土的抗剪强度试验
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指土壤在受到外部剪切力作用下的抵抗能力。
它是评价土壤抗剪性能的重要指标之一，对土工工程设计和土壤基础的稳定性分析具有重要意义。
本文将介绍土的抗剪强度试验的计算公式，并探讨其在工程实践中的应用。
土的抗剪强度试验常用的计算公式是库仑公式。
该公式是根据实验数据统计得出的经验公式，能够较好地描述土壤的抗剪强度特性。
库仑公式的表达式如下：τ = c + σtanφ其中，τ表示土壤的剪应力，c表示土壤的内聚力，σ表示土壤的正应力，φ表示土壤的内摩擦角。
在进行土的抗剪强度试验时，首先需要准备试样。
试样通常采用直径为50mm、高度为100mm的圆柱形样品，并且需要保证试样的表面平整。
然后，将试样放置在剪切装置上，施加剪切力，测量剪切力和位移的关系，从而得到剪切应力和剪切变形的数据。
在进行试验时，需要注意以下几点。
首先，试样的制备应严格按照规定要求进行，以保证试样的质量和一致性。
其次，在施加剪切力时，应逐渐增加剪切力的大小，以免试样破坏过快。
最后，在测量剪切力和位移时，应使用准确的测量设备，并保证测量结果的可靠性。
通过实验测得的剪应力和正应力数据，可以利用库仑公式计算土壤的抗剪强度。
首先，根据试验数据绘制剪应力-正应力曲线，然后通过拟合曲线确定内聚力c和内摩擦角φ的数值。
最后，将c和φ代入库仑公式，即可计算出土壤的抗剪强度。
土的抗剪强度试验的计算公式可以应用于土工工程设计和土壤基础的稳定性分析。
例如，在岩土工程中，通过测定土的抗剪强度，可以评估土体的稳定性，为工程的设计和施工提供依据。
此外，在地基处理中，可以根据土壤的抗剪强度选择合适的加固方式，以提高地基的承载能力和稳定性。
土的抗剪强度试验是评价土壤抗剪性能的重要手段之一。
通过库仑公式的计算，可以得到土壤的内聚力和内摩擦角的数值，从而评估土壤的抗剪强度。
这一计算公式在土工工程设计和土壤基础的稳定性分析中具有广泛的应用前景。
通过合理的试验设计和准确的数据处理，可以为工程实践提供有力支持，保障工程的安全和可靠性。
土的抗剪强度三轴压力实验流程以及优点
土的抗剪强度三轴压力实验流程以及优点
内容:
土的抗剪强度是评价土体强度的一个重要指标。
为了测试土体的抗剪强度,通常采用三轴压力实验。
三轴压力实验的基本流程如下:
1. 取样:采用无扰动采样获得代表性的土样。
2. 处理样品:将土样制成三轴试验规定的圆柱形试件,两端平整,侧面涂油。
3. 饱和样品:将试件放入三轴仪的样品室内,从下端灌入水使试件饱和。
4. 固结:关闭排水,加载轴向压力使试件达到所需的初始应力状态并固结。
5. 剪切:保持轴向压力不变,逐步加载横向压力使试件发生剪切破坏。
记录各阶段的应变和位移。
6. 分析:根据加载过程中试件的应力和应变关系,绘制应力-应变曲线和抗剪强度包线,计算抗剪强度参数。
三轴压力实验的优点:
1. 可以准确控制和测量各向应力状态。
2. 可以获得土体抗剪强度的重要参数:粘聚力和内摩擦角。
3. 可通过改变固结压力模拟土体不同的初始应力状态。
4. 可通过饱水和排水条件模拟土体的饱水和不饱水状态。
5. 试验设备成熟,测试过程可靠,结果准确。
6. 可通过不同条件的试验对比分析土体抗剪强度的各种影响因素。
综上,三轴压力实验是获得土体抗剪强度参数的标准实验方法,对于土工 engineering 和地基基础设计具有重要意义。
