土力学与土质学(第5章）第5章土的抗剪强度学习要求：1.掌握抗剪强度公式，熟悉抗剪强度的影响因素；2．掌握摩尔-库仑抗剪强度理论和极限平衡理论；3．掌握抗剪强度指标的测定方法；4．掌握不同固结和排水条件下土的抗剪强度指标的意义；5．了解应力路径的概念。基本内容：5.1土的强度概念与工程意义5.2土体强度理论5.3饱和粘性土的抗剪强度5.4应力路径5.1土的强度概念与工程意义●土的抗剪强度指土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土的主要力学性质之一。土体的破坏通常部是剪切破坏。●建筑物地基在外荷载作用下将产生剪应力和剪切变形，土具有抵抗剪应力的潜在能力——剪阻力，它随着剪应力的增加而逐渐发挥，剪阻力被完全发挥时，土就处于剪切破坏的极限状态，此时剪应力也就到达极限，这个极限值就是～。●建筑物安全正常使用，要求建筑地基必须同时满足以下两条件：第一：地基的变形条件；第二：地基的强度条件。●工程事例★加拿大特郎斯特康谷仓倾倒事故；★巴西的大厦倒塌事件（l=29m，b=12m，柱长21m，99根，地基土为软弱的沼泽土。）●土体强度问题在工程中应用如果土体内某—部分的剪应力达到土的抗剪强度，在该部分就开始出现剪切破坏。随着荷载的增加．剪切破坏的范围逐渐扩大，最终在土体中形成连续的滑动面，地基发生整体剪切破坏而丧失稳定性。土体强度问题在工程实践中应用有以下三类：（1）地基承载力与地基稳定性问题；（2）挡土墙及地下结构土压力问题；（3）土坡稳定性问题。5.2土体强度理论一、库仑公式1773年C．A．库仑(Coulomb)根据砂土的试验，将土的抗剪强度表达为滑动面上法向总应力的函数，即τf=tan以后（1776年）又提出了适合粘性土的更普遍的形式：τf=c＋tan式中τf——土的抗剪强度，kPa——剪切滑动面上法向总应力，kPac——土的粘聚力(内聚力)，kPa——土的内摩擦角，度。以上两式统称为库仑公式或库仑定律，c、称为抗剪强度指标或抗剪强度参数。由库伦公式可知：无粘性土的抗剪强度与剪切面上的法向应力成正比，其本质是由于土粒之间的滑动摩擦以及凹凸面间的镶嵌作用所产生的摩阻力，其大小决定于土粒表面的粗糙度、密实度、土颗粒的大小以及颗粒级配等因素。粘性土的抗剪强度由两部分组成，一部分是摩擦力(与法向应力成正比)，另—部分是土粒之间的粘结力，它是由于粘性土颗粒之间的胶结作用和静电引力效应等因素引起的。大量试验表明，土的抗剪强度不仅与土的性质有关，还与试验时的排水条件、剪切速率、应力状态和应力历史等许多因素有关。其中最重要的是试验时的排水条件．根据K．太沙基(Terzaghi)的有效应力概念，土体内的剪应力仅能由土的骨架承担，由此，土的抗剪强度应表示为剪切破坏面上法向有效应力的函数．库伦公式应修改为：无粘性土:τf=´tan´=(-u)tan´粘性土:τf=c´＋´tan´=c´＋(-u)tan´式中´——剪切滑动面上的法向有效应力，kPau——孔隙水压力，kPa；c´——土的有效粘聚力(内聚力)，kPa´——土的有效内摩擦角，度。土的抗剪强度的两种表示方法二.土的抗剪强度的构成●由土的抗剪强度表达式可以看出，砂土的抗剪强度是由内摩阻力构成，而粘性土的抗剪强度则由内摩阻力和粘聚力两个部分所构成。★内摩阻力包括土粒之间的表面摩擦力和由于土粒之间的连锁作用而产生的咬合力。咬合力是指当土体相对滑动时，将嵌在其它颗粒之间的土粒拔出所需的力，土越密实。连锁作用则越强。★粘聚力包括原始粘聚力、固化粘聚力和毛细粘聚力。原始粘聚力是由于土粒间水膜受到相邻土粒之间的电分子引力而形成的，当土天然结构被破坏时，原始粘聚力将丧失一些，但会随着时间而恢复其中的一部分或全部。固化粘聚力是由于土中化合物的胶结作用而形成的，当土的天然结构被破坏时，则固化粘聚力随之丧失，不能恢复。毛细粘聚力是由于毛细压力所引起的，一般可忽略不计。●土的抗剪强度指标的工程数值：★砂土的内摩擦角变化范围不是很大，中砂、粗砂、砾砂一般为=32°～40°；粉砂、细砂一般为28°～36°。e愈小，愈大，但含水饱和粉砂、细砂很容易失稳，因此对其内摩擦角的取值宜慎重，规定取...
