土的剪切试验和强度指标
土力学直剪试验(完整报告-含实验数据、强度图)
直接剪切实验一、实验目的直接剪切实验是测定土的抗剪强度的一种常用方法，通常采用四个试样，分别在不同的垂直压力下，施加水平剪切力进行剪切，测出破坏时剪应力，然后根据库仑定律确定土的抗剪强度指标：内摩擦角φ和粘聚力c。
二、实验原理：土的破坏都是剪切破坏，土的抗剪强度是土在外力作用下，其一部分土体对于另一部分土体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度。
土体的一部分对于另一部分移动时，便认为该点发生了剪切破坏。
无粘性土的抗剪强度与法向应力成正比；粘性土的抗剪强度除和法向应力有关外，还决定于土的粘聚力。
土的摩擦角φ、粘聚力c是土压力、地基承载力和土坡稳定等强度计算必不可少的指标。
三、实验设备：1.应变控制式直剪仪：由剪切容器、垂直加压设备、水平力推力座、量力环等组成。
2.其它辅助设备：百分表、天平、环刀、秒表、饱和器、透水石、削土刀等。
四、实验步骤：1.按要求的干密度，称出一个环刀体积所需的风干试样。
本实验使用扰动土试样。
制备四份试样，在四种不同竖向压力下进行剪切试验。
2.取出剪切容器的加压盖及上部透水石，将上下盒对准，插入固定销。
3.将试样徐徐倒入剪切容器内，在试样面上依次放好透水石、加压盖、钢珠和加力框架。
4.徐徐转动手轮至量力环上的百分表长针微微转动为止，将百分表的长针调至零，即R=0。
5.在试样面上施加第一级垂直压力P=100kpa。
6.拔去固定销，以8s/r的均匀速率转动手轮，使试样在3--5分钟内剪破。
剪破标准：（1）当百分表读数不变或明显后退，(2)百分表指针不后退时，以剪切位移为4mm对应的剪应力为抗剪强度，这时剪切至剪切位移达6mm时才停止剪切。
7.卸除压力，取下加力框架、钢珠、加压盖等，倒出试样，刷净剪切盒。
8.重复2-7步骤，改变垂直压力，使分别为200、300、400kpa进行试验。
五、数据分析：14 94.8 185.2 234.15616 96.8 223.2 239.09618 97.6 262.4 241.07220 97.6 302.4 241.07222 97.6 342.4 241.07224 97.6 382.4 241.07226 97.6 422.4 241.072剪切位移为4mm时对应的剪应力（kpa）即抗剪强度如下表：100 61.26200 121.03300 181.79400 241.07由图可知：抗剪强度指标：C=10，φ=31.2THANKS !!!致力为企业和个人提供合同协议，策划案计划书，学习课件等等打造全网一站式需求欢迎您的下载，资料仅供参考。
土的经验参数(物理指标、压缩、变形模量、剪切强度)
有关土的经验参数一、原状土物理性质指标变化范围原状土物理性质指标变化范围，见表3-3-28。
注：粘砂土3＜I p≤7；砂粘土7＜I p≤17二、土的平均物理、力学性质指标，见表3-3-29。
土的平均物理、力学性质指标，见表3-3-29。
注：①平均比重采取：砂——2.66；粘砂土——2.70；砂粘土——2.71；粘土——2.74；②粗砂和中砂的E 0值适用于不均匀系数C u = = 3者，当C u ＞5时应按表中所列值减少 。
C u为中间值时E 0 值按内插法确定；③对于地基稳定计算，采用人摩擦角φ的计算值低于标准值2°。
1060d d 32三、土的压缩模量一般范围值土的压缩模量一般范围值，见表3-3-3-。
注：砂粘土7＜I p≤7；粘土I p＞17四、粘性土剪强度参考值粘性土抗剪强度参考值，见表3-3-31。
注：粘砂土3＜I p≤7；砂粘土7＜I p≤7；粘土I p＞17五、土的侧压力系数（ξ）和泊松比（u）参考值注：粘土I p＞17；粉质粘土10＜I p≤17；I p≤10五、变形模量于压缩模量的关系变形模量E0是指土体在无侧限条件下应力与应变之比，其中的应变包含弹性应变和塑性应变两部分。
