地基土抗剪强度指标C φ值的确定
土的抗剪强度指标与主要因素_张金贵
伏、抗病最终达到增产的效果。 三、２００７年试验田不同处理的产量对比数据 （ 表二） 分析： 一是， 从上述数据中不难看出， 品种的选择非
常重要， 想要单本高产必须选用晚熟分蘖性强的高产品 种 ， 华育５号 比 空育１３１每 公 顷增 产２ ０００公 斤左 右 ； 二 是 ， 运用小苗插秧一定要选早熟品种， 达到安全稳产； 三是， 单 本 插 秧 深 度 一 定 要 保 证 在１～２ ｃｍ之 间 ， 过 深 影 响 低 位 分蘖， 减产巨大。
剪切面上总应力等于有效应力与孔隙 水压力之和。孔隙水压力由于作用在 土中自由水上， 不会产生土粒之间的 内磨擦力， 只有作用在土的颗粒骨架 上的有效应力， 才能产生土的内磨擦 强度。
因此， 同一种土， 如试验条件不 同， 即使剪切面上的总应力相同， 也 会因土中孔隙水是否排出与排出的程 度， 即有效应力的数值不同， 使试验 结果的抗剪强度不同。因而在土工程 设计中所需要的强度指标试验方法必
须与现场的施工加荷实际相符合。目 前， 有的地方为了近似模拟土体在现 场可能受到的受剪条件， 而把剪切试 验按固结和排水条件的不同， 分为不 固结不排水剪、固结不排水剪和固结 排水剪３种基本试验类型。但是直剪 仪的构造却无法做到任意控制土样是 否排水。绥棱县的一些工程则通过采 用了不同的加荷速率来达到排水控制 的要求， 即采用快剪、固结快剪和慢 剪３ 种方法， 这３种方法给水利施工带 来了极大的好处。!
１１ ３ １８ １８ ８４ ４３２ ８８ ７８ ８９ ２５ １．５５ １１ ２．９ １８ １８ ８０ ３０６ ７８ ７２ ９２ ２６ １．１２ １２ ３ １８ ５４ ８４ ４６７ ８０ ７４ ８２ ２５ １．６ １１ ３ １８ ５４ ８０ ４４７ ８２ ７４ ９０ ２６ １．６５ １６ ５．２ １８ １８ ８４ ５６０ ９２ ８２ ８９ ２５ ２．１ １６ ５ １８ １８ ８０ ３９６ ８３ ７８ ９３ ２６ １．５８ １５ ５．２ １８ ５４ ８４ ４８１ ８５ ７６ ８９ ２５ １．７ １５ ５ １８ ５４ ８０ ４３２ ８４ ７４ ９２ ２６ １．５２
土的抗剪强度 粘聚力和内摩擦角
土的抗剪强度--粘聚力和内摩擦角内摩擦角与黏(内)聚力:土的抗剪强度由滑动面上土的黏聚力〈阻挡剪切)和土的内摩阻力两部分组成。
内摩擦角大小取决于土粒间的摩阻力和连锁作用,内摩擦角反映了土的摩阻性质。
黏聚力是黏性土的特性指标,黏聚力包括土粒间分子引力形成的原始黏聚力和土中化合物的胶结作用形成的固化黏聚力。
因而内摩擦角与黏聚力是土抗剪强度的两个力学指标。
土的抗剪强度指土对剪切破坏的极限抵抗能力，土体的强度问题实质是土的抗剪能力问题。
土的抗剪强度指标——内摩擦角φ、黏(内)聚力Cφ——土的内摩擦角（°）C——土的粘聚力（KPa）φ、C与土的性质有关，还与实验方法、实验条件有关。
因此，谈及强度指标时，应注明它的试验条件。
（直剪实验、三轴剪切试验等）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。
）：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①土的抗剪强度（τf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，粘性土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。
最新地基土抗剪强度指标Cφ值的确定
地基土抗剪强度指标Cφ值的确定地基土抗剪强度指标C、φ值的确定1. 抗剪强度的物理意义及基本理论土在外力作用下在剪切面单位面积上所能承受的最大剪应力称为土的抗剪强度。
土的抗剪强度是由颗粒间的内摩察力以及由胶结物和水膜的分子引力所产生粘聚力共同组成。
在法向应力不大时，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。
S=c+σtanφ2. 抗剪强度的试验方法2.1室内剪切试验包括直接剪切试验和三轴剪切试验，主要适用于粘性土和粉土，砂土可按要求的密度制备土样。
