土力學(xué)與土質(zhì)學(xué)課件之土的抗剪強度

土力學(xué)與土質(zhì)學(xué)

(第5章）第5章土的抗剪強度學(xué)習(xí)要求：

1.掌握抗剪強度公式，熟悉抗剪強度的影響因素；2．掌握摩爾-庫侖抗剪強度理論和極限平衡理論；3．掌握抗剪強度指標(biāo)的測定方法；4．掌握不同固結(jié)和排水條件下土的抗剪強度指標(biāo)的意義；5．了解應(yīng)力路徑的概念?；緝?nèi)容：

5.1土的強度概念與工程意義

5.2土體強度理論

5.3飽和粘性土的抗剪強度

5.4應(yīng)力路徑5.1土的強度概念與工程意義●土的抗剪強度指土體抵抗剪切破壞的極限能力，是土的主要力學(xué)性質(zhì)之一。土體的破壞通常部是剪切破壞。●建筑物地基在外荷載作用下將產(chǎn)生剪應(yīng)力和剪切變形，土具有抵抗剪應(yīng)力的潛在能力——剪阻力，它隨著剪應(yīng)力的增加而逐漸發(fā)揮，剪阻力被完全發(fā)揮時，土就處于剪切破壞的極限狀態(tài)，此時剪應(yīng)力也就到達(dá)極限，這個極限值就是～?！窠ㄖ锇踩Ｊ褂茫蠼ㄖ鼗仨毻瑫r滿足以下兩條件：

第一：地基的變形條件；第二：地基的強度條件?！窆こ淌吕锛幽么筇乩伤固乜倒葌}傾倒事故；★巴西的大廈倒塌事件（l=29m，b=12m，柱長21m，99根，地基土為軟弱的沼澤土。）●土體強度問題在工程中應(yīng)用如果土體內(nèi)某—部分的剪應(yīng)力達(dá)到土的抗剪強度，在該部分就開始出現(xiàn)剪切破壞。隨著荷載的增加．剪切破壞的范圍逐漸擴大，最終在土體中形成連續(xù)的滑動面，地基發(fā)生整體剪切破壞而喪失穩(wěn)定性。土體強度問題在工程實踐中應(yīng)用有以下三類：（1）地基承載力與地基穩(wěn)定性問題；（2）擋土墻及地下結(jié)構(gòu)土壓力問題；（3）土坡穩(wěn)定性問題。5.2土體強度理論一、庫侖公式

1773年C．A．庫侖(Coulomb)根據(jù)砂土的試驗，將土的抗剪強度表達(dá)為滑動面上法向總應(yīng)力的函數(shù)，即τf=

tan以后（1776年）又提出了適合粘性土的更普遍的形式：τf=c＋tan式中τf——土的抗剪強度，kPa

——剪切滑動面上法向總應(yīng)力，kPac——土的粘聚力(內(nèi)聚力)，kPa——土的內(nèi)摩擦角，度。以上兩式統(tǒng)稱為庫侖公式或庫侖定律，c、稱為抗剪強度指標(biāo)或抗剪強度參數(shù)。由庫倫公式可知：無粘性土的抗剪強度與剪切面上的法向應(yīng)力成正比，其本質(zhì)是由于土粒之間的滑動摩擦以及凹凸面間的鑲嵌作用所產(chǎn)生的摩阻力，其大小決定于土粒表面的粗糙度、密實度、土顆粒的大小以及顆粒級配等因素。粘性土的抗剪強度由兩部分組成，一部分是摩擦力(與法向應(yīng)力成正比)，另—部分是土粒之間的粘結(jié)力，它是由于粘性土顆粒之間的膠結(jié)作用和靜電引力效應(yīng)等因素引起的。大量試驗表明，土的抗剪強度不僅與土的性質(zhì)有關(guān)，還與試驗時的排水條件、剪切速率、應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力歷史等許多因素有關(guān)。其中最重要的是試驗時的排水條件．根據(jù)K．太沙基(Terzaghi)的有效應(yīng)力概念，土體內(nèi)的剪應(yīng)力僅能由土的骨架承擔(dān)，由此，土的抗剪強度應(yīng)表示為剪切破壞面上法向有效應(yīng)力的函數(shù)．庫倫公式應(yīng)修改為：無粘性土:τf=′tan′=(-u)tan′

