奥鹏作业网吉大《土力学地基基本》FAQ（四）
第四章 土的抗剪强度
一、莫尔—库伦强度现实是什么？
土是一种复杂的多相介质，其强度与金属及其余固体材料差别。经由过程实验研究跟现场不雅察标明土体的破坏重如果剪坏，而众多强度现实中莫尔—库伦强度现实比较合适土体，故临时以来土力学中常用莫尔—库伦现实来研究土的抗剪强度。
库伦(Coulomb, C.A. 1776)在对砂土的剪实在验基本上，将土的抗剪强度公式描述为
其后，库伦又进一步倡议了粘性土的抗剪强度，其表达式为：
τf——土的抗剪强度，kPa；
σ——感化于剪切面上的法向应力，kPa；
φ——土的内摩擦角，度；
c——土的粘聚力，kPa。
在σ~τ坐标系中，库伦公式可用一直线来表述
图中，φ为直线与程度线的夹角，c为直线在纵坐标轴上的截距。c跟φ被称为土的抗剪强度指标。
由公式可见，土的抗剪强度与剪切面上的法向应力成正比。
莫尔（Mohr，1910 ）采取应力圆表示一点应力状况，提出决裂面的法向应力σ与抗剪强度τf之间的相干关联，即
这一函数关联在坐标系中是一条曲线，为与实验极限应力圆相切的包线（又称莫尔包线）。
在工程实用上常用一直线近似代替莫尔包线，这与库伦公式表示的抗剪强度线相分歧，因此，常合称为莫尔—库伦强度现实。
上述抗剪强度公式是用总应力法来描述的。若用有效应力法表示，则粘性土跟非粘性土的抗剪强度公式分辨为
土中一点任何一个面上的剪应力与土的抗剪强度比拟，可有三种情况：
① 土体未破坏；
② 土体已剪坏；
③ 土体处于极限均衡状况。
由此，土体破坏前提（或破坏原则）为
二、利用莫尔圆断定土体破坏与否？
单位土体上的应力圆与强度线必定是相割、相切或相离三种情况中的一种。
若应力圆与抗剪强度线相离， ，则土体未被剪坏；
若应力圆刚好与抗剪强度线相切（于A点），，土体处于极限均衡状况；
若应力圆与抗剪强度线相割，，则土体己被剪坏。
必须指出，因为土体在 时已产生破坏，土体中剪切面上的应力状况是不存在的。
直剪实验分为哪些范例？
直剪实验可分为快剪、凝结快剪跟慢剪三种方法：
①快剪是在竖向压力施加后，破即停止剪切。
②凝结快剪是在竖向压力施加后，给土样以充分时光凝结，使其紧缩牢固，然后疾速施加剪应力。
③慢剪则是在竖向压力感化下，土样凝结实现后，慢速施加剪应力，使其在剪应力感化下也能充分排水。对差其余工程前提可能采取响应的实验方法。
直剪实验优毛病有哪些？
直剪实验存在设备简单、操纵便利之长处。尤其在大试样、大变形实验以及无粘性土的实验中利用有必定上风。
毛病：
①剪切面工资给定，并不是沿土样最薄弱面剪坏；
②剪切过程中受剪面积逐步减小，不轻易正确地打算应力；
③剪切过程中垂直荷载会产生偏转，应力状况复杂，应变分布不均匀；
④不克不及把持排水前提，不克不及测定剪切过程中孔隙水压力。
三轴实验据试样的凝结跟排水前提差别可能分为哪些范例？
①不凝结不排水剪实在验（UU），简称不排水剪，在围压跟轴向压力的施加过程中，不容许试样排水。因此，全部实验过程中试样的含水量跟体积保持稳定。
②凝结不排水剪实在验（CU），在施加围压过程中容许试样排水，待试样充分凝结后，封闭排水阀门；然后施加轴向压力，使试样在不排水前提下剪坏。因此，在施加围压排水时有体积变形，而在施加轴向压力过程即剪切过程，不体积变形。
③凝结排水剪实在验（CD），在施加围压跟轴向压力过程中均容许试样排水。施加围压让试样充分排水凝结，然后在排水前提下迟缓施加轴向压力至试样剪坏。因此，在实验过程中一直处于排水状况，即不孔隙水压力，测得的强度指标为有效应力强度指标。
简述原位十字板实验的打算道理
假设圆柱体四处跟上、下两个底面上各点的抗剪强度相称，并且同时达到峰值。
