重庆科创职业学院——土的抗剪强度指标的测定

1、 土的抗剪强度指标通过土的抗剪强度指标通过土工试验土工试验确定。试验方法确定。试验方法分为分为室内室内土工试验和土工试验和现场原位现场原位测试两种。室内试验测试两种。室内试验常用的方法有常用的方法有直接剪切试验、三轴剪切试验直接剪切试验、三轴剪切试验和无侧和无侧限抗压强度试验限抗压强度试验等等；现场原位测试的方法有；现场原位测试的方法有十字板十字板剪切试验和大型直剪试验剪切试验和大型直剪试验。 指标指标c c、值是土的重要力学指标，用于确定地值是土的重要力学指标，用于确定地基土的承载力、挡土墙的土压力以及验算土坡的稳定基土的承载力、挡土墙的土压力以及验算土坡的稳定性等问题。正确地测定和选择土的

2、抗剪强度指标是土性等问题。正确地测定和选择土的抗剪强度指标是土工试验与设计计算中十分重要的问题。工试验与设计计算中十分重要的问题。4.2.1 土的抗剪强度指标的测定土的抗剪强度指标的测定4.2.1 土的抗剪强度指标的测定土的抗剪强度指标的测定4.2.1直接剪切试验直接剪切试验4.2.2三轴剪切试验三轴剪切试验4.2.3无侧限抗压强度试验无侧限抗压强度试验4.2.4现场十字板剪切试验现场十字板剪切试验 直接剪切试验直接剪切试验：直剪仪构造简单，土样制备和试直剪仪构造简单，土样制备和试验操作方便验操作方便，是测定预定剪破面上抗剪强度的最是测定预定剪破面上抗剪强度的最简便和最常用的方法。简便和最常用

3、的方法。 直剪仪分直剪仪分应变控制式和应力控制式应变控制式和应力控制式两种，前者以两种，前者以等等应变速率使试样产生剪切位移直至剪破应变速率使试样产生剪切位移直至剪破，后者，后者是分级施加水平剪应力并测定相应的剪切位移。是分级施加水平剪应力并测定相应的剪切位移。 目前我国使用较多的是目前我国使用较多的是应变控制式直剪仪应变控制式直剪仪。4.2.1 土的抗剪强度指标的测定土的抗剪强度指标的测定4.2.1 直直接接剪剪切切试验：试验： 图图4-14-1为应变式直剪仪示意图，施加一水平为应变式直剪仪示意图，施加一水平力力T T，土样水平面上受剪，试样的水平截面积，土样水平面上受剪，试样的水平截面积为

4、为A A，则垂直压应力为，则垂直压应力为= =F FA A，此时，土的抗，此时，土的抗剪强度（土样破坏时对此推力的极限抵抗能力）剪强度（土样破坏时对此推力的极限抵抗能力）为为f f= =T TA A。（一般取。（一般取46个物理状态相同的个物理状态相同的试样试验）试样试验）4.2.1 土的抗剪强度指标的测定土的抗剪强度指标的测定图图4-1 直剪仪工作原理示意图直剪仪工作原理示意图FT土样土样水平测力装置水平测力装置竖向加压装置竖向加压装置上下剪切盒上下剪切盒基座基座上下透水石上下透水石T垂直压应力：垂直压应力：= =F FA A抗剪强度：抗剪强度：f f= =T TA A4.2.1 土的抗剪强

5、度指标的测定土的抗剪强度指标的测定上下剪切盒上下剪切盒应变式直剪仪应变式直剪仪垂直加载垂直加载水平加载水平加载测微表测微表量力环量力环剪切盒剪切盒4.2.1 土的抗剪强度指标的测定土的抗剪强度指标的测定直接剪切试验示意图：直接剪切试验示意图：（1）快剪（）快剪（Q）试验时在试样上施加垂直压力后，拔去固定销试验时在试样上施加垂直压力后，拔去固定销钉，立即以钉，立即以0.8mm/min的剪切速度进行剪切，使试的剪切速度进行剪切，使试样在样在3min5min内剪破。该试验所得的强度称为快内剪破。该试验所得的强度称为快剪强度，相应的指标称为快剪强度指标，以剪强度，相应的指标称为快剪强度指标，以cQ，Q