粘性土:τf=c′＋′tan′=c′＋(-u)tan′

式中

′——剪切滑動面上的法向有效應(yīng)力，kPau——孔隙水壓力，kPa；c′——土的有效粘聚力(內(nèi)聚力)，kPa

′——土的有效內(nèi)摩擦角，度。土的抗剪強度的兩種表示方法二.土的抗剪強度的構(gòu)成●由土的抗剪強度表達(dá)式可以看出，砂土的抗剪強度是由內(nèi)摩阻力構(gòu)成，而粘性土的抗剪強度則由內(nèi)摩阻力和粘聚力兩個部分所構(gòu)成?！飪?nèi)摩阻力包括土粒之間的表面摩擦力和由于土粒之間的連鎖作用而產(chǎn)生的咬合力。咬合力是指當(dāng)土體相對滑動時，將嵌在其它顆粒之間的土粒拔出所需的力，土越密實。連鎖作用則越強?！镎尘哿Πㄔ颊尘哿Α⒐袒尘哿兔?xì)粘聚力。

原始粘聚力是由于土粒間水膜受到相鄰?fù)亮Ｖg的電分子引力而形成的，當(dāng)土天然結(jié)構(gòu)被破壞時，原始粘聚力將喪失一些，但會隨著時間而恢復(fù)其中的一部分或全部。

固化粘聚力是由于土中化合物的膠結(jié)作用而形成的，當(dāng)土的天然結(jié)構(gòu)被破壞時，則固化粘聚力隨之喪失，不能恢復(fù)。毛細(xì)粘聚力是由于毛細(xì)壓力所引起的，一般可忽略不計。●土的抗剪強度指標(biāo)的工程數(shù)值：★砂土的內(nèi)摩擦角j變化范圍不是很大，中砂、粗砂、礫砂一般為j

=32°～40°；粉砂、細(xì)砂一般為j=28°～36°。e愈小，j愈大，但含水飽和粉砂、細(xì)砂很容易失穩(wěn)，因此對其內(nèi)摩擦角的取值宜慎重，規(guī)定取

j=20°左右。砂土有時也有很小的粘聚力（約10kPa以內(nèi)），這是由于砂土中夾有一些粘土顆粒，也可能是由于毛細(xì)粘聚力的緣故?！镎承酝恋目辜魪姸戎笜?biāo)的變化范圍很大，它與土的種類有關(guān)，并且與土的天然結(jié)構(gòu)是否破壞、試樣在法向壓力下的排水固結(jié)程度及試驗方法等因素有關(guān)。內(nèi)摩擦角的變化范圍大致為j＝0°～30°；粘聚力則可從小于10kPa變化到200kPa以上。

三、莫爾—庫侖強度理論

1910年莫爾(Mohr)提出材料的破壞是剪切破壞，當(dāng)任一平面上的剪應(yīng)力等于材料的抗剪強度時該點就發(fā)生破壞，并提出在破壞面上的剪應(yīng)力τf是該面上法向應(yīng)力的函數(shù)，即τf

＝f()這個函數(shù)在τf

～坐標(biāo)中是一條曲線，稱為莫爾包線(或稱為抗剪強度包線)，莫爾包線表示材料受到不同應(yīng)力作用達(dá)到極限狀態(tài)時、滑動面上法向應(yīng)力與剪應(yīng)力τf的關(guān)系。理論分析和實驗都證明，莫爾理論對土比較合適，土的莫爾包線通常近似地用直線代替，該直線方程就是庫侖公式。由庫倫公式表示莫爾包線的強度理論稱為莫爾—庫侖強度理論。●當(dāng)土體中任意一點在某一平面上的剪應(yīng)力達(dá)到土的抗剪強度時，就發(fā)生剪切破壞。即土體處于極限平衡狀態(tài)，根據(jù)莫爾—庫倫理論、和莫爾應(yīng)力圓可得到土體中一點的剪切破壞條件，即土的極限平衡條件。●極限平衡狀態(tài)時，大、小主應(yīng)力之間的關(guān)系，稱為莫爾—庫侖破壞準(zhǔn)則?！駥⒖辜魪姸劝€與莫爾應(yīng)力圓畫在同一張坐標(biāo)圖上。它們之間的關(guān)系有以下三種情況。Ⅰ穩(wěn)定狀態(tài)Ⅱ極限平衡狀態(tài)Ⅲ不可能狀態(tài)抗剪強度剪應(yīng)力莫爾圓與抗剪強度之間的關(guān)系τ＝τf