2.2 除土工试验以外其他确定抗剪强度C、Φ值的方法2.2.1 根据原位测试数据确定抗剪强度C、Φ值的经验方法(1) 动力触探沈阳地区《建筑地基基础技术规范》（DB21-907-96）资料（深度范围不大于15m）砂土、碎石土内摩察角标准值Φk(2) 标准贯入试验国外砂土N与Φ的关系经验关系式主要有Dunhan、大崎、Peck、Meyerhof等研究的经验公式，见《工程地质手册》（第四版）P193。
经试算（详见国外砂土标贯击数N与内摩察角Φ的关系（按公式计算））采用Φ值进行承载力特征值f ak计算时，对于粉、细砂采用Φ=（12N）0.5+15，对于中、粗、砾砂采用Φ=0.3N+27计算出的数值实际能较为吻合（N为经杆长修正后的标贯击数）。
根据计算成果，N与Φ的对应关系见下表：N与内摩察角Φ（度）的经验关系表(3) 静力触探试验《工程地质手册》（第四版）P210，砂土的内摩察角可根据静力触探参照下表取值。
砂土的内摩察角Φ2.4.2 根据现场剪切试验确定抗剪强度C、Φ值该方法成本较高，一般很少采用，主要用于场地稳定性评价，见《工程地质手册》（第四版）P234。
粗粒混合土的抗剪强度C、Φ值通过现场剪切试验确定。
3. 岩土体抗剪强度指标的经验数据3.1 土的抗剪强度指标经验数据(1) 砂土的内摩察角与矿物成分和粒径的关系(2) 不同成因粘性土的力学性质指标3.2 岩石的抗剪强度指标经验数据3.3 岩石结构面的抗剪强度指标经验数据(1)岩体结构面的抗剪强度指标宜根据现场原位试验确定。
对于c,φ值的讨论和认识
收稿日期：２０１８０８０９ 作者简介：谢 潇（１９９２），女，硕士
第２０４４１卷８年第１２０９期月 谢 潇：对于 ｃ，φ值的讨论和认识１ 内部因素
影响 ｃ，φ值的内部因素包括土体的含水率、干密度、结构、颗 粒形状、级配、矿物成分等。
（１．陕西省土地工程建设集团责任有限公司，陕西 西安 ７１００７５； ２．陕西地建土地工程技术研究院有限责任公司，陕西 西安 ７１００７５； ３．国土资源退化及未利用土地整治工程重点实验室，陕西 西安 ７１００７５； ４．陕西省土地整治工程技术研究中心，陕西 西安 ７１００７５）
摘 要：粘聚力 ｃ和内摩擦角 φ是岩土体的两个非常重要的参数，在工程设计中得到了广泛的应用。ｃ，φ分别代表着岩土体的摩
２．２ 三轴剪切试验
三轴剪切试验即三轴压缩实验，三轴仪组成见图 ３。据固结
和排水条件的差异，试验可分为以下三种： 不固结水排水剪试验（ＵＵ）：试验过程中，关闭压力室的排水
阀门，保持 没 有 水 排 出，可 测 得 孔 压 的 变 化。固 结 不 排 水 试 验
土体含水率发生 变 化，会 使 得 结 合 水 膜 厚 度 发 生 变 化，并 且 对颗粒之间的摩擦强度有影响。当土体含水率增大时，结合水膜 增厚，同时减小土 颗 粒 之 间 的 摩 擦。据 以 往 的 研 究 成 果，随 着 含 水率的增大，粘聚力和内摩擦角均呈减小的趋势。且含水率对粘 聚力的影响明显，对内摩擦角的影响较小［３］。
擦强度和粘结强度，虽然这两个参数是由试验得出的曲线人为定义的，但土的粘结强度和摩擦强度是真实存在的，因而这两个参
数具有其实际意义。从 ｃ，φ的含义、确定方法、影响因素和两者之间的联系对土体的粘聚力和内摩擦角进行了讨论。
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。
土力学 土的抗剪强度
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各种破坏准则
土质学与土力学
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库仑定律（剪切定律）
1776年，库仑根据砂土剪切试验得到如下曲线，后推到粘性土中
f
砂土
f
c
粘土
土质学与土力学
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库仑定律说明： 砂土
（1）土的抗剪强度由土的内摩擦力和内聚 力两部分组成； （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 tan ； （3）表征抗剪强度指标：土的内摩擦角φ 和内聚力c。
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3 1
土质学与土力学
莫尔理论的缺点：