根据测力安装测得的最大力矩等于剪切破坏圆柱面上土的抗剪强度所产生的抵抗力矩的道理，可能推算出土的抗剪强度。
M: 剪切破坏时的扭力矩，kN·m奥鹏吉大答案请进：opzy.net或请联系微信：1095258436
D: 十字板的直径，m
H: 十字板的高度，m
实用范畴
十字板剪实在验重要用于测定饱跟软粘土的不排水抗剪强度，其成果与无侧限抗压强度实验成果濒临。
因为十字板是在天然应力前提下停止的，避免了取土扰动对土的强度的影响，并且十字板仪器简单、操纵便利，故在软地皮基地区广为利用。
怎样断定孔隙压力系数A、B
孔隙压力系数A、B均可能经由过程三轴紧缩实验测定。
在不排水前提下，将土样分辨施加各向均等的应力增量Δσ3跟偏应力增量Δσ1-Δσ3，分辨测得孔隙水压力增量Δu3跟Δu1，然后按上述公式打算B跟A。
孔隙压力系数对用有效应力道理研究土体的变形、强度跟牢固性，存在重要现实意思。
现实工程中，若能较正确地断定A、B系数，就可能预算土体中因为应力变更而惹起的超静孔隙水压力变更。
对同一种土A并不是常数，它与应力历史、应变及应力道路等要素有关。
畸形凝结土，一般在0.5~1.0之间；
对高度超凝结土，在偏应力感化下将产生体积收缩而产生负的孔隙水压力，系数A为负值，可达-0.5；
对高灵敏度软粘土，A值常大于1.0。
简述不凝结不排水抗剪强度
三个试样施加了差其余围压σ3，但因为实验是在不排水前提下停止的，试样的体积跟含水量均保持稳定，改变围压只能惹起孔隙水压力的等量变更（Δu3=Δσ3），并不会改变试样中的有效应力；
随后施加轴向应力增量(称为主应力差或偏应力)使试样受剪至破坏的过程中，试样的含水量、体积以及有效应力仍未改变。
所以试样的抗剪强度稳定，即各试样破坏时的主应力差相称，在σ-τ坐标中三个极限总应力圆的直径相称。
总应力强度包线是一条程度线
φ u—不排水内摩擦角，度；
cu—不排水抗剪强度，kPa。
若试样破坏时的孔隙水压力为uf
可见，三个试件只能掉掉落同一个有效应力圆，其直径与总应力圆直径雷同，因此实验不克不及掉掉落有效应力强度线跟c′、 φ′值。
天然土层中必定深度处的土，取出前在某一压力(如上覆土层自重应力等)下曾经凝结，因此它存在必定的强度，不排水抗剪强度cu恰是反应了土的这种在原有有效凝结压力下所产生的天然强度。
因为天然土层的有效凝结压力是随深度变更的，因此不排水抗剪强度也随深度变更。在天然土层中取出的试样，若其有效凝结压力较大（即停止不凝结不排水实验时的凝结压力较高），就会得出较大的不排水抗剪强度cu。
对畸形凝结粘性土，不排水抗剪强度大致随有效凝结压力线性增加。
饱跟的超凝结粘性土，其不凝结不排水强度包线也是一条程度线，因为超凝结土的先期凝结压力的影响，其cu值比畸形凝结土大。
工程现实中，土的不排水抗剪强度cu平日用于断定饱跟粘性土的短期承载力或分析短期牢固性成绩。
简述凝结不排水抗剪强度
饱跟粘性土的凝结不排水抗剪强度在必定程度上遭到应力历史的影响。
在凝结不排水实验中，若试样所遭到的围压σ3大于其先期凝结压力σp，则试样处于畸形凝结状况；反之，σ3＜σp时试样处于超凝结状况。这两种差别凝结状况的试样，在不排水剪切过程中的性状是完全差其余。
凝结不排水实验是在施加围压凝结牢固后，在不排水前提下施加轴向压力至试样剪坏。
在剪切过程中，畸形凝结土试样的体积减小（剪缩），而超凝结试样的体积有增加的趋向（剪胀），但因为在剪切过程中不容许排水，试样的体积稳定。
在不排水前提下剪切时试样中的孔隙水压力将随偏应力的增加而变更，即，
畸形凝结试样产生的是正的孔压;
超凝结试样开端时产生正的孔压，以后转为负值。