因此，变形模量较弹性模量E小，通常在土与基础的共同作用分析中用变形模量E。
变形模量一般是通过现场载荷试验确定，一些地方通过静力触探、标贯试验与变形模量建立了经验公式。
压缩模量Es是在侧限条件下应力与应变的比值，是通过室内试验获取的参数。
两者的关系：对于软土E0近似等于Es；较硬土层，E0=βEs，β=2～8，土愈坚硬，倍数愈大。
土室内剪切试验及抗剪强度分析
土的室内剪切试验及抗剪强度分析摘要：通过对土工试验中直接剪切试验与三轴压缩试验所测得的抗剪强度进行对比与分析，指出三轴压缩试验提供的数据更为准确可靠，为工程技术人员使用抗剪强度指标提供了依据，从而对工程不同的要求提出不同的试验方法。
关键词：抗剪强度；直接剪切试验；三轴压缩试验中图分类号： tg333.2+1 文献标识码： a 文章编号：1 概述土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限抵抗能力，其数值等于剪切破坏时滑动面上剪应力，是土的重要力学性质指标之一。
许多建筑物地基的破坏、人工或自然斜坡的滑动以及挡土墙移动或倾倒等，都是由于土内的剪应力超过其本身的抗剪强度而引起的。
因此，研究土的强度特性，主要是研究土的抗剪性。
土是由固体颗粒组成的，土粒间的连结强度远远小于土粒本身的强度，在剪应力作用下，多数土体发生的剪切破坏，并不是土粒本身的破坏，而是土粒间发生相互错动，引起土的一部分相对另一部分沿着某个面发生与剪切方向一致的滑动。
抗剪强度由土颗粒之间的内摩擦角φ以及由胶结物和束缚水膜的分子引力所产生的粘聚力 c两个参数组成。
在计算承载力、评价地基稳定性以及计算挡土墙的土的压力时，都要用到抗剪强度指标。
偏高或偏低的估计土的抗剪强度，都会给工程带来破坏和浪费。
因此，提供准确可靠的抗剪强度指标、合理地使用抗剪强度指标在工程上具有重要意义。
2 土的抗剪强度的测定测定土的抗剪强度的试验主要是模拟土剪切破坏时的应力和工作条件，利用室内或现场仪器进行土的剪切试验。
室内常用的有直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验；现场原位测试有十字板剪切试验、现场直接剪切试验等。
选择不同的试验方法所测的抗剪强度各不相同。
本文主要针对土的直接剪切试验的三种方法及快剪试验与不固结不排水（uu）试验两种方法测得的抗剪强度指标进行对比分析。
2.1 直接剪切试验目前，直接剪切试验国内多采用四联应变控制式直剪仪。
该仪器构造简单，操作方便，易于掌握。
土力学直剪试验(完整报告-含实验数据、强度图)
土力学直剪试验(完整报告-含实验数据、强度图)直接剪切实验一、实验目的直接剪切实验是测定土的抗剪强度的一种常用方法，通常采用四个试样，分别在不同的垂直压力下，施加水平剪切力进行剪切，测出破坏时剪应力，然后根据库仑定律确定土的抗剪强度指标：内摩擦角φ和粘聚力c。
二、实验原理：土的破坏都是剪切破坏，土的抗剪强度是土在外力作用下，其一部分土体对于另一部分土体滑动时所具有的抵抗剪切的极限强度。
土体的一部分对于另一部分移动时，便认为该点发生了剪切破坏。
无粘性土的抗剪强度与法向应力成正比；粘性土的抗剪强度除和法向应力有关外，还决定于土的粘聚力。
土的摩擦角φ、粘聚力c是土压力、地基承载力和土坡稳定等强度计算必不可少的指标。
三、实验设备：1.应变控制式直剪仪：由剪切容器、垂直加压设备、水平力推力座、量力环等组成。
2.其它辅助设备：百分表、天平、环刀、秒表、饱和器、透水石、削土刀等。
四、实验步骤：1.按要求的干密度，称出一个环刀体积所需的风干试样。
本实验使用扰动土试样。
制备四份试样，在四种不同竖向压力下进行剪切试验。
2.取出剪切容器的加压盖及上部透水石，将上下盒对准，插入固定销。
3.将试样徐徐倒入剪切容器内，在试样面上依次放好透水石、加压盖、钢珠和加力框架。
4.徐徐转动手轮至量力环上的百分表长针微微转动为止，将百分=0。
