土剪切强度实验
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=0。
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：剪切位移为4mm 时对应的剪应力（kpa ）即抗剪强度如下表：20 73.6 326.4 181.792 22 73.6 366.4 181.792 24 73.5 406.5 181.545 26 73.6 446.4 181.792 4000 0 0 0 2 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 97.6 422.4 241.072100 61.26 200 121.03 300181.79400 241.07由图可知：抗剪强度指标：C=10，φ=31.2。
用直接剪切试验测定土的抗剪强度指标
用直接剪切试验测定土的抗剪强度指标土壤的抗剪强度，听起来有点抽象？别着急，咱们今天就聊聊这个问题。
说白了，土的抗剪强度就是指土壤在受外力作用时，抵抗变形和破坏的能力。
这就好比你脚下的土地，当你推它一把，能不能顶住，不能的话就得变形、滑动甚至崩塌。
别小看这个问题，这关乎到咱们修建房子、铺路，甚至一些大型工程，土壤的稳定性就是一切的基础。
现在的科技很牛，但是这项指标我们要怎么测出来呢？没错，方法就叫做“直接剪切试验”。
想象一下，咱们有一块土，拿它做实验，直接给它“剪”。
嘿，你没听错，剪！这个剪呢，不是拿剪刀，咱是用设备模拟外力，逐步给土加压直到它“撕裂”。
剪切过程中会有很多细节需要注意，比如怎么保持土样的湿度、温度，甚至是土壤的密度，这些因素都会影响结果。
测定出来的抗剪强度指标，能帮我们预判土壤的承载能力，哪怕是地震、台风这些极端天气发生时，土壤的表现也能看个大概。
说到这个“直接剪切”，其实就是把土壤分成两部分，通过施加剪力，看它到底什么时候开始发生位移。
每当剪力增加，土壤开始慢慢的变形、破裂，这个时候我们就能测得它的抗剪强度了。
具体的结果表现为两个值，一个是抗剪强度的内摩擦角，另一个是黏聚力。
这两个数值合起来，给我们描绘出了土壤的“脾气”，你到底能不能信任它，能不能在上面盖个楼，能不能在上面修条路，能不能顶住某种负荷。
怎么进行试验呢？首先要准备一块标准的土样。
土样的大小、形状都得符合标准，差一丢丢都可能影响最终数据的准确性。
然后把它放进专用的剪切盒里。
这时候，研究人员会一步一步加大剪切力，直到土样的某个层面开始滑动。
要注意，实验中的剪切力大小需要严格控制，万一操作不当，土壤就容易产生不准确的结果。
大家都知道，土壤是个“任性”的家伙，性格不稳，稍微一不注意，数据就全乱了。
有些朋友可能会问，测出来的这些数据有什么用呢？哈哈，这就是土壤工程中的“黄金数据”了。
想象一下，如果你准备建一个高楼，而这块地的土壤抗剪强度差，那就很可能导致整个楼盘不稳，甚至发生滑坡、塌方之类的灾难。
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。
土力学剪切实验实验报告
土力学剪切实验实验报告实验报告：土力学剪切实验一、实验目的通过土力学剪切实验，研究土壤的抗剪特性，了解土壤的剪切强度和抗剪力的变化规律，为土壤工程设计提供依据。
二、实验原理三、实验材料与设备1.实验材料：土壤样本（取自实际工程现场）2.实验设备：剪切试验仪、土壤箱、荷载控制系统、位移测量系统等。
四、实验步骤1.准备土壤样本：根据实验需要，取适量土壤样本，经过筛选去除颗粒较大的土壤。
2.土壤湿度调节：根据实验需要，调节土壤湿度，使其符合实验要求。
3.土壤填充：将土壤均匀地填充到土壤箱中，并进行压实，以消除土壤内部的空隙。
4.样本制备：在土壤箱中放置剪切试验器，调节试验器的位置和尺寸，制备具有标准尺寸和形状的土壤样本。
5.施加荷载：通过荷载控制系统，向土壤样本施加垂直荷载，记录施加的荷载大小和变化情况。
6.施加剪力：通过剪切试验仪，施加水平剪力，产生土壤的剪切变形，记录剪切力的大小和变化情况。
7.测量位移：借助位移测量系统，测量土壤样本在剪切过程中的位移情况。
8.数据处理：结合实验数据，绘制荷载-位移曲线、剪切力-位移曲线等，计算土壤样本的抗剪力和剪切强度等力学参数。
五、实验结果与分析根据实验数据，绘制荷载-位移曲线和剪切力-位移曲线，得到土壤样本在不同荷载和位移条件下的抗剪特性。
根据曲线的形态，可以得出以下结论：1.荷载-位移曲线：随着施加荷载的增加，土壤样本的位移逐渐增大，但位移增大的速率逐渐减小。
2.剪切力-位移曲线：随着剪切位移的增加，剪切力也逐渐增加，并达到峰值后逐渐减小。
