§5.4土的抗剪强度指标 直接剪切试验和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： 〔a.不固结不排水试验（快剪）： b.固结不排水试验（固结快剪）： c.固结排水试验（慢剪）： 饱和粘性土的固结不排水抗剪强度受应力历史的影响，所以首先要区分试样 是处于什么样的固结状态。如果试样所受到的周围固结压力σ，大于它所曾受到 的最大固结压力P心（先期固结压力），则称试样处于正常固结状态：而如果3〈 心，则称试样处于超固结状态。不同固结状态的试样，其抗剪强度性状是不同 正常固结状态的试样在剪切过程中体积有减小的趋势（剪缩），但由于不允 许排水，故产生正的孔隙水压力：而强超固结状态的试样在剪切过程中，先表现 为剪缩（产生正的孔隙水压力），然后转为剪胀（产生负的孔隙水压力）。 1.正常固结状态的土样 下图表示正常固结状态的饱和粘性土的固结不排水试验结果，图中用实线表 示的为总应力圆和总应力破坏包线，用虚线表示的为有效应力圆和有效应力破坏 包线，“，为剪切破坏时的孔隙水压力。因为剪切过程中不排水，根据有效应力 原理可知，有效应力圆与总应力圆直径相等，位置不同。 正常固结状态饱和粘性土 固结不排水试验结果 因为正常固结状态的试样在剪切破坏时产生正的孔隙水压力，故有效应力圆 在总应力圆的左边。 总应力破坏包线和有效应力破坏包线都通过原点，说明固结压力为零的土不 会具有抗剪强度
§5.4 土的抗剪强度指标 直接剪切试验和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： a.不固结不排水试验（快剪）； b.固结不排水试验（固结快剪）； c.固结排水试验（慢剪）； 饱和粘性土的固结不排水抗剪强度受应力历史的影响，所以首先要区分试样 是处于什么样的固结状态。如果试样所受到的周围固结压力 3 大于它所曾受到 的最大固结压力 pc（先期固结压力），则称试样处于正常固结状态；而如果 3 < pc ，则称试样处于超固结状态。不同固结状态的试样，其抗剪强度性状是不同 的。 正常固结状态的试样在剪切过程中体积有减小的趋势（剪缩），但由于不允 许排水，故产生正的孔隙水压力；而强超固结状态的试样在剪切过程中，先表现 为剪缩（产生正的孔隙水压力），然后转为剪胀（产生负的孔隙水压力）。 1.正常固结状态的土样 下图表示正常固结状态的饱和粘性土的固结不排水试验结果，图中用实线表 示的为总应力圆和总应力破坏包线，用虚线表示的为有效应力圆和有效应力破坏 包线， f u 为剪切破坏时的孔隙水压力。因为剪切过程中不排水，根据有效应力 原理可知，有效应力圆与总应力圆直径相等，位置不同。 274 0 cu 正常固结状态饱和粘性土 固结不排水试验结果 uf 因为正常固结状态的试样在剪切破坏时产生正的孔隙水压力，故有效应力圆 在总应力圆的左边。 总应力破坏包线和有效应力破坏包线都通过原点，说明固结压力为零的土不 会具有抗剪强度
2.超固结状态的土样 超固结状态的饱和粘性土的固结不排水剪切试验得到的总应力破坏包线如 下图所示，是一条略平缓的曲线，可近似以直线b代替，与正常固结状态土的 固结不排水破坏包线bc相交，bc的延长线通过原点。实用上将abc折线取为 条直线。 有效应力圆和有效应力破坏包线如下图中虚线所示。由于超固结状态的土样 在剪切破坏时，产生负的孔隙水压力，有效应力圆在总应力圆的右边：正常固结 状态的土样在剪切破坏时，产生正的孔隙水压力，故有效应力圆在总应力圆的左 边。 超固结状态」正常固结状态 超固结状态土的固结不排水试验 超固结状态！正常固结状态C 超固结状态土的固结不排水试验 三、固结排水抗剪强度 固结排水试验(CD试验)是在施加周围压力时充分排水（固结），而在施加 轴向压力直至剪切破坏的整个试验过程中允许排水（排水）。 所以在整个试验过程中，土样中的孔隙水压力始终为零，总应力最后完全转