表的长针调至零，即R5.在试样面上施加第一级垂直压力P=100kpa。
6.拔去固定销，以8s/r的均匀速率转动手轮，使试样在3--5分钟内剪破。
剪破标准：（1）当百分表读数不变或明显后退，(2)百分表指针不后退时，以剪切位移为4mm对应的剪应力为抗剪强度，这时剪切至剪切位移达6mm时才停止剪切。
7.卸除压力，取下加力框架、钢珠、加压盖等，倒出试样，刷净剪切盒。
8.重复2-7步骤，改变垂直压力，使分别为200、300、400kpa进行试验。
五、数据分析：垂直压力(KPa ) 手轮转数钢环读数(0.01mm)剪切位移(0.01mm)剪应力(KPa)10 00 0 0 02 16.0 24.0 39.520 4 21.0 59.0 51.870 6 23.0 97.0 56.810 8 24.0 136.0 59.280 10 24.8 175.2 61.256 12 24.8 215.2 61.256 14 24.8 255.2 61.256 16 24.7 295.3 61.009 18 24.8 335.2 61.256 20 24.8 375.2 61.256 22 24.8 415.2 61.256 24 24.8 455.2 61.2562000 0 0 02 20.0 20.0 49.400 4 32.0 48.0 79.040 6 38.2 81.8 94.354 8 42.0 118.0 103.740 10 47.0 153.0 116.090 12 49.0 191 121.030 14 49.1 230.9 121.277 16 49.1 270.9 121.277 18 49.1 310.9 121.277 20 49.0 351 121.030 22 49.0 391 121.030 24 49.0 431 121.0303000 0 0 02 25.0 15 61.750 4 42.0 38 103.740 6 52.2 67.8 128.934 8 57.8 102.2 142.766 10 62.6 137.4 154.62212 67.0 173 165.490 14 69.0 211 170.430 16 72.0 248 177.840 18 73.3 286.7 181.051 20 73.6 326.4 181.792 22 73.6 366.4 181.792 24 73.5 406.5 181.545 26 73.6 446.4 181.7924000 0 0 02 28.0 12.0 69.160 4 52.0 28.0 128.440 6 69.2 50.8 170.924 8 80.2 79.8 198.094 10 89.0 111 219.830 12 90.8 149.2 224.276 14 94.8 185.2 234.156 16 96.8 223.2 239.096 18 97.6 262.4 241.072 20 97.6 302.4 241.072 22 97.6 342.4 241.072 24 97.6 382.4 241.072 26 97.6 422.4 241.072剪切位移为4mm时对应的剪应力（kpa）即抗剪强度如下表：100 61.26200 121.03300 181.79400 241.07由图可知：抗剪强度指标：C=10，φ=31.2。
土的抗剪强度
土的抗剪强度土是一种常见的地质材料，在工程领域中具有广泛的应用。
土的力学特性对于土工工程和地基基础设计至关重要，而土的抗剪强度是其中一个重要的参数。
本文将探讨土的抗剪强度及其影响因素。
一、土的抗剪强度定义土的抗剪强度是指土壤在受到剪切力作用下所能承受的最大抵抗力。
土体在受到剪切力作用时，由于土颗粒间的摩擦和颗粒之间的内聚力效应，会产生一定的抵抗力。
二、土的内摩擦角和剪切强度土体的内摩擦角是一个重要的参数，它是衡量土壤颗粒间摩擦性质的指标，也是土壤抗剪强度的决定因素之一。
