例如，粗砂和细砂，孔隙比 相同，两者强度相同；相对 密度相同，粗砂强度高
（2）表面糙度，针、片状形状及棱角颗粒
①在其他条件相同时，颗粒表面糙度增加将会增加砂
土的内摩擦角。
②粗粒土的针、片状形状及棱角的影响较复杂：
（a）加强了颗粒间的咬合作用：。 （b）针片状颗粒更易于折断，棱角易于折损:。
室内粘土压缩实验，三轴试验
正常固结土
历史上最大固结应力=当前受到的有效固结应力
室内制备正常固 结重塑土试样
历史上最大固结应力=实验时施加的围压
A
B
C
D
f tan '
c' 0
不同围压下固结压缩
没有施加任何有效应力的泥 浆，不具有任何强度。即正 常固结土强度包线过原点
但是，强度包线是通过若干个初始状态不同的试验得到的
围压下，三轴试验时也不发 生剪胀而是体积剪缩
围压等于临界围压
•
破坏的体变为零
试样固结后达到临界孔隙比
围压低于临界围压
•
破坏时试样发生剪胀 破坏时试样发生剪缩
围压高于临界围压
•
砂土孔隙比与抗剪强度
M--粉土 S--砂土 G--砾石
L--低塑限 H--高塑限
W--级配良好 P--级配不良
孔隙比与粘性土强度
不同孔隙比下真强度包线
破坏时不同孔隙比的试样
e： 基本是常数
ce ：是孔隙比的函数。由于正常固结土强度包线 过原点，所以ce 应与固结应力成正比
f tan e +ce
ce为真粘聚力，e为真摩擦角
优点：在一定程度上反映了粘土的粘聚力和摩擦力的强度机理 不足：尽管试样破坏时的孔隙比是相同的，但是未能反映出它们的应 力历史上造成的细观结构的不同，所以与真正的粘聚力和摩擦力还是 有一定的区别
孔隙比与砂土强度
土的状态
孔隙比与粘土强度
3
土的分
土颗粒尺寸形状
土颗粒级配
颗粒矿物成分的影响
不同粘土矿物 成分的滑动摩 擦角比较
对于粗粒土、 含有中性矿物 的土，如云母， 泥岩等，其滑 动摩擦角明显 变小。颗粒易 于破碎
高岭石
伊利石 蒙脱石
粘土矿物构造单元
饱和石英 饱和长石
颗粒级配的影响
• 粗粒土的级配对于其抗剪强度也有较大影响。两 种相对密度相同的砂，级配较好的砂孔隙比e要小， 咬合作用也比较强； • 另一方面对于级配良好的土，单位体积中颗粒接 触点多，接触应力小，颗粒破碎少，剪胀量加大， 所以抗剪强度高。
2.土的状态
临界孔隙比 孔隙比与砂 土抗剪强度 的关系
真强度理论 孔隙比与粘 土抗剪强度 的关系
制样过程的区别 造成土体结构性 差异
均匀砂土的三轴试验结果 粒径：0.85~1.19mm 颗粒平均轴长比：1.45 孔隙比：0.64
LOGO
tan 2 (45
f
2 剪胀时， v 0 1
) tan 2 (45
r
2
)
v 1
颗粒尺寸和形状的影响
（1）粗粒土颗粒尺寸的影响
增加剪胀 大尺寸颗粒具有较强的咬合，可 能增加土的剪胀，从而提高强度
大尺寸颗粒在单位体积中颗粒间接 触点少，接触点上应力加大，软弱 减小剪胀 矿物颗粒更容易破碎，从而减少剪 胀，降低了土的强度
孔隙比与砂土抗剪强度的关系
在同一围压下对于松、密两个标准砂试样进行三轴试验
松砂
应力应变曲线是 应变硬化的
密砂
应力应变曲线是 应变软化的
偏差应力与应 变关系
伴随体积减小 （剪缩）
伴随体积增大 （剪胀）
偏差应力与孔 隙比关系
孔隙比减小
孔隙比增大
两个试样在加载最后，其孔隙比接 近相同，亦即达到临界孔隙比。
无剪胀，外荷载做功 r 1 ( 1 3 ) r
坚硬矿物颗粒
有剪胀，外荷载做功 f r v 3
( 1 3 ) f ( 1 3 ) r
软弱矿物颗粒
f r v 3
v 3 1
(
v 1 ) f ( 1 )r 3 3 1
土的强度理论
影响土强度的内部因素
上海大学土木工程系 报告人：方醒 学号：11722137
影响土强度的因素
f f (e, C, , , c, H , T , , , S )
'
e为土的孔隙比；
C代表土的组成，component；
H代表应力历史，history； T表示温度，temperature；
22~24.5° 28~37.6° 34.2° 12.4° 12° 10.2° 4~10°
非粘土矿物
饱和方解石 饱和绿泥石 高岭石
粘土矿物
伊里石 蒙脱石
常见矿物滑动摩擦角
在较密实状态及较高围压下，相互咬合的颗粒更容易折断和破碎 而不是被拔出和翻转引起剪胀，因而软弱矿物抑制了土的剪胀， 从而降低了土的抗剪强度
3.土的结构
土的结构：表示土的组成成分，空间排列和粒间作用力的综合特性
土体的结构对于土的 抗剪强度有很大影响， 有时对于某些粘性土， 土的结构起到控制性 因素的作用
强度：絮凝结构>分散结构 原状土>重塑土和扰动土
粘性土的结构性对强度的影响
粘性土室内制样方法影响土的组构形式
砂土的结构性对强度的影响
真强度理论
• 如前所述，孔隙比的不同未能反映到粘土抗剪强度中
伏斯列夫 （Hvorslev）
抗剪强度
受孔隙比影响的 粘聚分量 不受孔隙比影响 的摩擦分量
ce
tan e
ce k
粘聚分量也随围压 线性增加，未能在 图中单独表示。
伏斯列夫的真 强度理论：
饱和重塑粘土 破坏时的含水 量相同ω(e)，即 孔隙比是相同 的
, 分别表示应变和应变率；
S表示土的结构，Structure；

c和为粘聚力及内摩擦角。
其中各种因素并不独立，可能相互重叠。
土体剪切强度
摩擦强度 •颗粒间滑动摩擦力 •颗粒间咬合摩擦
粘结强度 •静电引力 •范德华力 •颗粒间胶结 •接触点间化合价键 •表观粘聚力
内部影响因素种类
1
2
土的组成
临界孔隙比：
即达到极限应力差时，轴向应力差几乎不 变时，轴向应变连续增加，最终试样体积 几乎不变时的孔隙比。 应用：桩的临界深度 超过临界深度后，达到临界 孔隙比，表面摩阻力接近常 数
不同围压下临界孔隙比
3 3
ecr ecr
Scaramento河砂试样 在不同围压下，临界孔 隙比也不相同。
• 对于很密的砂土，在很高的