忽略了中间主应力σ2的影响。 为了消除或弥补这种缺陷，可考虑采用下面的形式：
1 2 1 2 sin 2c cos 2 2 2 3 2 2 2 2 3
按 试 验 仪 器 分Fra bibliotek土质学与土力学
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土的抗剪强度试验—直接剪切试验
试验仪器：直剪仪（应力控制式，应变控制式）
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土质学与土力学
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土质学与土力学
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直接剪切试验
在法向应力作用下，剪应力与剪切位移关系曲线如图所示，可以显 示出峰值强度和残余强度。 a
高速：最大运动速度可达30cm/s 高压：最大压力可达500kPa
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土力学剪切力与量力环计算公式
土力学剪切力与量力环计算公式土的抗剪强度计算公式是什么？土的抗剪强度计算公式是：其中φ为内摩擦角，c为土的粘聚力。
在以土的抗剪强度为纵坐标、剪切破坏面上的法向应力为横坐标的坐标系中，土的抗剪强度包线对横坐标轴的倾角。
通常以φ表示，即内摩擦角，是土的抗剪强度参数之一，其值与土的初始孔隙比、土粒形状、土的颗粒级配和土粒表面的粗糙度等因素有关。
可由土的直接剪切试验或三轴压缩试验测定，根据不同的试验方法和分析方法可得出总应力内摩擦角和有效应力内摩擦角。
土的抗剪强度的影响因素主要有土的组成、土的密实度和含水量、以及所受的应力状态等。
扩展资料一般认为，有效应力强度指标宜用于分析地基的长期稳定性，而对于饱和软粘土的短期稳定间题，则宜采用不固结不排水试验或快剪试验的强度指标。
一般工程问题多采用总应力分析法，其指标和测试方法的选择大致如下：若建筑物施工速度较快，而地基土的透水性和排水条件不良时，可采用不固结不排水试验或快剪试验的结果。
如果地基荷载增长速率较慢，地基土的透水性不太小（如低塑性的粘土）以及排水条件又较佳时（如粘土层中夹砂层），则可以采用固结排水试验和慢剪试验指标；如果介于以上两种情况之间，可用固结不排水或固结快剪试验结果。
由于实际加荷情况和土的性质是复杂的，而且在建筑物的施工和使用过程中都要经历不同的固结状态，因此，在确定强度指标时还应结合工程经验。
常规试验方法所得到的非饱和压实土抗剪强度指标是综合的指标，其中包含了试验时不饱和状态对抗剪强度指标的贡献。
含水状态变化对压实土抗剪强度指标具有显著的影响，设计时必须充分考虑压实土含水状态变化来选取合理的抗剪强度指标。
其机理可用非饱和土理论解释；基质吸力对吸附强度的影响是非线性的。
土木考研土力学第五章公式推导：抗剪强度理论由于土的材料性质，我们知道，土的强度只指抗剪强度，土的强度理论就是抗剪强度理论，抗剪强度与许多土力学问题有关，是非常重要的一章，而这一章也是考试的重难点。
土力学之土的抗剪强度及其参数确定
土力学之土的抗剪强度及其参数确定土的抗剪强度是土力学中的重要参数之一，用于描述土体抵抗剪切应力的能力。
土的抗剪强度参数的确定需要考虑土体的物理性质、结构特征以及应力应变关系等因素。
一、土的抗剪强度的定义及简述土的抗剪强度是指在外部施加作用力（剪切应力）下，土体抵抗变形产生的剪切应变的能力。
一般来说，土体内的剪切应力可被分为两个分量：正应力（垂直于剪切面的作用力）和剪应力（平行于剪切面的作用力）。
土体的抗剪强度可以用剪应力与正应力的比值来表示。
土的抗剪强度可通过下列几种方式进行确定：1.直剪试验：直剪试验是最常用的测试土体抗剪强度的方法之一、在直剪试验中，通过施加垂直和平行剪切面的正应力，在一定的剪切速率下测量剪切应力与正应力的关系。
通过实验数据可以得到土体的抗剪强度参数。
2.土压力计试验：通过在土体中插入测量设备，如土压力计、陀螺式测斜仪等，测量垂直于剪切面的正应力和剪应力，从而计算土体的抗剪强度。
3.环剪试验：环剪试验是一种应用于饱和土的试验方法，通过测量环剪试件在应变恢复下的剪应力和正应力，计算土体的抗剪强度。
