将随剪切前试样的固结程度和剪切中的排水条件而异。因此,同一种土,如试验条件不同 那么,即使剪切面上的总应力相同,也会因土中孔隙水是否排出与排出的程度,亦即有效应 力的数值不同,使试验结果的抗剪强度不同。因而在土工工程设计中所需要的强度指标试验 方法必须与现场的施工加荷实际相符合。目前,为了近似地模拟土体在现场可能受到的受剪 条件,而把剪切试验按固结和排水条件的不同分为不固结不排水剪,固结不排水剪和固结排 水剪三种基本试验类型。但是直剪仪的构造却无法做到任意控制土样是否排水。在试验中, 便通过采用不同的加荷速率来达到排水控制的要求,即采用快剪、固结快剪和慢剪三种试验 方法。 5.5土的强度特性 551砂性土的强度特性 1)砂土的内摩擦角 由于砂土的透水性强,它在现场的受剪过程大多相当于固结排水剪情况,由固结排水剪 试验求得的强度包络线一般为通过坐标原点的直线,可表达为 T,=0tgPd (5.24) 式中:φd-一固结排水剪求得的内摩擦角 砂土的抗剪强度将受到其密度、颗粒形状、表面粗糙度和级配等因素的影响。 对于一定的砂土来说,影响抗剪强度的主要因素是其初始孔隙比(或初始干密度)。初 始孔隙比愈小:(即土愈紧密)则抗剪强度愈高,反之,初始孔隙比愈大(即土愈疏松) 则抗剪强度愈低。此外, 种砂土在相同的初始孔隙比下饱和时的内摩擦角比 燥时稍小(一般小2°左右)。说明砂土浸水后强度降低。几种砂土在不同密度时的内摩 擦角典型值见表4-1。 2)砂土的应力~轴向应变~体变 砂土的初始孔隙比不同,在受剪过程中将显示出非常不同的性状。松砂受剪时, 颗粒滚落到平衡位置排列得更紧密些,如图4-15(a)所示,所以它的体积缩小,把这 种因剪切而体积缩小的现象称为剪缩性:反之,紧砂受剪时,颗粒必须升高以离开 它们原来的位置而彼此才能相互滑过,从而导致体积膨账。如图4-15(b)所示,把这 种因剪切而体积膨胀的现象称为剪胀性。然而,紧砂的这种剪胀趋势随着周围压力 的増大、土粒的破碎而逐渐消失。在高围压下,不论砂土的松紧如何,受剪都将剪 缩 图4-16表示同一种砂土,在相同的围压作用下,由于初始孔隙比的不同受剪时的应 力~轴向应变~体变得全过程。从图中可以看出随着轴向应变的增加,松砂的强度 逐渐增大;应力~轴向应变关系呈应变硬化型,它的体积则逐渐减小。但是,紧砂 的强度达一定值后,随着轴向应变的继续增加强度反而减小,应力一轴向应变关系 最后呈随应变软化型,它的体积开始时稍有减小,继而增加,超过了它的初始体积。 既然砂土在低围压下由于初始孔隙比的不同,剪破时的体积可能小于初始体 积,也可能大于初始体积,那么,可以想象,砂土在某一初始孔隙比下受剪,它剪 破时的体积将等于初始体积,这一初始孔隙比称为临界孔隙比。图4-17为不同围压下 砂土的初始孔隙比与剪破时体变的关系曲线。由图可见,砂土的临界孔隙比将随周 围压力的增加而减小。 饱和砂土在低围压下受剪时,如果不允许它的体积发生变化,即进行不排水剪 试验,则密实的砂为了抵消受剪时的剪胀趋势,将通过土样内部的应力调整,即产 生负孔隙水压力,使有效围压增加,以保持试样在受剪阶段体积不变。所以,在相 同初始周围压力下,由固结不排水剪试验测得的强度要比固结排水剪试验的高。反 之松砂为了抵消受剪时的体积缩小趋势,将产生正孔隙水压力,使有效围压减小 以保持试样在受剪阶段体积不变。所以,在相同初始周围压力下,由固结不排水剪 试验测得的强度要比固结排水剪试验的低 3)砂土的残余强度 如前所述,同一种砂土在相同的周围压力作用下,由于其初始孔隙比不同在剪切将随剪切前试样的固结程度和剪切中的排水条件而异。