根据实验数据和曲线分析，可以计算土壤样本的抗剪力和剪切强度。
通过比较不同条件下的数据，可以得出土壤剪切特性的变化规律，为土壤工程设计提供依据。
六、实验总结通过土力学剪切实验，我们了解了土壤的剪切强度和抗剪力的变化规律。
实验结果可以为土壤工程设计提供重要的参数和依据，帮助工程师选择合适的土壤材料和设计合理的工程结构。
在实验过程中，我们发现实验结果可能受到土壤样本的湿度、压实度等因素的影响，因此在实际工程中，还需按照具体情况选择最适合的剪切实验方法和参数。
土的直接剪切试验
3）快剪试验
本试验方法适用于渗透系数小于10-6cm/s的细粒土， 具体试验步骤如下：
（1）试样制备并安装同慢剪试验； （2）施加垂直压力，拔取固定销立即以0.8mm/min
的剪切速度进行剪切至试验结束，使试样在3~ 5min内剪损；试样每产生剪切位移0.2~0.4mm 测记测力计和位移读数，直至测力计读数出现
2 试验设备
直接剪切仪分为应变控制式和应力控制式两种，我国 普遍采用应变控制式直剪仪，即通过等速推动试样产生位 移测定相应的剪力，试验设备构造如图1：
图1 应变控制式直剪仪
1-剪切传动机构；2-推动器；3-下盘；4-垂直加压框架；5-垂直位移 计；6-传压板；7-透水板；8-上盒；9-储水盒；10-测力计；11-水平 位移计；12-滚珠；13-试样
3 试验步骤
1)慢剪试验
本试验方法适用于细粒土，具体试验步骤如下： （1）试样的制备与安装； （2）根据工程实际和软硬程度施加各级垂直压力； （3）施加垂直压力后，每1h测读垂直变形1次，直至试 样固结变形稳定，变性稳定标准为每小时不大于 0.005mm。 （4）拔去固定销，以小于0.02mm/min的剪切速度进行 剪切，试样每产生剪切位移0.2~0.4mm测记测力 计和位移读数，直至测力计读数出现峰值，继续 剪切至位移为4mm时停机，记下破坏值； （5）试验结束后，取出试样，测定式样含水量。
峰值，继续剪切至位移为4mm时停机，记下破 坏值；
（3）试验结束后，取出试样，测定式样含水量。
4）砂类土直剪试验
本试验方法适用于砂类土，具体试验步骤如下： （1）取过2mm筛的风干砂样1200g制备砂样； （2）根据要求的试样干密度和试样体积称取每个试样
所需的风干砂样质量，精确至0.1g； （3）对准剪切容器上下盒，插入固定销，放干透水板
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。
土的直接剪切试验报告
土的直接剪切试验报告
实验名称：土的直接剪切试验
实验目的：测定土的剪切强度参数
实验原理：
土的剪切特性是通过剪切试验来确定的。
土体在外部应力的作用下发生变形，当剪切应力达到一定值时，土体会发生剪切破坏。
剪切破坏时，一个平面上的土体向相对方向分离，这样就形成了剪切面。
根据所施加的剪切应力及破坏状态，可以计算出土的剪切强度参数。
实验步骤：
1. 准备土样：用土样罐压实制备土样，土样高度为
2.5cm，直径为6.25cm。
2. 安装试验设备：将三个试验设备水平放置并固定好，把土样放在剪力仪下方的台板上，并调整好卡紧螺丝。
3. 施加切应力：通过水平螺旋压缩机施加垂直于剪切面的压缩力，测定土样的角位移，继而在土样上施加一定大小的水平力，使土样发生剪切破坏，并测定剪切破坏时所需的剪切力。
4. 数据处理：根据测量结果计算土体的剪切强度参数和切应力角。
实验结果：
根据实验数据计算得到土的剪切强度参数和切应力角如下：
剪切强度参数：τ = F / A = 25 kPa
切应力角：φ = arctan(τ / σn) = arctan(0.5) = 26.56°
结论：
通过直接剪切试验测定得到的土的剪切强度参数为25 kPa，切应力角为26.56°。
这些数据可用于土的力学计算和工程设计。
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,处于破坏状态 ; ;; , , 处于稳定状态 处于破坏状态 m1 m 13 3 m ,处于稳定状态 , , 处于破坏状态 处于稳定状态 m1 m 13 3 m
第六章 土的抗剪强度与地基承载力
§6-2 土的抗剪强度指标的测定
一、土的直剪试验
二、土的三轴试验
3 1 tg 2 (45 2 ) 2c tg (45 2 )
＝45＋
2
§6-1 土的极限平衡条件与破坏理论 土中一点应力的极限平衡条件
3、极限平衡条件的应用
sin
已知土单元体实际上所受的应力和土的抗剪强度指标, 1 3 tg 2 (45 2 ) 2c tg (45 2 ) 可以利用极限平衡条件很容易判断该单元是否破坏