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。
三种土的抗剪强度指标试验方法
建材发展导向2018年第07期10土的抗剪强度指土体对外加荷载产生的剪应力的极限抵抗能力，包括内摩擦力和内摩擦角。
在工程实践中，根据土的抗剪强度的大小，确定建筑物地基所能承载的最大荷载。
通常反映为土工构造物的稳定性问题，挡土墙、地下结构等周围土体的土压力问题，以及地基承载力问题。
测定土的抗剪强度指标的试验有多种，主要包括室内试验和原位试验。
土的抗剪强度受多种因素的影响，包括土体矿物组成、含水量、土体结构、原始密度等，所以准确测定土的抗剪强度具有一定难度，在试验中必须保证所测的土体试样的应力条件和排水情况接近于实际状态。
就目前所有土的抗剪强度的检测试验中，剪切试验能较好地模拟土体在实际工程中受力情况，常用的室内试验包括直接剪切试验、三轴压缩试验和无侧限抗压强度试验。
1 直接剪切试验直接剪切试验较为简单，由于直剪仪的构造不能任意控制试样的排水情况，为了考虑到实际情况，分为快剪、固结快剪和慢剪三种方法来模拟实际工程中的排水条件。
1.1 试验步骤快剪试验。
试验是在试样上施加竖向力后，立即施加速率为0.8mm/min 的水平剪应力。
由于剪切速率较快，可近似认为试验过程中没有排水固结，得到的抗剪强度指标用C q 和φq 表示。
固结快剪试验。
首先在试样上施加竖向力后，经充分排水固结后，在不排水的条件下施加速率为0.8mm/min 的水平剪应力，近似模拟不排水剪切过程，得到的抗剪强度指标用C cq 和φcq 表示。
慢剪试验。
慢剪试验与直剪、固结快剪试验一样先在试样上施加竖向力，然后使试样充分排水固结，再以速率小于0.02mm/min 的水平剪切力，整个过程中试样始终保持充分排水和形变状态，得到的抗剪强度指标用C s 和φs 表示。
1.2 试验特点直接剪切仪具有构造简单、设备简单、操作方便等优点，三种土的抗剪强度指标试验方法陆锦宇（重庆交通大学国际学院 土木工程系，重庆 400074）摘 要：针对土的抗剪强度介绍了三种常用的试验方法，包括直接剪切试验、三轴压缩试验和无侧限抗压强度试验，分析各试验的特点，为土工建筑物的稳定性提供了土的强度指标。
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是评估土壤在受到剪切力作用下的抵抗能力的一种方法。
它可以帮助我们了解土壤的稳定性和承载能力，对于土木工程、建筑工程和地质工程等领域具有重要意义。
本文将探讨土的抗剪强度试验的计算公式及其在实际工程中的应用。
让我们来了解土的抗剪强度试验的背景和意义。
土壤是由颗粒状物质和孔隙水组成的，当土壤受到外部剪切力时，其内部颗粒会发生相对位移，从而产生抗剪强度。
抗剪强度是描述土壤抵抗剪切力的能力，通常用剪切强度参数表示。
土的抗剪强度试验可以通过简单的试验装置来进行，如直剪试验或剪切筒试验。
通过测量土壤在不同应力状态下的抗剪强度，可以确定土壤的力学性质，为工程设计提供依据。
土的抗剪强度试验的计算公式主要有两种，分别是莫尔-库仑准则和塔努曼公式。
莫尔-库仑准则是最常用的计算土的抗剪强度的公式之一。
它假设土壤内部颗粒之间的剪切应力与正应力成正比。
莫尔-库仑准则的公式为：τ = c + σ tanφ其中，τ为土壤的剪切强度，c为土壤的内聚力，σ为正应力，φ为土壤的内摩擦角。
该公式适用于具有明显的内聚力和内摩擦角的土壤。
