得到如下值,当侧压力3σ=2.0 kg/cm 2时,破坏时的应力差5.331=-σσ kg/cm 2,孔隙水压力2/2.2cm kg u w =,滑移面的方向和水平面成60º。

求这时滑移面上的法向应力n σ和剪应力τ和'n σ,另外,试验中的最大剪应力及其方向怎样呢?解:根据在破坏时, 3σ=2.0 kg/cm 2,231/5.50.25.3cm kg =+=+∆=σσσ∵60=α∴求关于总应力的法向应力和剪应力τ 则:ασσσσσ2cos 223131-++=n875.2120cos 2.25.520.25.5=-++=n σ kg/cm 2 516.1120sin 2.25.52sin 231=-=-=ασστ kg/cm 2 有效应力如下:567.02.2875.2'=-=-=w n n u σσ kg/cm 2 另外,最大剪应力发生在和水平面成45º的方向 其大小为:75.12.25.5231max =-=-=σστ kg/cm 2三、无侧限抗压强度试验适用范围: 测定饱和软粘土的不排水强度仪器:应变控制式无侧限压缩仪试验原理:通过转轮对圆柱形试样施加垂直轴向压力,直至土样产生剪切破坏; 作出一个极限应力圆,03=σ,u q =1σ;【讨论】对于饱和软粘土,其强度包线近似于一水平线;ϕu =02uu f q c ==τ 试验特点:①仪器构造简单,操作方便;②可代替三轴试验测定饱和软粘土的不排水强度。

饱和粘性土的强度与土的结构有关,当土的结构遭受破坏时,其强度会迅速降低,工程上常用灵敏度S t 来反映土的结构受挠动对强度的影响程度。

'u ut q q S =式中 q u ――原状土的无侧限抗压强度,kPa ;q u '――重塑土(指在含水量和密度不变的条件下,使土的天然结构彻底破坏再重新制备的土)的无侧限抗压强度,kPa 。

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