四、莫爾—庫侖破壞準(zhǔn)則——極限平衡條件土體中任意點的應(yīng)應(yīng)力（莫爾應(yīng)力圓）●土體內(nèi)部的滑動動可沿任何一個面面發(fā)生，只要該面面上的剪應(yīng)力等于它的抗剪強度。所以，必須研究究土體內(nèi)任一微小小單元的應(yīng)力狀態(tài)。●在平面問題或軸軸對稱問題中。取取某一土體單元，，若其大主應(yīng)力1和小主應(yīng)力3的大小和方向已知知，則與大主應(yīng)力力而成角的任一平面上的的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力τ可由力的平衡條件件求得。方向的靜力平衡條條件可得：τ方向的靜力平衡條條件可得：消去上式中，則可得到：★可見在~τ坐標(biāo)平面上，土單單元的應(yīng)力狀態(tài)的的軌跡將是一個圓圓，該圓就稱為莫爾應(yīng)力圓。莫爾圓就表示土土體中一點的應(yīng)力力狀態(tài)，莫爾圓圓圓周上各點的坐標(biāo)標(biāo)就表示該點在相相應(yīng)平面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。土中一點應(yīng)力（微微元體、隔離體、、應(yīng)力圓）無粘性土（c=0）的極限平衡條條件為：根據(jù)極限應(yīng)力圓與與抗剪強度包線相相切的幾何關(guān)系，，可建立以下極限平衡條件。在土體中取一單元元微體。mn為破裂面，它與大大主應(yīng)力的作用面面成f角。破裂面位于極極限平衡狀態(tài)莫爾爾圓的A點。將抗抗剪強度線延長與與軸相交于R點、由由三角形ARD可可知：因故化簡后得粘性土的極限平衡衡條件為：破裂角說明破壞面與最大主應(yīng)力

1的作用面的夾角為（450＋

/2)。如前所述，土的抗剪強度τf

實際上取決于有效應(yīng)力，所以，取有效摩擦角′時才代表實際的破裂角。最大剪應(yīng)力處不發(fā)發(fā)生破壞？五、極限平衡條件件的應(yīng)用土的極限平衡條件件常用來評判土中中某點的平衡狀態(tài)態(tài)，具體方法一、已知主應(yīng)力力s1、s3，土的內(nèi)摩擦角角，可推求出土體處于于極限平衡狀態(tài)態(tài)時所要求的內(nèi)摩擦角f。（1）若f>,表示保保持土單元體不不產(chǎn)生破壞所需需要的內(nèi)摩擦角角大于土的實際際內(nèi)摩擦角,實際土體必破壞;（2）反之f<,土單元元體處于穩(wěn)定狀態(tài);（3）當(dāng)f=,土單元元體處于極限平衡狀態(tài).二、是根據(jù)實際最小小主應(yīng)力s3及土的極限平衡條條件式，可推求求土體處于極限限平衡狀態(tài)時所所能承受的最大大主應(yīng)力s1f或根據(jù)實際最小主主應(yīng)力s1及土的極限平衡條條件式推求出土土體處于極限平平衡狀態(tài)時所能能承受的最小主主應(yīng)力s3f，再通過比較計計算值與實際值值即可評判該點點的平衡狀態(tài)：：