2.超固结状态的土样 超固结状态的饱和粘性土的固结不排水剪切试验得到的总应力破坏包线如 下图所示，是一条略平缓的曲线，可近似以直线 ab 代替，与正常固结状态土的 固结不排水破坏包线 bc 相交，bc 的延长线通过原点。实用上将 abc 折线取为一 条直线。 有效应力圆和有效应力破坏包线如下图中虚线所示。由于超固结状态的土样 在剪切破坏时，产生负的孔隙水压力，有效应力圆在总应力圆的右边；正常固结 状态的土样在剪切破坏时，产生正的孔隙水压力，故有效应力圆在总应力圆的左 边。 277 0 ccu 超固结状态土的固结不排水试验 a b 超固结状态 正常固结状态 c 277 0 ccu 超固结状态土的固结不排水试验 a b 超固结状态 正常固结状态 c 三、固结排水抗剪强度 固结排水试验（CD 试验）是在施加周围压力时充分排水（固结），而在施加 轴向压力直至剪切破坏的整个试验过程中允许排水（排水）。 所以在整个试验过程中，土样中的孔隙水压力始终为零，总应力最后完全转
化为有效应力，所以总应力圆就是有效应力圆，总应力破坏包线就是有效应力破 坏包线。 超固结状态正常固结状态 超固结状态土的固结不排水试验 试验结果表明，对于同一种土，固结排水试验得到的cd、d与固结不排水 试验得到的c'、φ'很接近，由于固结排水试验所需的时间太长，故实用上用c'、 p'代替cd、pd 超固结状态 正常固结状态 条直线 角 超固结状态土的固结排水试验 对同一种饱和粘性土，分别在三种不同的排水条件下进行剪切试验。如果用 总应力表示，将得到完全不同的试验结果，而以有效应力表示，则不论采用哪种 试验方法，都得到近乎同一条有效应力破坏包线。 所以说，抗剪强度与总应力没有唯一的对应关系，而与有效应力有唯一的对 应关系
化为有效应力，所以总应力圆就是有效应力圆，总应力破坏包线就是有效应力破 坏包线。 279 0 超固结状态土的固结不排水试验 超固结状态 正常固结状态 c 试验结果表明，对于同一种土，固结排水试验得到的 cd、d 与固结不排水 试验得到的 c'、 '很接近，由于固结排水试验所需的时间太长，故实用上用 c'、 '代替 cd、d 282 0 超固结状态土的固结排水试验 超固结状态 正常固结状态 d d c 取 为 一 条 直 线 。 包 线 略 弯 曲 ， 实 用 上 近 似 超 固 结 状 态 的 土 ， 其 破 坏 对同一种饱和粘性土，分别在三种不同的排水条件下进行剪切试验。如果用 总应力表示，将得到完全不同的试验结果，而以有效应力表示，则不论采用哪种 试验方法，都得到近乎同一条有效应力破坏包线。 所以说，抗剪强度与总应力没有唯一的对应关系，而与有效应力有唯一的对 应关系
p p 正常固结状态饱和粘性土在三种 不同不排水条件下的剪切试验结果 三、无粘性土的抗剪强度 不同初始孔隙比0的同一种砂土在相同的周围压力σ下受剪，其应力~应 变关系表明： 1.密实的紧砂，其初始孔隙比较小，应力~应变关系具有明显的峰值，超过 峰值后，随应变的增加，应力逐步降低，呈应变软化型，体积变化主要表现为剪 胀。 2.松砂的应力~应变关系呈应变硬化型，对同一种土，紧砂和松砂的强度最 终趋向同一值。松砂受剪其体积减小（剪缩） 3.在高周围压力下，不论砂土的松紧如何，受剪时都将剪缩。 由不同初始孔隙比的试样在同一压力σ，下进行剪切试验，可以得出初始 孔隙比。与体积变化之间的关系，相应于体积变化为零的初始孔隙比称为临界孔 隙比e· 临界孔隙比是与侧压力（围压）o,有关的，不同的σ，可以得出不同的，。 若饱和砂土的初始孔隙比大于临界孔隙比e。,在剪应力作用下由于剪缩 必然使孔隙水压力增高，有效应力相应降低，导致砂士的抗剪强度降低。 当饱和松砂受到动荷载作用，由于孔隙水来不及排出，孔隙水压力不断增加， 就有可能造成土体结构的破坏，有效应力降低为零，使得砂土象流体那样完全失 去抗剪强度，这种现象称为砂土的液化。 临界孔隙比e。对研究砂土液化具有重要意义