内摩擦角越大，土壤的抗剪强度就越大。
影响土体内摩擦角的主要因素有：土壤类型、土壤颗粒形状和大小、土壤颗粒间的渗透性以及土壤含水量等。
三、土的抗剪强度测试方法为了确定土的抗剪强度，常用的测试方法包括直剪试验和三轴试验。
直剪试验是将土样切割成适当的几何形状，并在实验设备中施加剪切力来测定土体的抗剪强度。
通过测定土样的应力-应变关系，可以得出土体的内摩擦角和剪切强度。
三轴试验则是模拟土体在不同应力状态下受到剪切力的情况，通过施加正应力和剪应力，测定土样的应力-应变关系，并计算出土的抗剪强度参数。
四、影响土的抗剪强度的因素除了土壤的内摩擦角外，还有其他因素会对土的抗剪强度产生影响。
以下是几个主要因素：1. 土壤类型：不同类型的土壤具有不同的颗粒组成和结构，因此其抗剪强度也会有所不同。
比如粘性土的抗剪强度通常较高，而砂土的抗剪强度较低。
2. 含水量：土壤含水量的变化直接影响土的抗剪强度。
适量的含水量可以增强土体的内聚力，从而提高土的抗剪强度。
然而，过多或过少的水分都会降低土的抗剪强度。
3. 土壤结构：土壤颗粒之间的间隙和排列方式会影响土的抗剪强度。
紧密的土体结构通常具有较高的抗剪强度，而疏松的结构则具有较低的抗剪强度。
4. 渗透性：土壤的渗透性对于土体的抗剪强度也有影响。
渗透性较好的土壤能够有效排水，减少孔隙水压，进而提高土的抗剪强度。
五、土的抗剪强度在工程中的应用土的抗剪强度是土工工程设计中必须考虑的一个重要参数。
土力学基础土的强度
土力学基础土的强度土力学是研究土体及其与外界作用的力学科学。
在土力学中，土体的强度是一个关键问题，因为土体强度的大小决定了土体受力的能力，也影响了土体的稳定性和耐久性。
土的强度是指土体在承受外力作用下的抗力大小，包括抗拉强度、抗压强度、抗剪强度等多种强度。
本文将主要探讨土力学中的土的强度问题，介绍土的强度分类及其测试方法。
土的强度分类1.抗拉强度：土的抗拉强度是指土体在拉伸方向上抵抗破坏的能力。
一般来说，土的抗拉强度很小，常常被忽略不计。
2.抗压强度：土的抗压强度是指土体承受压力时的抗力大小。
抗压强度是一种非常重要的土的强度指标，是土力学中最常用的强度参数之一。
抗压强度测定方法包括直接试验方法和间接试验方法。
3.抗剪强度：土的抗剪强度是指土在切割面上的抗力大小。
抗剪强度通常是土力学中最为关键的强度参数之一，因为它常被用于计算土体的稳定性。
抗剪强度的测定方法包括直接试验方法和间接试验方法。
土的强度测试方法1.直接试验方法：直接试验法是指通过对土样进行直接加载的测试方法，通常用于测量土的抗压强度和抗剪强度。
直接试验方法包括单轴压缩试验、剪切试验、直接拉伸试验等。
2.间接试验方法：间接试验法是利用搭载在土体表面或内部的传感器来测量土体内应力状态，从而推算出土体的抗力大小。
常用的间接试验方法包括探针法、压力板载荷试验法、平板载荷试验法等。
土的强度是反映土体力学性质的重要指标。
对于土的工程应用，合理地测量和判断土的强度将对工程的施工质量和安全性产生重大影响。
因此，在测试土的强度时，需要严格遵循相关的测试规程，在测试结果出现误差时及时进行数据分析和处理，以保证测试的准确性。
同时，在实际工程中应根据土的强度特性选择适当的土方施工工艺和土结构物设计方案，以确保工程的土体稳定和安全运行。
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。
土的强度指标
土的强度指标
土的强度指标主要有以下几个：
1. 压缩强度：指土在受到垂直于其表面方向的压载作用下的抵抗能力，通常使用标准圆柱体试件进行测定。
2. 剪切强度：指土在受到切应力作用下的抵抗能力，通常使用剪切盒试件进行测定。
3. 抗拉强度：指土在受到拉应力作用下的抵抗能力，通常使用拉伸试验机进行测定。
4. 拔起强度：指土在受到垂直于地面方向的拔起力作用下的抵抗能力，通常使用静拉拔试验机进行测定。