（1）當(dāng)當(dāng)s1<s1f或s3>s3f時，土體中該點點處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)；（（2）當(dāng)s1=s1f或s3=s3f時，土體中該點點處于極限平衡狀態(tài)；（（3）當(dāng)s1>s1f或s3<s3f時，土體中該點點處于破壞狀態(tài)。六、抗剪強度指指標(biāo)的測定方法法土的抗剪強度是是土的一個重要要力學(xué)性能指標(biāo)標(biāo)．在計算承載載力、評價地基基的穩(wěn)定性以及及計算擋土墻的的土壓力時，都都要用到土的抗抗剪強度指標(biāo)，，因此，正確地地測定土的抗剪剪強度在工程上上具有重要意義義?？辜魪姸鹊脑囼烌灧椒ㄓ卸喾N，，在實驗室內(nèi)常常用的有直接剪切試驗、三軸壓縮試驗和無側(cè)限抗壓試驗驗、在現(xiàn)場原位測測試的有十字板剪切試驗驗，大型直接剪切試試驗等?？辜魪姸鹊挠绊戫懸蛩?.土的種類；；2.土的密度度、含水量；3.初始應(yīng)力狀狀態(tài)、應(yīng)力歷史史；4.試驗中的排排水條件等?？辜魪姸戎笜?biāo)總應(yīng)力指標(biāo)：c，有效應(yīng)力指標(biāo)：：c′，′在剪切試驗中試試樣內(nèi)的有效應(yīng)應(yīng)力(或孔隙水水應(yīng)力)將隨剪剪切前試樣的固固結(jié)程度和剪切切中的排水條件件而異。因此，，同一種土如用用不同的方法進(jìn)進(jìn)行試驗，求出出的總應(yīng)力強度度指標(biāo)是不同的的，即便剪破面面上的法向總應(yīng)應(yīng)力相同，也未未必就有相同的的強度。當(dāng)采用用有效應(yīng)力表示示試驗結(jié)果時，，不同試驗方法法引起的強度差差異是通過′項來反映，而有有效應(yīng)力強度指指標(biāo)基本不變。。直接剪切試驗直接剪切儀分為為應(yīng)變控制式和和應(yīng)力控制式兩兩種，前者是等等速推動試樣產(chǎn)產(chǎn)生位移．測定定相應(yīng)的剪應(yīng)力力，后者則是對對試件分級施加加水平剪應(yīng)力測測定相應(yīng)的位移移，目前我國普普遍采用的是應(yīng)應(yīng)變控制式直剪剪儀。對同一種土至少少取4個重度和和含水量相同的的試樣，分別在在不同垂直壓力力下剪切破壞，一一般可取垂直壓壓力為100、、200、300、400kPa，將試試驗結(jié)果繪制抗抗剪強度τf和垂直壓力之間關(guān)系曲線。。一般取峰值作為為該級壓力下的的抗剪強度τf。必要時可取終終值（殘余強度度）作為抗剪強強度。直接剪切試驗方方法：為了近似模擬土土體在現(xiàn)場受剪剪的排水條件，直接剪切試驗驗可分為快剪、固結(jié)快剪和慢剪：快剪試驗——在試樣施施加垂直壓力后．立即快速施施加水平剪應(yīng)力力使試樣剪切破破壞。固結(jié)快剪——在試樣施施加垂直壓力后，允許試樣充充分排水，待固固結(jié)完成后，再再快速施加水平平剪應(yīng)力使試樣樣剪切破壞。慢剪試驗——在試樣施施加垂直壓力后，允許試樣充充分排水，待固固結(jié)完成后，以以緩慢的速率施施加水平剪應(yīng)力力使試樣剪切破破壞。直接剪切試驗優(yōu)優(yōu)缺點直接剪切儀具有有構(gòu)造簡單，操操作方便等優(yōu)點點，但它存在以以下若干缺點：：①剪切面限定定在上下盒之間間的平面，而不不是沿土樣最薄薄弱面剪切破壞壞；②剪切面上剪剪應(yīng)力分布不均均勻，土樣剪切切破壞時先從邊邊緣開始，在邊邊緣發(fā)生應(yīng)力集集中現(xiàn)象；③在剪切過程程中，土樣剪剪切面逐漸縮小小，而在計算抗抗剪強度時卻是是按土樣的原截截面積計算；④試驗時不能能嚴(yán)格控制排水水條件，不能量量測孔隙水壓力力、在進(jìn)行不排排水剪切時，試試件仍有可能排排水，特別對于于飽和粘粘性土土。