土的抗剪强度

[拼音]：tu de kangjian qiangdu

[外文]：shear strength of soil

土体抵抗剪切破坏的能力。土可以由于拉力过大而开裂，也可以由于剪力过大而破坏。土体中各点的抗剪强度或所承受的剪应力都可以是不均匀的。因此，土体的剪切破坏可能是整体破坏，也可能是局部破坏。工程上有许多情况（如地基承载力、土坡稳定以及挡土墙的土压力等）主要考虑剪切问题。而在粘性土坡稳定性的分析中则要考虑三个问题：计算方法、抗剪强度 τ和安全系数的确定，三者是互相关联和协调的。

净洁砂的抗剪强度

砂的抗剪强度是由颗粒间摩擦角的抵抗力产生的，可由直接剪力仪测定。将结果绘成σ-τ_f曲线（图1），并用下式表达：

τ_f＝σtg嗘　　　　　　 　　(1)

式中τ_f为抗剪强度；σ为剪切破坏面上的法向压力；嗘为砂的内摩擦角，其值主要随砂的密度、颗粒的粗糙度和粒径级配的均匀性而变，可从疏松粉砂的28°到密实粗砂的41°。对于中小型工程，嗘值可查有关书籍中的试验结果，根据具体情况选用，可不另进行试验。

砂的抗剪强度比较严密的表达式：

τ_f＝σ′tg嗘′　或　τ_f＝(σ－u)tg嗘′　　(2)

式中 σ和σ′分别为剪切面上的总应力和有效正应力；u为孔隙压力；嗘′为有效内摩擦角。对于透水性较大的砂，用有效应力表达的嗘′ 角稍大于但又接近于总应力的嗘角。

产生孔隙压力的来源可能有：

（1）外加荷载；

（2）渗透浮托力或砂层中有承压水；

（3）外界的振动，如爆破、地震或机械振动。以浮托力为例，当砂体中某一点的 u等于σ时，抗剪强度τ_f等于零，工程上称为流砂状态。

饱和粘性土的抗剪强度

粘性土的抗剪强度也可用直接剪力仪测定，但它存在着比较严重的缺点：

（1）不能严格控制排水条件；

（2）不能量测孔隙水压力；

（3）试件的破坏面限定在上下匣之间的平面，而不是顺着试件最薄弱的面破坏；

（4）试件中应力和应变分布不均匀。为此，现多用三轴压力仪测定。

影响粘性土的抗剪强度的因素很多，其中以排水条件最为重要。按排水条件试验可分为三种：

（1）不排水剪切；

（2）固结不排水剪切；

（3）固结排水剪切。后一种试验得出的试验结果与第二种差别不大，而要使剪切时的孔隙压力完全消散，必须剪切得很缓慢，这样就需要很长的时间。因此，在实用上一般不做固结排水剪切试验。

非饱和粘性土的抗剪强度

实用上大多采用总应力法以表述其抗剪强度。

坚硬或裂隙粘性土的抗剪强度

这类土多数属于高度超压密土，用特制仪器（如环剪仪或往复剪力仪）试验得出的应力-应变曲线（图2a），在峰值之后经继续剪切变形的强度为残余强度。对应于峰值和残余强度的破坏包线分别为AB和CD(图2b)，CD线的c′(多数情况之下c′接近于零)和嗘′值远小于AB线的c′、嗘′值。实用上采用残余强度分析坚硬或裂隙粘性土坡的稳定性，并认为比较接近实际。

原位测定土抗剪强度

在现场直接测定土层不同深度的抗剪强度。其优点是可避免取土、运输和室内试验对土样的扰动及应力释放。原位测定的方法主要有：十字板、旁压仪和静力触探等试验（见土工试验和现场原型观测），通常都是用以测定饱和粘性土层的不排水抗剪强度。