12003.49201.87
698.3kPa500kPa
不破坏
解法2、
sin (13 )/2 (5 0 0 2 0 0 )/2 0 .4 2 8 6 (c=0) (13 )/2(5 0 0 2 0 0 )/2
25.3833.69
不破坏
h
25
6.3 抗剪强度指标的测定方法
测 定 土的 抗方 剪法 强 度
情况可能不符。
h
45
6.3 抗剪强度指标的测定方法
三轴压缩试验按剪切前的固结程度和剪 切时的排水条件，可以分为三种试验方法：
1.不固结不排水试验 (UU试验) 2.固结不排水试验 (CU试验) 3.固结排水试验 (CD试验)
h
46
6.3 抗剪强度指标的测定方法
1.不固结不排水剪（UU）
三轴试验：施加周围压力
饱和粘性土在三组3下的不排水剪 试验得到A、B、C三个不同3作用
下破坏时的总应力圆，但只能得到 一个有效应力圆。
试验表明：虽然三个试样的周围压力3不同，但破坏
时的主应力差相等，三个极限应力圆的直径相等，因 而强度包线是一条水平线。
h
48
6.3 抗剪强度指标的测定方法
2. 固结不排水剪（CU）
三轴试验：施加周围压力3
1776年，库仑根据砂土剪切试验得出
f 砂土
库仑定律：土的抗剪强
度是剪切面上的法向总应
力 的线性函数
f tan
后来，根据粘性土剪切试验得出
f
f tanc
粘土
c
h
9
6.1 莫尔-库仑强度理论
库伦公式 f ctg (无粘性土：c=0)
c:土的粘聚力
抗剪强度指标
:土的内摩擦角
f
c
h
10
6.1 莫尔-库仑强度理论 土的抗剪强度一般可分为两部分：一部分
(5)若1 5 0 0 k P a ,3 2 0 0 k P a ，问试样是否破坏
h
20
6.2 土的极限平衡条件
例题 解：
(1)因为是砂土，所以c=0
tan 3200000.667
33.69
作图法
300
200
100
33.69
0 100 200 300
（一般应做3个试样）
h
21
6.2 土的极限平衡条件
1 3tan245o2
3 1tan245o2
h
19
6.2 土的极限平衡条件
例题
某干砂试样进行直剪试验，当 = 300kPa时，
测得 f = 200kPa 求：
(1)砂土的内摩擦角
(2)破坏时的大小主应力（绘出摩尔圆）
(3)大主应力与剪切面所成的角度
(4)当 2 0 0 k P a , 1 2 0 k P a时，土样是否破坏
P A
f T A
在法向应力作用下，剪应力与剪切位移关系曲线， 根据曲线得到该作用下，土的抗剪强度
a
剪应力（kPa)
1 b
2
4m
m
剪切位h 移△l (0.01mm)
33
6.3 抗剪强度指标的测定方法
在法向应力作用下，剪应力与剪切位移关系曲线。
剪应力（kPa)
a
b
1
2
4m m
剪切位移△l (0.01mm)
压力。 ③剪切过程中试样剪切面积逐渐减小，剪切面上的
剪应力分布不均匀。
h
37
6.3 土的剪切试验
抗剪强度包线
分别在不同的周围压力3作用下进行剪切，得
到3～4 个不同的破坏应力圆，绘出各应力圆的公切 线即为土的抗剪强度包线。
抗剪强度包线
c
h
38
6.3 抗剪强度指标的测定方法
二、三轴剪切试验
试验仪器：
3、轴向压力△直至剪
破的整个过程都关闭排水 阀门，不允许试样排水固
结。
关闭排 水阀
3
直剪试验：通过试验加荷的
3
快慢来实现是否排水。使试
样在3～5min内剪破，称之
为快剪。
△ 3
3 3
3 △
h
47
6.3 抗剪强度指标的测定方法
△
3
3
cu
有效应力圆 A
总应力圆
u=0
B
C
3
3
uA
3A
1A
3 3 △
例题
解 (2)土中某点的应力状态 200
f
45
2
=61.850
3
1 2(13)1 2(13)cos2
12(13)sin2
3 0 0 1 2 (13 ) 1 2 (13 )c o s(2 6 1 .8 5 )
2001 2(13)sin(261.85)
h
33.69
2 f
300