由于土的抗剪強強度受排水條件件的影響顯著。。故試驗結(jié)果不不夠理想。但由由于它具有的優(yōu)優(yōu)點，故仍為一一般工程廣廣泛采用。直剪儀內(nèi)試件的的應(yīng)力和應(yīng)變試樣內(nèi)的應(yīng)力狀狀態(tài)復(fù)雜，應(yīng)變變分布不均勻。。在加剪應(yīng)力以以前，大主應(yīng)力力1就是作用于試樣樣上的豎向應(yīng)力力n。試件處于側(cè)限限狀態(tài)，所以2＝3＝k1。加剪應(yīng)力τ后，主應(yīng)力的方向產(chǎn)產(chǎn)生偏轉(zhuǎn)，剪應(yīng)應(yīng)力愈大，偏轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)角也愈大，所所以試驗過程中中主應(yīng)力的方向向是不斷交化的的。另外，在試試驗資料的分析析中，假定試件件中的剪應(yīng)力均均勻分布，但事事實上并非如此此。當(dāng)試件被剪剪破時，靠近剪剪力盒邊緣的應(yīng)應(yīng)變最大，而試試件的中間部分分的應(yīng)變相對要要小得多，剪切面附近的應(yīng)變又大大于試件頂部和底部的應(yīng)變。所以，，在剪切過程中中，特別是在剪剪切破壞時，試試件內(nèi)的應(yīng)力和和應(yīng)變，既非均勻又難確定定。直剪儀內(nèi)土樣的的應(yīng)力和應(yīng)變?nèi)S壓縮縮試驗三軸壓縮縮試驗也也稱三軸軸剪切試試驗，是是測定土土抗剪強強度的一一種較較為完善善的方法法。三軸軸壓縮儀儀由壓力室、軸向加荷荷系統(tǒng)、施加圍壓壓系統(tǒng)、孔隙水壓壓力量測測系統(tǒng)等組成。。常規(guī)試驗驗方法的的主要步步驟如下下：1.將土土樣切成成圓柱體體套在橡橡膠膜內(nèi)內(nèi)、放在在密封的的壓力室室中．然然后向壓壓力室內(nèi)內(nèi)壓入水水，使試試樣各向向受到圍圍壓3，并使液液壓在整整個試驗驗過程中中保持不不變，這這時試樣樣內(nèi)各向向的三個個主應(yīng)力力都相等等、因此此不發(fā)生生剪應(yīng)力力。2.然通通過傳力力桿對試試樣施加加豎向壓壓力，這這樣，豎豎向主應(yīng)應(yīng)力就大大于水平平向主應(yīng)應(yīng)力．水水平向主主應(yīng)力保保持不變變。而豎豎向主應(yīng)應(yīng)力逐漸漸增大，，試件終終于至剪剪切破壞壞。三軸壓縮縮試驗方方法三軸壓縮縮試驗按按剪切前前的固結(jié)結(jié)程度和和剪切時時的排水水條件，，分為以以下三種種試驗方方法；(1)不不固結(jié)結(jié)不排水水試驗(UUTest)：：試樣在在施加周周圍壓力力和隨后后施加豎豎向壓力力直至剪剪切破壞壞的整個個過程中中都不允允許排水水，試驗驗自始至至終關(guān)閉閉排水閥閥門。(2)固固結(jié)不不排水試試驗(CUTest)：試試樣在施施加周圍圍壓力3后打并排水水閥門，，允許排排水固結(jié)結(jié)，穩(wěn)定定后關(guān)閉閉排水閥閥門，再再施加豎豎向壓力力、使試試樣在不不排水的的條件下下剪切破破壞。(3)固固結(jié)排排水試驗驗(CDTest)：試樣樣在施加加周圍壓壓力3時允許排水水固結(jié)，，待固結(jié)結(jié)穩(wěn)定后后，再在在排水條條件下施施加豎向向壓力至至試樣剪剪切破壞壞。三軸壓縮縮試驗優(yōu)優(yōu)缺點三軸壓縮縮儀的突突出優(yōu)點點是能較較為嚴(yán)格格地控制制排水條條件，量量測試件件中孔隙隙水壓力力的變化化。此外外，試件件中的應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)態(tài)也比較較明確，，破裂面面是在最最弱處，，而不象象直接剪剪切儀那那樣限定定在上下下盒之間間。