6、表示。表示。 为了考虑固结程度和排水条件对抗剪强度的影为了考虑固结程度和排水条件对抗剪强度的影响，根据加荷速率的快慢将直剪试验划分为响，根据加荷速率的快慢将直剪试验划分为快剪、快剪、固结快剪和慢剪固结快剪和慢剪三种试验类型。三种试验类型。4.2.1 土的抗剪强度指标的测定土的抗剪强度指标的测定（2）固结快剪（）固结快剪（CQ） 试验时对试样施加垂直压力后，每小时测读试验时对试样施加垂直压力后，每小时测读垂直变形一次，直至变形稳定。变形稳定标准为垂直变形一次，直至变形稳定。变形稳定标准为变形量每小时不大于变形量每小时不大于0.005mm，再再拔去固定销，拔去固定销，剪切剪切速率速率同快剪试验同快

7、剪试验。所得强度称为固结快剪强。所得强度称为固结快剪强度，相应指标称为固结快剪强度指标，以度，相应指标称为固结快剪强度指标，以cR，R表示。表示。4.2.1 土的抗剪强度指标的测定土的抗剪强度指标的测定（3）慢剪（）慢剪（S） 慢剪试验是对试样施加垂直压力后，待固慢剪试验是对试样施加垂直压力后，待固结稳定后，再拔去固定销，以结稳定后，再拔去固定销，以0.6mm/min的的剪切速度使试样剪切速度使试样在充分排水的条件下在充分排水的条件下进行剪切进行剪切，这样得到的强度称为慢剪强度，其相应的指，这样得到的强度称为慢剪强度，其相应的指标称为慢剪强度指标，以标称为慢剪强度指标，以cS，S表示。表示。4

8、.2.1 土的抗剪强度指标的测定土的抗剪强度指标的测定 上述三种方法的试验结果如上述三种方法的试验结果如下下图所示。从图中可图所示。从图中可以看出，以看出， cQ cCQ cS ，而，而Q CQ S。直剪试验的设备简单直剪试验的设备简单，试样的制备和安装，试样的制备和安装方便，且操作容易掌方便，且操作容易掌握，至今仍为工程单握，至今仍为工程单位广泛采用。位广泛采用。4.2.1 土的抗剪强度指标的测定土的抗剪强度指标的测定 基本组成基本组成： 三轴压缩仪主要三轴压缩仪主要由由压力室、加压系统压力室、加压系统以及量测系统以及量测系统三部分三部分组成组成。 三轴压缩仪试验系统三轴压缩仪试验系统 三轴

9、压缩试验又称三轴剪切试验，是测定土的应三轴压缩试验又称三轴剪切试验，是测定土的应力与应变关系和强度的一种常用的室内试验方法。力与应变关系和强度的一种常用的室内试验方法。4.2.1 土的抗剪强度指标的测定土的抗剪强度指标的测定4.2.2 三轴三轴剪剪切切试验试验（1 1）压力室）压力室 压力室一般由压力室一般由金属上盖、活塞、有机玻璃圆筒、底座、金属上盖、活塞、有机玻璃圆筒、底座、围压管、测压管、橡皮膜、透水石、试样、试样冒和排水管围压管、测压管、橡皮膜、透水石、试样、试样冒和排水管等组成。等组成。4.2.1 土的抗剪强度指标的测定土的抗剪强度指标的测定（2 2）加压系统）加压系统 由由压力泵、

10、调压阀和压力表压力泵、调压阀和压力表等组成。等组成。（3 3）量测系统）量测系统 由由排水系统、体变管和孔隙水压力量测装排水系统、体变管和孔隙水压力量测装置置等组成等组成。4.2.1 土的抗剪强度指标的测定土的抗剪强度指标的测定4.2.1 土的抗剪强度指标的测定土的抗剪强度指标的测定130 ftan cfc用若干土样进行试验，对每个土样施加不同用若干土样进行试验，对每个土样施加不同3 3，可分别求得剪切破坏时对应的最大主应力可分别求得剪切破坏时对应的最大主应力1 1，将，将这些结果绘成一组摩尔圆。通过这些摩尔圆的切点这些结果绘成一组摩尔圆。通过这些摩尔圆的切点的直线就是土的抗剪强度线，由此可得