5. 硬度：指土的表面坚硬程度，通常使用硬度计进行测定。
6. 动弹性模量：指土在受到动荷载作用下的变形抵抗能力，通常使用动三轴试验机进行测定。
7. 压缩模量：指土在受到压缩应力作用下的单位应变下的抗力能力，通常使用三轴试验机或普通压缩试验机进行测定。
8. 泊松比：指土在受到垂直于应力方向的侧向应变与沿应力方向的纵向应变之比，通常使用三轴试验机等进行测定。
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工程常识之
土的剪切试验和强度指标
1、直接剪切试验
在直剪仪中分别施加不同竖向压力，然后分别对施加水平剪切力进行剪切，求得破坏时的剪应力τ，根据库仑定律确定土的抗剪强度参数：内摩擦角ψ和黏聚力c。
试验方法分三种：
（1）快剪Q（Quick shear）：在试样上施加垂直压力后，立即加水平剪切力。
在整个试验中，不允许试样的原始含水率有所改变（试样两端敷以隔水纸），即在试验过程中孔隙水压力保持不变（3~5min内剪坏）。
对透水性强的土（渗透系数大于10-6cm/s）不适用。
（2）固结快剪CQ（Consolidation Quick shear）：在垂直压力下土样完全排水固结稳定后，以很快速度施加水平剪力。
在剪切过程中不允许排水（规定在3~5min内剪坏）。
得到的强度指标适用于总应力法。
（3）慢剪S（Slow shear）：在加垂直荷重后，使其充分排水（试样两端敷以滤纸），在土样达到完全固结时，再加水平剪力；每加一次水平剪力后，均需经过一段时间，待土样因剪切引起的孔隙水压力完全消失后，再继续加下一次水平剪力。
得到的强度指标适用于有效应力法。
上述三种试验方法的受力条件不同，所得抗剪强度值也不同。
因此，必须根据土所处的实际应力情况来选择试验方法。
2、三轴剪切试验
在三轴仪中，分别在不同的恒定周围压力（即小主应力）下，施加轴向压力（即产生主应力差-），进行剪切直至破坏，然后根据摩尔-库伦理论确定土的抗剪强度参数：内摩擦角ψ和黏聚力c。
试验方法分三种：
（1）不固结不排水剪UU（Unconsolidation Undrained）：试样在施加周围压力和随后施加轴向压力力直至剪坏的整个试验过程中都不允许排水，这样从开始加压直至试样剪坏，土中的含水量始终保持不变，孔隙水压力也不可能消散，可以测得总应力抗剪强度指标c u，φu。
（2）固结不排水剪CU（Consolidation Undrained）：试样在施加周围压力时，允许试样充分排水，待固结稳定后，再在不排水的条件下施加轴向压力，直至试样剪切破坏，同时在受剪过程中测定土体的孔隙水
压力，可以测得总应力抗剪强度指标c cu，φcu和有效应力抗剪强度指标c’，φ’。
图中可知（φ’大于φcu，c’小于 c cu）
（3）固结排水剪CD（Consolidation Drained）：试样先在周围压力下排水固结，然后允许试样在充分排水的条件下增加轴向压力直至破坏，同时在试验过程中测读排水量以计算试样体积变化，可以测得有效应力抗剪强度指标c d，φd。
3、两种试验方法对比
试验方法直接剪切试验三轴剪切试验
优点设备简单、操作容易；试验
过程快速；记录后处理方
便。
克服直剪试验缺点。
缺点排水程度靠“快、慢”控制，
不排水难以做到；试验过程
中不能测量孔隙水压力；小
主应力假定为零，预定剪切
面与实际应力状态差别较
大；试验过程中有效面积减
小，剪应力分布不均，预定
破坏面不一定是最弱面。
设备、操作复杂；记
录繁琐，后处理工作
量大。
4、十字板剪切试验
十字板剪切试验是一种用十字板测定饱和软粘性土不排水抗剪强度和灵敏度的试验，属于土体原位测试试验的一种。
它是将十字板头由钻孔压入孔底软土中，以均匀的速度转动，通过一定的测量系统，测得其转动时所需之力矩，直至土体破坏，从而计算出土的抗剪强度。
由十字板剪力试验测得之抗剪强度代表孔内土体的天然强度（天然固结不排水抗剪强度）。