一般般說來，，三軸壓壓縮試驗驗的結(jié)果果比較可可靠。三三軸壓縮縮試驗的的缺點是是試樣的的中主應(yīng)應(yīng)力2＝3。而實際際上土體體的受力力狀態(tài)未未必都屬屬于這類類軸對稱稱情況。。真三軸軸儀中的的試樣可可在不同同的三個個主應(yīng)力力(1≠2≠3)作用下下進(jìn)行試試驗。無側(cè)限抗抗壓強度度試驗無側(cè)限抗抗壓強度度試驗與與三軸儀儀中進(jìn)行行3＝0的不不排水剪剪切試驗驗一樣，，試驗時時，將圓圓柱形試試樣放在在無側(cè)限限抗壓試試驗儀中中，在不不加任何何側(cè)向壓壓力的情情況下施施加垂直直壓力，，直到使使試件剪剪切破壞壞為止，，剪切破破壞時試試樣所能能承受的的最大軸軸向壓力力qu稱為無側(cè)限抗抗壓強度度。根據(jù)試驗驗結(jié)果，，只能作作一個極極限應(yīng)力力圓(1＝qu、3＝0)，，因此對對于一般般粘性土土就難以以作出破破壞包線線。而對對于飽和和粘性土土，根據(jù)據(jù)在三軸軸不固結(jié)結(jié)不排水水試驗的的結(jié)果，，其破壞壞包線近近于一條條水平線線，即u＝0。這這樣，如如僅為了了測定飽飽和粘性性土的不不排水抗抗剪強度度．就可可以以利利用構(gòu)造造比較簡簡中的無無側(cè)限抗抗壓試驗驗儀代替替三軸儀儀。此時時，取u＝0．則則由無側(cè)側(cè)阻抗比比強度試試驗所得得的極限限應(yīng)力圓圓的水平平線就是是破壞包包線，得得：cu——土土的不排排水抗剪剪強度靈敏度：：原狀土與與重塑土土無側(cè)限限抗壓壓強度的的比值。。十字板剪剪切試驗驗就地進(jìn)進(jìn)行，它它不需取取原狀土土樣，試試驗時的的排水條條件、受受力狀態(tài)態(tài)與土所所處的天天然狀態(tài)態(tài)比較接接近。由于十字字板在現(xiàn)現(xiàn)場測定定的土的的抗剪強強度，屬屬于不排排水剪切切的試驗驗條件，，因此其其結(jié)果應(yīng)應(yīng)與無側(cè)側(cè)阻抗壓壓強度試試驗結(jié)果果接近，，即十字板剪剪切儀適適用于飽飽和軟鉆鉆土，特特別適用用于難于于取樣或或試樣在在自重作作用下不不能保持持原有形形狀的軟軟粘土。。它的優(yōu)優(yōu)點是構(gòu)構(gòu)造簡單單，操作作方便，，試驗時時對土的的結(jié)構(gòu)擾擾動也較較小，故故在實際際中廣泛泛得到應(yīng)應(yīng)用。十字板剪剪切試驗驗室內(nèi)的抗抗剪強度度測試要要求取得得原狀土土樣。但但由于試試樣在采采取、運運送、保保存和制制備等方方面不可可避免地地受到擾擾動，含含水量也也很難保保持、特特別是對對于高靈靈敏度的的軟粘土土，室內(nèi)內(nèi)試驗結(jié)結(jié)果的精精度就受受到影響響。土的抗剪剪強度隨隨深度的的變化十字板試試驗裝置置5.3飽飽和和粘性土土的抗剪剪強度一、不固固結(jié)不排排水抗剪剪強度不固結(jié)不不排水試試驗是在在施加周周圍壓力力和軸向向壓力直直至剪切切破壞的的整個試試驗過程程中都不不允許排排水，如如果有一一組飽和和粘性土土試件，，首先在某一圍圍壓下固固結(jié)至穩(wěn)穩(wěn)定．試件中中的初始始孔隙水水壓力為為零，然然后分別別在不排排水條件件下施加加圍壓和和軸向壓壓力至剪剪切破壞壞．不排水條條件下，，試樣在在試驗過過程中含含水量不不變，體體積不變變，孔壓系數(shù)數(shù)B＝1，改改變圍壓壓增量只只能引起起孔隙水水壓力的的變化，，并不會改改變試樣樣中的有有效應(yīng)力力，各試試樣在剪剪切前有有效應(yīng)力力相等，因此抗抗剪強度度不變。。“不固結(jié)結(jié)”是在在三軸壓壓力室壓壓力下不不再固結(jié)結(jié)．而保保持試樣樣原來的的有效應(yīng)應(yīng)力不變變，如果果飽和粘粘性土從從未固結(jié)結(jié)過，將將是一種種泥漿狀狀土，抗抗剪強度度也必然然等于零。