285 0 cu 正常固结状态饱和粘性土在三种 不同不排水条件下的剪切试验结果 u = 0 d 三、无粘性土的抗剪强度 不同初始孔隙比 e0 的同一种砂土在相同的周围压力 3 下受剪，其应力～应 变关系表明： 1.密实的紧砂，其初始孔隙比较小，应力～应变关系具有明显的峰值，超过 峰值后，随应变的增加，应力逐步降低，呈应变软化型，体积变化主要表现为剪 胀。 2.松砂的应力～应变关系呈应变硬化型，对同一种土，紧砂和松砂的强度最 终趋向同一值。松砂受剪其体积减小（剪缩）。 3.在高周围压力下，不论砂土的松紧如何，受剪时都将剪缩。 由不同初始孔隙比 0 e 的试样在同一压力 3 下进行剪切试验，可以得出初始 孔隙比 0 e 与体积变化之间的关系，相应于体积变化为零的初始孔隙比称为临界孔 隙比 cv e 。 临界孔隙比是与侧压力（围压） 3 有关的，不同的 3 可以得出不同的 cv e 。 若饱和砂土的初始孔隙比 0 e 大于临界孔隙比 cv e ，在剪应力作用下由于剪缩 必然使孔隙水压力增高，有效应力相应降低，导致砂土的抗剪强度降低。 当饱和松砂受到动荷载作用，由于孔隙水来不及排出，孔隙水压力不断增加， 就有可能造成土体结构的破坏，有效应力降低为零，使得砂土象流体那样完全失 去抗剪强度，这种现象称为砂土的液化。 临界孔隙比 cv e 对研究砂土液化具有重要意义
2 砂土的临界孔隙比 ,紧砂 松砂 砂土受剪时的应力~应变关系 四、抗剪强度指标的选择 饱和粘性土的抗剪强度性状是很复杂的，它不仅与剪切条件有关，还与土的 应力历史等因素有关。由于实际工程条件的复杂性，用实验室的试验条件去完全 模拟现场条件是不可能的。所以针对具体的工程问题，确定土的抗剪强度指标的 方法只能是尽可能地模拟实际工况来进行试验。 一般认为：由三轴固结不排水试验确定的有效应力强度指标c、9'宜用于 分析地基的长期稳定性：而对于饱和软粘土地基的短期稳定问题，则宜采用不固 结不排水试验的强度指标，以总应力法进行分析。 对于一般工程问题多采用总应力分析法，其指标和测试方法的选择原则如 1.若建筑物施工速度较快，而地基土的透水性和排水条件不良时，可采用三 轴不固结不排水试验或直剪的快剪试验结果： 2.若地基上荷载的增加速率较慢，而地基土的透水性较高且排水条件较佳 时，则可以采用固结排水或慢剪试验的结果：
294 V 0 V e0 -2 2 ecv 砂土的临界孔隙比 292 0 1 - 3 砂土受剪时的应力~应变关系 紧砂 松砂 四、抗剪强度指标的选择 饱和粘性土的抗剪强度性状是很复杂的，它不仅与剪切条件有关，还与土的 应力历史等因素有关。由于实际工程条件的复杂性，用实验室的试验条件去完全 模拟现场条件是不可能的。所以针对具体的工程问题，确定土的抗剪强度指标的 方法只能是尽可能地模拟实际工况来进行试验。 一般认为：由三轴固结不排水试验确定的有效应力强度指标 c'、 '宜用于 分析地基的长期稳定性；而对于饱和软粘土地基的短期稳定问题，则宜采用不固 结不排水试验的强度指标，以总应力法进行分析。 对于一般工程问题多采用总应力分析法，其指标和测试方法的选择原则如 下： 1.若建筑物施工速度较快，而地基土的透水性和排水条件不良时，可采用三 轴不固结不排水试验或直剪的快剪试验结果； 2.若地基上荷载的增加速率较慢，而地基土的透水性较高且排水条件较佳 时，则可以采用固结排水或慢剪试验的结果；