塔努曼公式是另一种常用的计算土的抗剪强度的公式。
它假设土壤的抗剪强度与正应力呈指数关系。
塔努曼公式的公式为：τ = c + σ^n其中，τ为土壤的剪切强度，c为土壤的内聚力，σ为正应力，n为塔努曼指数。
该公式适用于不同正应力下土壤抗剪强度变化较大的情况。
在实际工程中，土的抗剪强度试验的计算公式可以帮助工程师设计和评估土木结构的稳定性。
例如，在基坑开挖工程中，工程师需要确定土壤的抗剪强度，以确保土体足够稳定，不会发生坍塌。
通过进行土的抗剪强度试验，并根据试验结果计算出土壤的剪切强度，工程师可以选择合适的支护结构和施工方法，以确保工程的安全性。
土的抗剪强度试验的计算公式还可以应用于地质灾害的预测和防治。
例如，在山坡稳定性分析中，工程师需要评估土壤在坡面受到滑坡力作用时的抗剪强度。
土的抗剪强度试验方法及指标的应用
土的抗剪强度试验方法及指标的应用土的抗剪强度是指土体在受剪力作用下所表现出的抵抗剪切破坏的能力。
这是衡量土体抵御剪切破坏的能力的重要指标，而抗剪强度试验方法及指标的应用则是评估土体抵御剪切破坏能力的重要工具。
本文将详细介绍土的抗剪强度试验方法及指标的应用。
一、土的抗剪强度试验方法1、直剪试验法直剪试验法是一种较为简单易行的试验方法，广泛应用于土体的抗剪强度测定。
在直剪试验中，试样呈矩形或正方形，被放在两块平行的板块间，然后沿垂直于试样的方向施加剪切力。
试样的大小和形状决定了应力集中度，因此试样的尺寸和样品数量都是影响试验精度的重要因素。
2、剪切试验法剪切试验法是一种标准的土壤试验方法，其原理为在中心的圆柱型试样上施加正常压力，使试样两侧形成最大切线受力，从而破坏试样。
在试验时，可以通过改变饱和度、干湿程度、剪切速度等因素来控制试验条件。
3、三轴压缩试验法三轴压缩试验法是一种较为复杂的试验方法，常用于测定粘性土体的抗剪强度。
在试验中，试样被放置在固体地面上，并被均匀的压力包围，然后连续的施加压力，最后使土样达到最大应力，从而达到抗剪破坏。
二、土的抗剪强度指标的应用1、抗剪强度指标的应用抗剪强度指标是评估土体抗剪能力的重要指标。
在土体力学分析中，往往采用一些抗剪强度指标来评定土体的抗剪能力，如摩尔库仑准则、穆勒-布雷曼准则、龙格兰日流动准则等。
2、抗裂强度指标的应用抗裂强度指标常常用于估计土体在剪切作用下的破裂和开裂特性。
在土工工程中，常将抗裂强度指标用于土体的支撑能力及岩体的稳定性评估等方面。
3、剪切模量指标的应用剪切模量指标可用于评估土体的应变损失、弹性变形及非线性变形性能。
在场地工程中，如地基处理、坡面稳定、深基坑支护等，常需要对土体的非线性变形特性做出准确的分析和评估，此时剪切模量指标是一种重要的分析工具。
4、应变硬化模量指标的应用应变硬化模量指标可用于评估土体的变形及破碎特性。
在土体的高应变剪切破坏分析中，常用应变硬化模量指标来评估土体的破裂性质和剪切破坏模式。
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。
土的抗剪强度试验
4.十字板剪切试验
• 软土的抗剪强度
c KC ( R R ) u y g
其中 Cu为土的抗剪强度 K为与十字板有关的常数 Ry为剪切破坏时量表读数 Rg为轴杆和钻杆与土摩擦时 量表读数 C为钢环测力系数
二、莫尔—库仑强度理论
f
• 库仑定律的总应力表达式 c tg • C称为土的粘聚力（Cohension） • 称为土的内摩擦角（Angle of internal friction）
