土的抗剪强度的机理详解

3.2土的抗剪强度的机理摩擦强度

tan

与黏聚（力）强度c一般不可能将二者截然分开。其表现形式与实际机理往往不一致，例如：砂石土的咬合与毛细吸力－表现为（假）黏聚力正常固结黏土强度包线过原点—（假）摩擦力饱和黏土

u=0，cu：实际存在摩擦力3.2土的抗剪强度的机理摩擦强度1.固体颗粒间的滑动摩擦2.咬合摩擦黏聚力1.静电引力2.电磁引力3.颗粒间的胶结4.颗粒间接触点的化合价键5.表观的（假）黏聚力摩擦强度

1.固体颗粒间的滑动摩擦1)固体表面的“纯”滑动摩擦2)其中N正压力，3)T为剪切力，4)μ为摩擦系数，5)

u为滑动摩擦角。可见摩擦力T正比于正压力N；两物体间摩擦阻力与物体尺寸无关。NT图3－7滑动摩擦

即使是极光滑的表面：起伏在10nm~100nm之间（纳米，10-9m），不平处的坡度为120°~175°对于看似光滑的石英矿物表面其凹凸不平可达到500nm一些松散矿物颗粒表面不平度可超过这个尺度10倍以上存在不规则表面的咬合和“自锁”作用和分子层次的作用力。光滑表面的真实的固体表面图3－8固体接触表面的微观情形

y：材料（矿物）的屈服应力

m：材料抗剪强度摩擦系数

由于实际接触面积很小，局部压力很大，会使材料达到屈服；由于距离是单分子的尺度，形成吸附引力；可能使局部矿物产生重结晶。图3－9粗粒土的实际接触面积NTAc不平表面吸附膜的影响吸附膜的τc要比τm小得多。所以清洁与否十分重要图3－10不平表面吸附膜的影响粗糙清洁没有化学清洁的表面由于吸附膜的润滑作用，抛光表面摩擦角很小粗糙表面受清洁与否影响较小在饱和情况下，由于水对吸附膜的破坏，其滑动摩擦角有所提高干燥，不清洁

水中，不清洁0.41.0非常清洁一般清洁不同情况下石英表面的滑动摩擦系数。图3－11不同情况下石英表面的滑动摩擦系数光洁一般抚状态牧下石针英砂笔：μ≈0明.5句，

≈26°常见郑矿物超的滑咐动摩经擦角图3哄－1供1常见圾矿物若的滑衰动摩够擦角3.存2.铜1摩擦幕强度2.咬盟合摩什擦1)颗粒蹈间的拜咬合兰：2)微观尘现象猴：颗巡寿粒的蹄提升冰、错思动、拍转动分、拔投出、损断裂蛇、接创触点典的破谊损…阿…3)宏观柴现象尊：剪奇胀、倚破碎考、定票向和吧重排背列—样提高皮抗剪邮强度图3肚－1乐3颗粒导间的咬合坝摩擦咬合糕的三雕种结帝果剪胀折断特，破环碎定向序与重继排列

3=1拣3.擦7M竹Pa高围尿压下贫密砂贴三轴疲试验御破坏匀后，担砂的这孔隙祖比e=0原.3古7，明戴显小顽于初览始（剪最小应）孔隐隙比静(0尾.6站1)翼。颗粒皇的破太碎试验兴前后颜的级他配曲承线-颗争粒的匙破碎三轴煤剪胀a.无剪庙胀时银：外鸟力作给功（1扶）b.有剪威胀：岛外力卫作功思增加（2个）假设（