從天然然土層中中取出的的試樣，，相當(dāng)于于在某一一壓力下下已經(jīng)固固結(jié)，具具有一定定的天然然強度。。不排水水抗剪強強度取決決于天然然土層有效固結(jié)結(jié)壓力。一般只用用于測定定飽和土土的不排排水強度度二、固結(jié)結(jié)不排水水抗剪強強度飽和粘性性土的固固結(jié)不排排水抗剪剪強度在在一定程程度上受受應(yīng)力歷歷史的影影響，因因此，在在研究粘粘性土的的因結(jié)不不排水強強度時，，要區(qū)別別試樣是正常固固結(jié)還是是超固結(jié)結(jié)。如果果試樣所所受到的的3>pc，屬于正常固結(jié)結(jié)試樣；如果3<pc，則屬于超固結(jié)試試樣。試驗結(jié)結(jié)果證明明，這兩兩種不同同固結(jié)狀狀態(tài)的試試樣，其其抗剪強強度性狀狀是不同同的。飽和粘性性土固結(jié)結(jié)不排水水試驗時時，試樣樣在3作用下充充分排水水固結(jié)，，u3＝0，在不排排水條件件下，施施加偏應(yīng)應(yīng)力剪切切時，試試樣中的的孔隙水水壓力隨隨偏應(yīng)力力的增加加而不斷斷變化，，u1＝A(1-3)。正常固結(jié)結(jié)試樣剪剪切時體體積有減減少的趨趨勢(剪縮)。但由由于不允允許排水水，產(chǎn)生生正的孔孔隙水壓壓力，超超固結(jié)試試樣在剪剪切時體體積有增增加的趨趨勢(剪剪脹)。強超固結(jié)結(jié)試樣在在剪切過過程中．．開始產(chǎn)產(chǎn)生正的的孔隙水水壓力．．以后轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)為負(fù)值值。(a)主主應(yīng)力差差與軸向向應(yīng)變關(guān)關(guān)系(b)孔隙水水壓力與與軸向應(yīng)應(yīng)變關(guān)系系正常固結(jié)結(jié)飽和粘粘性土固固結(jié)不排排水試驗驗結(jié)果有效應(yīng)力力圓與總總應(yīng)力圓圓直徑相相等、僅僅位置不不同。兩兩者之間間的距離離為uf，因為正正常固結(jié)結(jié)試樣在在剪切破破壞時產(chǎn)產(chǎn)生正的的孔隙水水壓力，，故有效效應(yīng)力圓圓在總應(yīng)應(yīng)力圓的的左方。?？倯?yīng)力力破壞包包線和有有效應(yīng)力力破壞包包線都通通原點，，說明未未受任何何固結(jié)壓壓力的土土(如泥泥漿狀土土)不具具有抗剪剪強度。。總應(yīng)力破破壞包線線的傾角角以cu表示，一一般在10o～～20oo之間，，有效應(yīng)應(yīng)力破壞壞包線的的傾角′稱為有效效內(nèi)摩擦擦角，′比cu大一倍左左右。正常固結(jié)結(jié)飽和粘粘性土固固結(jié)不排排水試驗驗超固結(jié)土土的固結(jié)結(jié)不排水水試驗結(jié)結(jié)果超固結(jié)土土的固結(jié)結(jié)不排水水總應(yīng)力力破壞包包線是一一條平緩緩的曲線線，可近似用直直線ab代替，，與正常常固結(jié)破破壞包線線bc相相交。bc的延延長線仍仍通過原原點，實實用上將將abc折線取取為一條條直線。。固結(jié)不排排水剪的的總應(yīng)力力強度包包線可表表達(dá)為：：τf=ccu＋tancu固結(jié)不排排水剪的的有效應(yīng)應(yīng)力強度度包線可可表達(dá)為為：τf=c′＋′tan′由于超固結(jié)結(jié)土在剪切切破壞時，，產(chǎn)生負(fù)孔孔隙水壓力力，有效應(yīng)應(yīng)力圓在總總應(yīng)力圓的的右方，正正常固結(jié)試試祥產(chǎn)生正正的孔隙水水壓力，故故有效應(yīng)力力圓在總應(yīng)應(yīng)力圓的左左方。