畸形凝结饱跟粘性土的凝结不排水实验成果。
实验中可测得试样破坏时的孔隙水压力uf。对畸形凝结试样在剪切破坏时产生正的孔压，故有效应力圆在总应力圆的左方。
试样是在围压σ3感化下凝结牢固后，在不排水前提下施加轴向压力增量Δσ1至剪破；试样的抗剪强度将随σ3的增加而响应增大。
可见：
畸形凝结饱跟粘性土凝结不排水的总应力强度包线跟有效应力强度包线都经由过程原点，即ccu=c′=0。
总应力强度包线与程度线的夹角以φcu表示，一般在10~20°之间，有效应力强度包线与程度线的夹角φ′称为有效内摩擦角，平日φ′比φcu大。
因为先期凝结压力的感化，在剪切前的凝结压力小于先期凝结压力时，强度将比畸形凝结土的强度大，总应力强度包线将如图中ab段所示，与畸形凝结破坏包线bc订交，bc线的延长线仍经由过程原点。
实用大将abc折线取为一条直线，从而可求得总应力强度指标ccu跟φcu。
可见超凝结土凝结不排水的ccu>0，且先期凝结压力越大，ccu就越大，而φcu则比畸形凝结土的小。
根据实验中量测试样破坏时的孔压uf，可能掉掉落有效应力强度指标。
(因为超凝结试样在剪切破坏时产生负的孔压，有效应力圆在总应力圆的右方(图中圆A)；畸形凝结试样在剪切破坏时产生正的孔压，故有效应力圆在总应力圆的左方(图中圆B)。
(超凝结土c′ φcu。
简述凝结排水抗剪强度
凝结排水剪在剪切过程中孔隙水压力一直为零，因此总应力强度线就是有效应力强度线。
在排水剪切过程中，随轴向压力增量Δσ1，试样体积一直变更，畸形凝结土将产生剪缩，而超凝结土先是紧缩，继而重要浮现剪胀的特点。
畸形凝结土的强度线是一条经由过程坐标原点的直线。
对超凝结土，当σ3σp时，强度线也是一条直线，其延长线经由过程坐标原点，浮现畸形凝结土剪切性状。
超凝结土试样处于超凝结状况受剪时，其强度线在畸形凝结土的上方，阐明超凝结土试样的强度比畸形凝结土高。
超凝结土的强度包线为一曲线，工程实用上近似为一条直线。
凝结排水剪实在验实验过程孔隙水压力一直为零，剪切速度极为迟缓，并且大量实验成果标明，凝结排水剪实在验的强度指标cd跟φd与凝结不排水实验的有效应力强度指标c′跟φ′很濒临，所以常用c′跟φ′代替cd跟φd 。
以总应力表示，将掉掉落完全差其余实验成果；
以有效应力表示，则无论采取哪种方法，都掉掉落近乎同一条有效应力强度包线。
抗剪强度与有效应力有独一的对应关联。
简述怎样停止抗剪强度指标的取值？
地质前提、工程的具体情况，比方制作物等级、制作物场地、地基的排水前提、施工周期等要从来抉择，尽可能与现实工程前提符合合。
在实验室测定土强度指标的方法
计划时，可据工程现真相况选用其中最合适的一种测试方法
一般认为，由三轴凝结不排水实验断定的有效应力强度参数c?跟φ?宜用于分析地基的临时牢固性(比方土坡的临时牢固分析，估计挡土构造物的临时土压力、位于软地皮基上构造物的地基临时牢固分析等)；而对饱跟软粘土的短期牢固成绩，则宜采取不凝结不排水实验的强度指标(cu)，即φu=0，以总应力法停止分析。
一般工程成绩多采取总应力分析法，其指标跟测试方法的抉择大致如下：
① 若制作物施工速度较快，而地基土的透水性跟排水前提不良时，可采取三轴仪不凝结不排水实验或直剪仪快剪实验的成果；
② 若地基荷载增减速度较慢，地基土的透水性不太小(如低塑性的粘土)以及排水前提又较好时(如粘土层中夹砂层)，则可能采取凝结排水或慢剪实验；
③因为现实加荷情况跟土的性质是复杂的，并且在制作物的施工跟利用过程中都要经历差其余凝结状况，因此，在断定强度指标时还应结合工程经验。
若介于以上两种情况之间，可用凝结不排水或凝结快剪实验成果
