3. 试验优缺点
P A
类似试验： 环剪试验 单剪试验
S T
优点
设备简单，操作方便
结果便于整理 测试时间短
缺点 试样应力状态复杂 应变不均匀
不能精确控制排水条件
剪切面固定
4、讨论

f
σ = 300KPa σ = 200KPa σ = 100KPa
f

c O

S
τf=c＋tg



土样
1、试验原理与资料处理

P
f
σ = 300KPa σ = 200KPa
A
σ = 100KPa S
ε
T
f

τf=c＋tg
c O

2、试验分类
通过控制剪切速率来近 似模拟排水条件
1. 固结慢剪： 施加正应力～充分固结 慢慢施加剪应力：小于0.02mm/ 分，以保证无超静孔压水 2. 固结快剪 施加正应力～充分固结 在3-5分钟内剪切破坏 3. 快剪（不排水剪） 施加正应力后立即剪切 3-5分钟内剪切破坏
试 样
压力室
透水石 排水管
阀门
橡皮膜 压力水
1、试样应力特点与试验方法：
特点：
试样是轴对称应力状态。垂直应力 z一般是大主应力；径向与切向应 力总是相等r=，亦即1=z； 2 = 3= r 方法：
3
1
3
3
首先试样施加静水压力—室压（围压 ） 1 = 2= 3 ；

ห้องสมุดไป่ตู้
1)固结排水试验
(1)试验条件
总应力指标与有效应力指标一致:
cd c 试 d 样

f= f
d=
1= 1 •施加围压 充分固结 ’ cd = c = •施加(1 -)时，排水阀门 始终打开，速度慢足以使孔 压消散 •始终u=0，=-u=
也愈大，所以试验过程中主应力的方向是不断交化的。
• 直接剪切仪具构造简单，操作方便等优点，但它存在若干缺 点，主要有： • ① 剪切面限定在上下盒之间的平面，而不是沿土样最薄弱的 面剪切破坏；
• ② 剪切面上剪应力分布不均匀，土样剪切破坏时先从边缘开 始，在边缘发生应力集中现象；
• ③ 在剪切过程中， 土样剪切面逐渐缩小，而在计算抗剪强 度时却是按土样的原截面积计算； • ④ 试验时不能严格控制排水条件，不能量测孔隙水压力、在 进行不排水剪切时，试件仍有可能排水，特别对于饱和粘性 土。 • 由于土的抗剪强度受排水条件的影响显著，故试验结果不够 理想。但由于它具有的优点，故仍为一般工程广泛采用。
1 =15%

强度包线
1

c
(1-)f
(1-)f
3、试验类型
固结排水试验（CD试验） cd 、d 1 打开排水阀门，施加围压后充分固结，超静孔 隙水压力完全消散； 2 打开排水阀门，慢慢施加轴向应力差以便 充分排水，避免产生超静孔压 固结不排水试验（CU试验） ccu 、cu 1 打开排水阀门，施加围压后充分固结，超静孔隙 水压力完全消散； 2 关闭排水阀门，很快剪切破坏，在施加轴向应力差 过程中不排水 不固结不排水试验（UU试验） cu 、u 1 关闭排水阀门，围压下不固结； 2 关闭排水阀门，很快剪切破坏，在施加轴向应力差
P
A
S
T
6转/分钟－－慢剪 12转/分钟－－快剪
试验过程中的应力变化
P A
zx
z
x
S T
xz
在试验资料的分析中，假定试件中的剪应力均匀分布， 在加剪应力以前，试件处于侧限状态， 2＝3 ＝k 1 但事实上并非如此。当试件被剪破时，靠近剪力盒边 1 缘的应变最大，而试件的中间部分的应变相对要小得 多，剪切面附近的应变又大于试件顶部和底部的应变。 3 所以，在剪切过程中，特别是在剪切破坏时，试件内 加剪应力τ后，主应力的方向产生偏转，剪应力愈大，偏转角 的应力和应变，既非均匀又难确定。
然后通过活塞杆施加的是应力差 Δ 1= 1- 3 。
3
1
2、强度包线
施加围压：100kPa 、 200kPa、300kPa、400kPa 的三轴试验，得到破坏时 相应的（1-)f

1- 3
绘制破坏状态的应力摩 尔圆，画出它们的公切 线——强度包线，得到 强度指标 c 与

破坏面位置：
45 2

1)固结排水试验
(2) 松砂与正常固结粘土试验曲线与强度包线
轴向应力渐进增加，体应变是体缩，最终二者均趋于稳定


f=f
=’
v
思考题：正常固结粘土包线为什么过原点？
1)固结排水试验
(2) 松砂与正常固结粘土试验曲线与强度包线 地基中的正常固结粘土： ’ z z p 取回室内, 如 c ’ z，不再是正常固结土 。 实验室的正常固结粘土： 有效固结压力0 等于先期固结压力p。 固结压力为0的正常固结粘土: 当正常固结粘土试样的固结压力为0时， 亦即其历史上的最大固结压力是0 －处于泥浆状态，抗剪强度为0。
土的抗剪强度试 验与指标
土工结构物或地基
渗透问题 变形问题 强度问题
土
渗透特性 变形特性 强度特性
抗剪强度试验
一、室内 试验
直剪试验、三轴试验等 制样（重塑土）或现场取样 缺点：扰动 优点：应力条件清楚，易重复
二、野外 试验
十字板扭剪试验 旁压试验 原位试验 缺点：应力条件不易掌握 优点：原状土的原位强度
抗剪强度指标
强度指标： 粘聚力 c 内摩擦角
总应力强度指标 与 有效应力强度指标 直剪强度指标 与 三轴试验强度指标 峰值强度指标 与 残余强度指标
三种分 类方法
工程应用
目的
一、直剪试验
直接剪切仪分为应变控制式和应力控制式两种，前者 是等速推动试样产生位移．测定相应的剪应力，后者 则是对试件分级施加水平剪应力测定相应的位移，目 前我国普遍采用的是应变控制式直剪仪。
抗剪强度指标：一般情况下， 0 0 粉细砂： C 0 kpa , 26 ~ 34 0 粘性土： C 5 ~ 100 kpa , 0 ~ 10
4、讨论：

σ = 300KPa
f

σ = 200KPa σ = 100KPa
c O

S
试验停止的标准：
二、 三轴试验
轴向加压杆 顶帽 有机玻璃罩