f c ' 'tg ' •库仑定律的有效应力表达式 •C’称为土的有效粘聚力
•
‘
称为土的有效内摩擦角
莫尔强度理论
• 莫尔认为土中某点达到该点的抗剪强度 时，即土发生破坏。
f
莫尔—库仑强度理论
莫尔认为 f=f（）为曲线 f=f（）用直线（库仑定律 ，故称为莫尔—库仑强度理论
1 3
tan ( 45 ) 2 c tan( 45 ) 2 2 tan ( 45 ) 2 c tan( 45 )
2 0 0 1 3
2
0
0
3
1
2
2
注意：只有当土中某点处于极限平衡条件 时，才满足上式，并非任何情况均满足。 即只有A点才满足。
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2.三轴剪切试验
1
3
• Pc
2.三轴剪切试验
1
3
• Pc
2.三轴剪切试验
1
3
• Pc
1
3
总应力表示法
f c tg
有效应力表示法
f c tg
三轴试验的三种类型
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实验一 土的抗剪强度试验
一、实验目的
本试验的目的在于测定土的内摩擦角及内聚力，以供计算承载力、评价地基稳定性及计算土侧压力等用。
二、土的抗剪强度
土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，土内某一面上的抗剪强度就是抵抗该面两侧土体发生滑动的最大阻力，这阻力由土的内摩擦力和内聚力所组成，可近似地用库仑公式表示如下：
粘土性 c tg a f +=ϕστ (a kp ) 砂土 ϕστ
tg a f
= (a kp )
式中f τ——土的抗剪强度 （a kp ）
a σ——剪切面上土所承受的垂直压力，ϕ——土的内摩擦角（度）
c ——土的内聚力 （a kp ）
测定土的抗剪强度试验设备可分成两类：一类是具有能控制剪切面的仪器、其中广泛应用的是单剪切面应变控制式直接剪切仪和应力控制式直接剪切仪；另一类是三轴剪切仪。
就土样剪切过程中孔隙水变化情况的不同，采用直剪仪的试验方法有：
（1）慢剪法 加垂直压力使土样压缩达到稳定，然后以小于0.02 mm ／min 的剪切速度慢慢施加水平剪力，固结渗出的水能及时排出。
（2）快剪法 加垂直压力后，以0.8mm ／min 的剪切速度迅速施加剪力，在3~5分钟内剪断为止，整个试验过程中土样的含水量基本保持不变。
（3）固结快剪 先加垂直压力使土样完全固结，然后迅速施加剪力至剪断为止，在剪切过程中土样的含水量基本保持不变。
选定剪切方法时，应尽量与土在工程中的情况相符。
本试验采用应变控制式直接剪切仪作固结快剪。
三、设备及仪器
1、ZJ-2型等应变直剪仪主要部分为:（1） 剪切推动座部分；（2）剪切盒部分；（3）
测力环部分；（4）竖向加荷部分.主要技术指标如表：
表 ZJ-型直剪仪主要技术指标
2、百分表（精度0.01mm）两只；
3、停表一只。
四、仪器操作说明
1、仪器试用前，先校准杠杆水平（调节件16平衡锤），杠杆水平时，杠杆下沿应平齐立柱件（14）的中间红线。
2、将限位板10钢珠在导轨上放好，放上件18滑动框，按土工试验要求，放入土样，透水石，盖上传压板，放好钢珠（12），调节件5传压螺钉与钢珠接触，使杠杆下沿抬至立柱的上红线左右（若试样未经预压，可略抬高些），杠杆下沿处于上下红线之间，出力都有在精度范围内。