4.塑性指数试验：土体的塑性指数试验也可以用来间接推算土的抗剪强度。
通过测量土体在不同水分含量下的变形特性，计算土壤塑性指数，从而得知土的剪切强度。
二、土的抗剪强度参数的确定土的抗剪强度参数包括内摩擦角（φ）和剪切强度指数（C）。
内摩擦角是衡量土体粒子内摩擦阻力的参数，剪切强度指数是衡量土体的整体抗剪强度的参数。
内摩擦角的确定可以通过直剪试验等实验方法得到。
在直剪试验中，通过分析剪切应力与正应力之间的关系，可以得到剪切线斜率的正切值，即为内摩擦角的正切值。
内摩擦角的具体数值可以根据土壤类型和试验条件进行确定。
剪切强度指数是一个比较复杂的参数，通常需要通过直剪试验等实验方法来测定。
在直剪试验中，通过测量不同正应力下的剪应力和正应力的关系，可以计算出剪切强度指数。
剪切强度指数的具体数值也需要根据具体的试验条件来确定。
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地基土抗剪强度指标C、φ值的确定
1. 抗剪强度的物理意义及基本理论
土在外力作用下在剪切面单位面积上所能承受的最大剪应力称为土的抗剪强度。
土的抗剪强度是由颗粒间的内摩察力以及由胶结物和水膜的分子引力所产生粘聚力共同组成。
在法向应力不大时，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。
S=c+σtanφ
2. 抗剪强度的试验方法
2.1室内剪切试验
包括直接剪切试验和三轴剪切试验，主要适用于粘性土和粉土，砂土可按要求的密度制备土样。
2.2 除土工试验以外其他确定抗剪强度C、Φ值的方法
2.2.1 根据原位测试数据确定抗剪强度C、Φ值的经验方法
(1) 动力触探
沈阳地区《建筑地基基础技术规范》（DB21-907-96）资料（深度范围不大于15m）
砂土、碎石土内摩察角标准值Φ
k
(2) 标准贯入试验
国外砂土N与Φ的关系经验关系式主要有Dunhan、大崎、Peck、Meyerhof等研究的经验公式，见《工程地质手册》（第四版）P193。
经试算（详见国外砂土标贯击数
计算时，对于N与内摩察角Φ的关系（按公式计算））采用Φ值进行承载力特征值f
ak
粉、细砂采用Φ=（12N）0.5+15，对于中、粗、砾砂采用Φ=0.3N+27计算出的数值实际能较为吻合（N为经杆长修正后的标贯击数）。
根据计算成果，N与Φ的对应关系见下表：
N与内摩察角Φ（度）的经验关系表
(3) 静力触探试验
《工程地质手册》（第四版）P210，砂土的内摩察角可根据静力触探参照下表取值。
砂土的内摩察角Φ
2.4.2 根据现场剪切试验确定抗剪强度C、Φ值
该方法成本较高，一般很少采用，主要用于场地稳定性评价，见《工程地质手册》（第四版）P234。
粗粒混合土的抗剪强度C、Φ值通过现场剪切试验确定。
3. 岩土体抗剪强度指标的经验数据
3.1 土的抗剪强度指标经验数据
(1) 砂土的内摩察角与矿物成分和粒径的关系
(2) 不同成因粘性土的力学性质指标
3.2 岩石的抗剪强度指标经验数据
3.3 岩石结构面的抗剪强度指标经验数据
(1)岩体结构面的抗剪强度指标宜根据现场原位试验确定。
试验应符合现行国家标准《工程岩体试验方法标准》GB/T 50266的规定。
当无条件进行试验时，对于二、三级边坡工程可按下表和反算分析等方法综合确定。
注：a 无经验时取表中的低值；b 极软岩、软岩取表中较低值；c 岩体结构面连通性差取表中的高值；d 岩体结构面浸水时取表中较低值；e 临时性边坡可取表中高值；f 表中数值已考虑结构面的时间效应。
(2) 岩体结构面的结合程度可按下表确定。
(3) 边坡岩体性能指标标准值可按地区经验确定。
对于破坏后果严重的一级边坡应通过试验确定。
(4) 岩体内摩擦角可由岩块内摩擦角标准值按岩体裂隙发育程度乘以下表所列的折减系数确定。
(5) 边坡岩体等效内摩擦角按当地经验确定。
当无经验时，可按下表取值。
注：a 边坡高度较大时宜取低值，反之取高值；坚硬岩、较硬岩、较软岩和完
整性好的岩体取高值，软岩、极软岩和完整性差的岩体取低值； b 临时性边坡
取表中高值； c 表中数值已考虑时间效应和工作条件等因素。
(6) 土质边坡按水土合算原则计算时，地下水位以下的土宜采用土的自重固结不排水抗剪强度指标；按水土分算原则计算时，地下水位以下的土宜采用土的有效抗剪强度指标。