因此，同一种土，如试验条件不同， 那么，即使剪切面上的总应力相同，也会因土中孔隙水是否排出与排出的程度，亦即有效应 力的数值不同，使试验结果的抗剪强度不同。因而在土工工程设计中所需要的强度指标试验 方法必须与现场的施工加荷实际相符合。目前，为了近似地模拟土体在现场可能受到的受剪 条件，而把剪切试验按固结和排水条件的不同分为不固结不排水剪，固结不排水剪和固结排 水剪三种基本试验类型。但是直剪仪的构造却无法做到任意控制土样是否排水。在试验中， 便通过采用不同的加荷速率来达到排水控制的要求，即采用快剪、固结快剪和慢剪三种试验 方法。 5.5 土的强度特性 5.5.1 砂性土的强度特性 1）砂土的内摩擦角 由于砂土的透水性强，它在现场的受剪过程大多相当于固结排水剪情况，由固结排水剪 试验求得的强度包络线一般为通过坐标原点的直线，可表达为 f d  =  tg (5.24) 式中：φ d――固结排水剪求得的内摩擦角。 砂土的抗剪强度将受到其密度、颗粒形状、表面粗糙度和级配等因素的影响。 对于一定的砂土来说，影响抗剪强度的主要因素是其初始孔隙比(或初始干密度)。初 始孔隙比愈小；(即土愈紧密)则抗剪强度愈高，反之，初始孔隙比愈大(即土愈疏松) 则抗剪强度愈低。此外，同一种砂土在相同的初始孔隙比下饱和时的内摩擦角比干 燥时稍小(一般小2 0左右)。说明砂土浸水后强度降低。几种砂土在不同密度时的内摩 擦角典型值见表4-1。 2）砂土的应力～轴向应变～体变 砂土的初始孔隙比不同，在受剪过程中将显示出非常不同的性状。松砂受剪时， 颗粒滚落到平衡位置排列得更紧密些，如图4-15(a)所示，所以它的体积缩小，把这 种因剪切而体积缩小的现象称为剪缩性；反之，紧砂受剪时，颗粒必须升高以离开 它们原来的位置而彼此才能相互滑过，从而导致体积膨账。如图4-15(b)所示，把这 种因剪切而体积膨胀的现象称为剪胀性。然而，紧砂的这种剪胀趋势随着周围压力 的增大、土粒的破碎而逐渐消失。在高围压下，不论砂土的松紧如何，受剪都将剪 缩。 图4-16表示同一种砂土，在相同的围压作用下，由于初始孔隙比的不同受剪时的应 力～轴向应变～体变得全过程。从图中可以看出随着轴向应变的增加，松砂的强度 逐渐增大；应力～轴向应变关系呈应变硬化型，它的体积则逐渐减小。但是，紧砂 的强度达一定值后，随着轴向应变的继续增加强度反而减小，应力一轴向应变关系 最后呈随应变软化型，它的体积开始时稍有减小，继而增加，超过了它的初始体积。 既然砂土在低围压下由于初始孔隙比的不同，剪破时的体积可能小于初始体 积，也可能大于初始体积，那么，可以想象，砂土在某一初始孔隙比下受剪，它剪 破时的体积将等于初始体积，这一初始孔隙比称为临界孔隙比。图4-17为不同围压下 砂土的初始孔隙比与剪破时体变的关系曲线。由图可见，砂土的临界孔隙比将随周 围压力的增加而减小。 饱和砂土在低围压下受剪时，如果不允许它的体积发生变化，即进行不排水剪 试验，则密实的砂为了抵消受剪时的剪胀趋势，将通过土样内部的应力调整，即产 生负孔隙水压力，使有效围压增加，以保持试样在受剪阶段体积不变。所以，在相 同初始周围压力下，由固结不排水剪试验测得的强度要比固结排水剪试验的高。反 之松砂为了抵消受剪时的体积缩小趋势，将产生正孔隙水压力，使有效围压减小， 以保持试样在受剪阶段体积不变。所以，在相同初始周围压力下，由固结不排水剪 试验测得的强度要比固结排水剪试验的低。 3)砂土的残余强度 如前所述，同一种砂土在相同的周围压力作用下，由于其初始孔隙比不同在剪切