1
3 193.0kPa 1 673.8kPa
强度指 :cc标 q、cq
（3）慢剪：则是试样在竖向压力下排水，待固结稳定后，以 缓慢的速率施加水平剪应力使试样剪切破坏。
强度h 指:c标 s、s
35
•直接剪切试验
c q c cq
cq
q
h
36
6.3 土的剪切试验
直剪试验优缺点
优点：仪器构造简单，试样的制备和安装方便， 易于操作。
缺点： ①剪切破坏面固定，且不一定是土样的最薄弱面。 ②不能严格控制排水条件，不能量测土样的孔隙水
3 3
△
3 3
3 c ccu
A
B
cu
C
3
△
饱和粘性土在三组3下进行固结不排水剪 试验得到A、B、C三个不同3作用下破坏
时的总应力圆，由总应力圆强度包线确定
固结不排水剪总应力强度指标ccu、 cu
将总应力圆在水平轴上左移uf得到相应的有效应力
圆，按有效应力圆强度包线可确定c 、
h
50
6.3 抗剪强度指标的测定方法
h
23
6.2 土的极限平衡条件
例题
解 (5) 1500,3200时 作图法
33.690
应力圆位于抗剪强度线下，不破坏
h
24
6.2 土的极限平衡条件
例 题 解 (5) 1500,3200时
计算法
解法1、极限平衡状态
1 3 t a n 2 ( 4 5 /2 ) 2 c t a n ( 4 5 /2 )
h
16
6.2 土的极限平衡条件
二、土的极限平衡条件
情况1：摩尔圆位于抗剪强度线以下
f 不破坏 情况2：摩尔圆与抗剪强度线相切
f 极限平衡状态 情况3：摩尔圆与抗剪强度线相割
f 破坏（不存在） 极限平衡状态
由三角形ARD
sin AD RD
R
sin
1 2
(1
3
)
1 2
(1
3
)
11 ssiinntan2452
1 3tan2 4 5 2 2 ctan 4 5 2 31tan2 4 5 2 2 ctan 4 5 2
h
极限平衡条件
18
6.2 土的极限平衡条件
粘性土： 无粘性土：c=0
1 3ta 2 4 no5 2 2 cta 4 n o5 2 31ta 2 4 no5 2 2 cta 4 n o5 2
• 工程实践中与土的抗剪强度 有关的工程问题主要有以下 3类：
（1）土质土坝的稳定问题
（2）土压力问题
（3）地基的承载力问题
h
2
土坡失稳
h
3
土坡失稳
h
4
挡土墙失稳
大阪的港口码头挡土墙由于液化前倾
h
5
地基承载力不足
h
6
地基承载力不足
h
7
地基承载力不足
滑动破裂面.1 莫尔-库仑强度理论
总应力法：总应力强度0指标
抗达 剪方
u u
强 法 有效应力法：有效应 力强度0指标
度
u
h
13
6.1 莫尔-库仑强度理论
f
c
莫尔包线
莫尔包线表示材料在不同应力作用下达
到极限状态时，滑动面上法向应力与剪应 力f 的关系。
h
14
6.2 土的极限平衡条件
一、土中任意一点的应力状态
由静力平衡条件
22
6.2 土的极限平衡条件
例题
1
3
28.15
(3)大主应力与剪切面所成的角度为
90 f 90 6.8 15 2.1 85
(4) 200,120时
300
作图法
200
点 200,120位于抗剪强度
线下，不破坏
100 33.69
计算法
0 100 200 300
f tan200tan33.69
不破坏
133.33kPa120kPa
直接剪切试验 三轴压缩试验 现场十字板剪切仪 无侧限抗压强度试验
h
26
6.3 抗剪强度指标的测定方法 一、 直接剪切试验
试验仪器：直剪仪（应变控制式，应力控制式）
h
27
6.3 抗剪强度指标的测定方法
h
28
6.3 抗剪强度指标的测定方法
剪切容器与应力环
h
29
6.3 抗剪强度指标的测定方法
h
30
3 k01
1 z
M
H 0(水 平 方 向 ） V0(垂 直 方 向 ）
3 ( d s s i n ) ( s i n ) d s ( c o s ) d s 0 1 ( d s c o s ) ( c o s ) d s ( s i n ) d s 0 m