v<0教)图3连－1烫4剪胀少模型D>俘1:有剪覆胀D=虎1:无剪敢胀（2指）（3袜）（4汗）如

相等洞：（5颂）强度坐增加辱！（1辫）1单纯滑动摩擦2滑动＋剪胀（缩）3滑动＋剪胀＋颗粒破碎及重排列3图3包－1扩5土的充强度患及其好影响跌因素1)剪胀竟提高筑了抗努剪强境度；距剪缩池（负旱剪胀胳）减馆少了至抗剪洽强度恨；2)颗粒凤的破鞋碎与讨重定步向排渣列需该要额指外作凯功，底也增洋加了言土的袭抗剪赞强度角。但舅由于霸颗粒歇破碎倘与重斤排列贿减少符了土勤产生精剪胀逢的可咱能性尿，甚位至会薯发生习剪缩邀；3)在高些围压锦下，浅颗粒声破碎局量大少，很窝难发浪生剪识胀；4)颗粒王的重涉排列浓往往盖会破厨坏土裂的原负有结悉构，萄造成鬼剪胀刘量减隙少。从这座个角疫度来被看，少颗粒能的破吼碎和吃重排剖列减捷少了丑土的菠剪胀峰，与不华发生阔颗粒桐的破爹碎和资重排谢列相惕比，塌实际私上减倡少了前土的喝摩擦强擦度。几点缠结论黏聚肢力1.静电托引力（el江ec用tr洗os愁ta描ti表c效at触tr洲ac茧ti结on）颗粒逆平摧面部继分带白负电洁荷，惩而两炊端边谈角处谅带正汇电荷拐，异冈号电届荷吸流引；黏土礼颗粒垄的边到角与栏平面较相对纳时，把两个站反号响的双果电层乌相互漠作用爪而产袖生吸组引力愈。2.范得筒华力继.Va扔n妹de帐r酱Wa惠al勺s勺fo唤rc动es它是全分子盏层次拼间的盛引力枣。物仁质的脊极化挑分子崖与相仪邻的舞另一南个极春化分傅子间份通过诸相反茄的偶佩极吸姨引；窜极化阀分子投与非咽极化喂分子木接近技时，位也可部能诱统发后蓝者。只有耳很小覆的颗鸡粒（<幕1μ陆m，堪10-6m)，羊在很藏近的惨时候疏它才箩会起关作用甚。距第离稍波远它饺衰减松很快滔，可偷认为龟与于星颗粒芦距离伏的四苍次方凝成反悉比。黏聚孕力3.颗粒抄间的冶胶结1)它们饶包括债碳、波硅、封铅、鞭铁的脚氧化满物和喜有机芦混合级物。2)这些逗胶结默材料淡可能期来源完于土喂料本帆身，受亦即坊矿物辛的溶若解和兆重析充出过蛙程；讲也可倦能来屿源于嫁土中笋水溶摆液中炉。3)由胶歉结物祝形成贤的黏软聚力符可达泊到几咐百kP齿a。4)这种尘胶结煮不仅谜对于悄黏土文，而梢且对滴于砂们土也副会产坦生一唱定的糕黏聚卸力，讽即使杯含量话很小购，也很明显蜂改变现了土收的应花力应握变关系系及哑强度衰包线歪。也而是土固的结效构性裂的主乖要原海因。当正技常固虎结土密在固汁结后锻再卸厘载而架成为栋超固绪结，匠其抗路剪强乱度并捞没有剂随有管效正录应力展的减酷少而耗按比馆例减开少，竭而是须保留纱了很播大部末分的庙强度北。在这素个过煮程中霸由于录孔隙禁比减慢少，颜造成发在颗颜粒间婶接触夸点形佳成初蒜始的逼化合吉价键位是重个要原裙因。这种慎化合繁键主悔要包内括离晌子键巴、共准价键矮和金筛属键袭，其证键能轧很高拘。4.颗粒摆间接束触点今的化窜合价窄键5.表观锋的黏瓜聚力机械陡咬合毛细例吸力冰冻谈等黏聚坏力总何结黏聚滩力都哄是来挎源于竞颗粒少间由仁于各意种土荷内部坑吸引冒而产咏生的解正应海力。仍而抗歼剪强弟度则换是由圈于这揉些吸爪引力让而产摸生的赌粒间栋的摩赴擦。音