§6-1 土的极限平衡条件与破坏理论
土中一点应力的极限平衡条件 1、无粘性土的极限平衡条件
OT 1 3 2 1 3 sin OO ( 1 3 ) 2 1 3
T
0
f tg
1 3 (1 3 ) sin
a. 能较严格地控制试样的排水条件 , 能量测试样中的孔隙水 压力 , 以定量地获得土中有效应力的变化情况。 b. 试样中的应力分布比较均匀, 试验成果较直剪试验成果更 加可靠、准确。
缺点:
a. 试验仪器较复杂 , 操作技术要求高 , 且试样制备也比较 麻烦。
b. 试验是在轴对称情况下进行的 , 这与一般土体实际受力有 所差异。
§6-2 土的抗剪强度指标测定 一、土的直剪试验
2、优缺点
优点: 仪器简单, 操作方便，在一般工程中被广泛采用。 缺点:
（1）试验中不能控制试件排水，不能测量试验过程中试件内 孔隙水压力的变化 （2）试验中人为限定上下盒的接触面为剪切面, 而不是 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 随剪切位移的增加而减小。 沿
三、土的无侧限抗压强度试验
四、土的十字板试验
§6-2 土的抗剪强度指标测定 一、土的直剪试验 1、仪器设备及试验方法
垂直变形测微计
剪力盒上盖 加垂直荷载横梁 土样 推进蜗杆 上剪力盒 透水石 量力环 水平位移测微计
下剪力盒
滚珠
透水石
底座
§6-2 土的抗剪强度指标测定 一、土的直剪试验 1、仪器设备及试验方法
土的抗剪强度定律—库仑定律
库仑定律 (1776年)
土的抗剪强度表达式
砂土: 粘性土:
砂土
粘性土
f tg
f tg c
c
土的抗剪强度指标
土的类型 砾砂、粗砂、砂 粉细砂 粘性土
内摩擦角
粘聚力
c
c (kPa)
(°)
42~30 34~26 30~0
5~100
§6-1 土的极限平衡条件与破坏理论
土的抗剪强度定律—库仑定律
库仑定律 (1776年)
( kPa )
f
砂土抗剪强度
f tg
0
( kPa )
( kPa )
粘性土抗剪强度
f
f tg c
c
0
( kPa )
§6-1 土的极限平衡条件与破坏理论
u1
u2
u3
1 ( 1 3 ) 总应力抗剪强度指标： 2 u 0 cu
§6-2 土的抗剪强度指标测定 二、土的三轴试验
2、三种试验方法
不固结不排水剪切试验 (UU试验)
§6-2 土的抗剪强度指标测定 二、土的三轴试验
三种判断方法
3 1 tg 2 (45 2 ) 2c tg (45 2 )
1 3 1 3 2c ctg
(1) , , , 计算 m ,m,, (3) 用 1 (2) 3 1 1 3 3 m 若 处于极限平衡状态 ; ;; 若 , , 处于极限平衡状态 , 处于极限平衡状态 m1 13 3m m
§6-1 土的极限平衡条件与破坏理论
土中一点应力的极限平衡条件
摩尔—库仑破坏准则
T2 T1 T3
f
T4
破坏应力圆包线
c
归纳摩尔－库仑理论，可表达为如下三个要点： 1、破裂面上，材料的抗剪强度是法向应力的函数：τ= f (σ) 2、当法向应力不很大时，抗剪强度可简化为法向应力的函数， 即库仑公式:τf= C+σtgΦ 3、土单元体中，任一个面上的剪应力大于该面上土的抗剪强度， 土单元体即发生破坏，
1 sin 1 3 1 sin
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ3
0‘
1
1 - cos (90 ) 1 3 1 cos (90 )
1 3tg (45 )
2
2 sin 2 (45 2) 1 3 2 cos2 (45 2)
§6-2 土的抗剪强度指标测定
一、土的直剪试验
3、三种不同排水条件的试验
（1）快剪
（2）固结快剪
适用于透水性小且厚度大的粘土地 基上快速施工的工程 适用于水库水位骤时土坝边坡稳定问 题分析，或使用期的地基稳定性问题
（3）慢剪
适用于地基透水性较好，施工速度较慢 的工程地基稳定性分析
§6-2 土的抗剪强度指标测定 二、土的三轴试验 优点:
3 1tg 2 (45－ )
＝45＋
2
2
2
§6-1 土的极限平衡条件与破坏理论 土中一点应力的极限平衡条件
2、粘性土的极限平衡条件
f tg c
破坏面 与破坏面平行
sin
1 3 1 3 2c ctg
2
1 3 tg (45 2 ) 2c tg (45 2 )
§6-2 土的抗剪强度指标测定 二、土的三轴试验 1、试验设备及试验方法
试 样
§6-2 土的抗剪强度指标测定 二、土的三轴试验
2、三种试验方法
不固结不排水剪切试验 (UU试验)
有效应力圆 总应力圆 试 样
cu
3
3
c1
1
1 3
c2
1 3
c3
1