3、调整量力环、百分表对零。
若需测下沉量，则安装垂直百分表、并对零。
kp）重复试验或连续试验中，无需
4、按试验需施加垂直载荷，吊盘为一级荷重（50
a
每次将砝码、吊盘取下，加荷时可左旋手轮乙，使支起的杠杆慢慢放下，卸荷时右旋手轮乙，使传压螺钉脱离钢珠，容器部件能自由取放为止。
5、待土样达到固结要求时，拧出螺丝插销，以均匀速率转动手轮甲，进行剪切，若量力环中的百分表指针不再前进，或有显著后退，表示土样已剪坏，记下所需数据。
6、退回时，反方向旋转手轮甲，推动座上附有插销，以便每次试验结束后，拔出插销，手旋推进杆，可快速退至原位。
7、卸荷
8、试验结束后，应注意：（1）将砝码、吊盘取下，以保护刀口。
（2）应将仪器全部擦拭干净，金属表面涂薄油脂，以防锈蚀，还要定期打开面板，在齿面、回转等处加适量黄油。
五、试验步骤
（1）量取（或抄录）剪切面积，放好下盒中的透水石，再放好上盒，插上销钉。
（2）用切土器细心地切取原状土，并用小刀将土样两面修平，然后移置到剪切盒上，并对齐盒凹口，将另一块透水石放在土样上面，用手指均匀地推透水石使和土样一并压入剪力盒中。
如系砂土，则用漏斗直接倒入盒中，厚约2~3cm ，并用锤轻轻击至一定的孔隙比。
再在砂面上放好透水石，每次装砂量应大致相等。
（3）将竖向加压横框置于活塞的钢球上，按规定的垂直应力用砝码加荷。
（4）准备好纪录纸和停表，拔去剪力盒销钉，剪切开始，转动手轮，快剪法控制每10秒钟转动一转，并在每10秒末读记百分表读数。
手轮每转一转轴的进程为0.2mm 。
连续转动手轮，直到土样剪断为，快剪法全部剪切过程在3~5分钟内完成。
（5）取出土样，由（2）开始再作一次，取其平均值。
六、计算原理
借助应力钢环的变形，应用下式计算土的抗剪强度：
R f ⋅=ξτ
τ——剪应力()a kp ，
ξ——应力钢环的变形系数，即应力钢环直径缩短0.01mm 时,相应的在剪力盒中沿土样剪切面上的剪应力值.
062.201.0=ξ），取（
mm kp a
R ——剪切过程中应力钢环中百分表的变形值，取全部剪切过程中应力钢环百分表的最大变形值，即与该垂直荷重下的抗剪强度f τ相对应。
七、记录及报告
按报告纸上表格填入记录数字。
将以各种不同的垂直压力（50、100、200、300a kp ）所得之结果汇总，以)(a kp σ为横坐标，及以各相应的剪切强度)(a f kp τ为纵坐标，绘出剪切强度曲线（图4）。
由此即可求得内摩擦角ϕ和内聚力c a kp 。
八、注意事项
（1）计算需要施加的垂直荷重。
（2）百分表应装置稳固，并且有足够的伸缩余地。
（3）试样在每小时的压缩量不超过0.005mm 时,视为稳定。
（4）剪切过程中应均匀旋转，不得有间断。
（5）剪切过程中不应使土样受振动。
（6）如系测定饱和土的抗剪强度，可先将土样在饱和容器中饱和，然后放入剪力盒内，再以水浸没，即可进行试验。
（7）在剪切过程中，当发现应力钢环中百分表的读数不再变化或剪切位移达5mm 时，则认为土样已被剪断，对于紧砂或粘性土，还可以见到应力钢环中百分表读数有回落现象，此时说明土样已被剪断。
（8）拿下剪力盒时，应注意不要使盒下的钢球脱落。
（9）每种土应在3~5个不同的垂直压力下进行剪切，以绘制剪切图。
在绘制σ
τ
~f
曲线时，如果发现个别和其它点不在一条直线上，应去掉此点，而将其它各点连成直线。
抗 剪 强 度 试 验 表
抗剪强度与垂直压力的关系曲线
图 4。