11、抗剪强度指的直线就是土的抗剪强度线，由此可得抗剪强度指标标c c和和值。值。4.2.1 土的抗剪强度指标的测定土的抗剪强度指标的测定试验类型试验类型（1 1）试验种类）试验种类4.2.1 土的抗剪强度指标的测定土的抗剪强度指标的测定v不固结不排水试验（不固结不排水试验（UUUU试验）试验） 试样在施加围压和随后试样在施加围压和随后施加施加轴向轴向应力直至破坏的整应力直至破坏的整个试验过程中都个试验过程中都不允许排水不允许排水，这样从开始加压直至试样剪这样从开始加压直至试样剪坏，坏，土中的含水量始终保持土中的含水量始终保持不变不变，孔隙水压力也不消散，孔隙水压力也不消散 。cu 、 u 4.2.

12、1 土的抗剪强度指标的测定土的抗剪强度指标的测定v固结排水试验（固结排水试验（CDCD试验）试验）v 试样先在围压作用下排水固结，然后允许试试样先在围压作用下排水固结，然后允许试样在样在充分排水的条件充分排水的条件下增加轴向压力直至破坏。下增加轴向压力直至破坏。cd 、 d v固结不排水试验（固结不排水试验（CUCU试验）试验） 土样在施加土样在施加围压围压时，允许试样充分时，允许试样充分排水排水，待，待 固结稳定后，再在固结稳定后，再在不排水的条件下不排水的条件下施加轴向压力，施加轴向压力，直至试样直至试样剪切破坏剪切破坏。ccu 、 cu 固结排水试验固结排水试验适用于适用于渗透系数渗透系

13、数大大，施工进度，施工进度慢慢的的工程工程。试验的应用试验的应用: 固结不排水试验固结不排水试验适用于适用于一般正常固结土层在竣工或一般正常固结土层在竣工或使用阶段受到大量、快速的活荷载或新增荷载作用使用阶段受到大量、快速的活荷载或新增荷载作用下的受力情况。下的受力情况。c ccu cu cucu 不固结不排水试验不固结不排水试验适用于渗透系数小，施工进度快，适用于渗透系数小，施工进度快，在施工期无排水固结的情况。在施工期无排水固结的情况。cu4.2.1 土的抗剪强度指标的测定土的抗剪强度指标的测定试验结果的整理试验结果的整理： 同一种土施加的总应力虽然相同，但是如果试验方法不同或排水不同则所

14、得强度指标就不同，所以抗剪强度与总应力没有唯一的对应关系。 根据有效应力原理 +u+u得有效应力与抗剪强度的关系表达式为：tantanuccf 准确测出孔隙水压力后由上式可得抗剪强度与有效应力准确测出孔隙水压力后由上式可得抗剪强度与有效应力的唯一对应关系。的唯一对应关系。式中，式中，cc为有效粘聚力；为有效粘聚力；为有效内摩擦角。为有效内摩擦角。4.2.1 土的抗剪强度指标的测定土的抗剪强度指标的测定4.2.3无侧限抗压强度试验无侧限抗压强度试验无侧限抗压强度试验方法无侧限抗压强度试验方法适用于适用于饱和饱和软软粘土粘土的不固结的不固结不排水强度与灵敏度不排水强度与灵敏度。试样为原状土样试样为原状土样 1轴向加荷架；轴向加荷架；2轴向测力计；轴向测力计；3试样；试样；4上、下传压板；上、下传压板；5手轮；手轮；6升降板；升降板；7轴向位移计轴向位移计4.2.1 土的抗剪强度指标的测定土的抗剪强度指标的测定1转盘；转盘；2摇柄；摇柄；3滑轮；滑轮；4弹簧秤；弹簧秤；5槽钢；槽钢；6套管；套管；7钻杆；钻