通常常c′<ccu，,′>cu。超固結(jié)飽和和粘性土固固結(jié)不排水水試驗三、固結(jié)排排水抗剪強強度固結(jié)排水試試驗在整個個試驗過程程中，孔隙隙水壓力始始終為零，，總應(yīng)力最最后全部轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)化為有效效應(yīng)力，所所以總應(yīng)力力圓就是有有效應(yīng)力圓圓．總應(yīng)力力破壞包線線就是有效效應(yīng)力破壞壞包線。固結(jié)排水剪剪的強度包包線可表達(dá)達(dá)為：τf=cd＋tand試驗證明，，cd、d與固結(jié)不排排水試驗得得到的c′、′接近，由于于固結(jié)排水水試驗所需需的時間太太長．故實實用上用c′、′代替cd、d，但是兩者者的試驗條條件是有差差別的，固固結(jié)不排水水試驗在剪剪切過程中中試樣的體體積保持不不變，而固固結(jié)排水試試驗在剪切切過程中試試樣的體積積一般發(fā)生生變化，cd、d略大于c′、′。固結(jié)排水試試驗（（a)正正常固結(jié)(b)超超固結(jié)在剪切過程程中，正常常固結(jié)土發(fā)發(fā)生剪縮，，而超固結(jié)結(jié)土則是先先壓縮繼而而主要呈現(xiàn)現(xiàn)剪漲的特特性。固結(jié)排水試試驗應(yīng)力——應(yīng)變關(guān)系系和體積變變化總應(yīng)力強度度參數(shù)與有效應(yīng)力力強度參數(shù)數(shù)正常固結(jié)試試樣分別在在三種不同同排水條件件下進(jìn)行試試驗，當(dāng)以以總應(yīng)力表表示強度時時，不同試試驗方法引引起的強度度差異是通通過不同的的強度參數(shù)數(shù)來反映的的，亦即在在總應(yīng)力強強度參數(shù)中中包含了孔孔隙水壓力力的影響；；當(dāng)以有效效應(yīng)力表示示強度時，，這種強度度差異可直直接通過有有效應(yīng)力項項來反映，，而不同試試驗方法測測得的有效效強度參數(shù)數(shù)一般彼此此接近。由圖可見，，盡管試樣樣A、B和和C具有相相同的剪前前有效固結(jié)結(jié)壓力，但但它們的總總應(yīng)力強度度線或總應(yīng)應(yīng)力強度參參數(shù)是不同同的，有d＞cu＞u。若以有效效應(yīng)力表示示．則不論論采用那種種試驗方法法，都得到到近乎同一一條有效應(yīng)應(yīng)力破壞包包線，說明明抗剪強度度與有效應(yīng)應(yīng)力有唯一一的對應(yīng)關(guān)關(guān)系。5.4應(yīng)應(yīng)力路路徑一、應(yīng)力路路徑的基本本概念土體中一點點的應(yīng)力狀狀態(tài)可以用用應(yīng)力空間間中的一個個應(yīng)力點來來描述。在在荷載作用用下，土體體中一點應(yīng)應(yīng)力狀態(tài)的的改變過程程可以用對對應(yīng)的應(yīng)力力點在應(yīng)力力空間的運運動軌跡來來描述。應(yīng)應(yīng)力點在應(yīng)應(yīng)力空間的的運動軌跡跡稱為應(yīng)力力路徑。二、應(yīng)力路徑徑的繪制可在莫爾圓圓上適當(dāng)選選擇一個特特征應(yīng)力點點來代表整整個應(yīng)力圓圓，常用的的特征點是是應(yīng)力圓的的頂點（最最大剪應(yīng)力力處),其其座標(biāo)為,p=(1+3)/2,q=(1－3)/2。按應(yīng)力變化化過程順序序把這些點點連按起來來就是應(yīng)力力路徑，并并以箭頭指指明應(yīng)力狀狀態(tài)的發(fā)展展方向。應(yīng)力路徑？加荷方法不不同，應(yīng)力力路徑也不不同，在三三軸壓縮試試驗中，如如果保持3不