工程地质与土力学教学课件：剪切试验方法的分析与选用

1、,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,工程地质与土力学,8-3,剪切试验方法的分析与选用,一、影响抗剪强度的因素是多方面的，主要的有下述几个方面。,1.土本身固有的物理性质,（1）土粒的形状、成分、级配,土的固体颗粒形状越不规则，,表面越粗糙，级配越好,，内摩擦角越大，,内摩擦力越大,，抗剪强度也越高。粘土矿物成分不同，其粘聚力也不同。,（2）土的初始密度,土的,初始密度越大,，土粒间接触较紧，土粒表面,摩擦力和咬合力也越大,。粘性土的紧密程度越大，粘聚力c值也越大。,（3）土中含水量,土中含水量的多少，对土抗剪强度的影响十分明显。无粘性土中,含水量大,时，会降低土粒表面上的摩擦力，使土的,内摩擦角值减小,；粘性土,含水量增高,时，会使结合水膜加厚，因而也就,降低了粘聚力,。,2.土的应力状态和历史,（1）粘性土的扰动,粘性土的,天然结构如果被破坏,时，其抗剪强度就会明显,下降,，其原状土的抗剪强度高于同密度和同含水量的重塑土。,（2）孔隙水压力的影响,孔隙水压力的影响不可忽视，孔隙水压力由于作用在土中自由水上，不会产生土粒之间的内摩擦力

2、，只有作用在土的颗粒骨架上的有效应力，才能产生土的内摩擦强度。,。,上述三种试验方法对粘性土是有意义的，但效果要视土的渗透性大小而定。对于无粘性土，由于土的渗透性很大，即使快剪也会产生排水固结。,二、剪切试验方法如何选用？,在上述的影响抗剪强度的各因素中，孔隙水压力会随着所加荷载和时间的变化而变化，作为一个变化的影响因素，在各剪切试验中必须予以考虑。事实上，试样内的有效应力(或孔隙水压力)将随试样剪切前的固结程度和剪切中的排水条件而异。也就是说，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,。,。,上述三种试验方法对粘性土是有意义的，但效果要视土的渗透性大小而定。对于无粘性土，由于土的渗透性很大，即使快剪也会产生排水固结。,目前，为了近似地模拟土体在现场能受到的受剪条件，而把剪切试验按固结和排水条件的不同分为,不固体不排水剪,，,固结不排水剪,和,固结排水剪,三种基本试验类型。但是直接剪切仪的构造却无法

3、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，即相应采用,快剪、固结快剪和慢剪,三种试验方法。,三种试验方法在工程实践中的正确选用非常复杂，应根据土层性质、排水情况、加荷速度、荷载大小综合确定。,1.,不固体不排水剪（快剪）,：,在整个试验过程中不让孔隙水排出，使土样中始终存在孔隙水压力的试验方法。在直剪试验中，竖向压力施加后立即施加水平剪力进行剪切，使土样在35分钟内剪坏。由于剪切速度快，可认为土样在这样短暂时间内没有排水固结或者说模拟了“不固体不排水”剪切情况，得到的强度指标用、表示。实际工程中，若地基土为粘性土，透水性小，排水条件差，施工速度快的情况应用此试验方法。,2.,固结不排水剪（固结快剪）,：,在整个试验过程中使孔隙水压力全部消散固结后使土样剪破的试验方法。在直剪试验中，竖向压力施加后，给以充分时间使土样排水固结。固结终了后施加水平剪力，快速地（约在35min内）把土样剪坏，即剪切时模拟不排水条件，得到的指标用、表示。实际工程中，若地基土土层较薄，透水性较大，排水条件好，施工速度不快的情况应用此试验方法。一般认为击实填土地基、船闸、挡土墙等的地基，以及验算水库水位骤降时土坝边坡的稳定安全系数的情况，采用固结不排水剪。,3.固结排水剪（慢剪）：,在整个试验过程中使孔隙水压力全部消散固结，之后的土样剪破的试验过程中仍充分排水的试验方法。在直剪试验中，竖向压力施加后，让土样充分排水固结，固结后以慢速施加水平剪力，使土样在受剪过程中一直有充分时间排水固结，直到土被剪破，得到的指标用、表示。实际工程中，若地基土土层透水性好、排水条件好、施工速度慢的情况用此试验方法。,由上述三种试验方法可知，即使在同一垂直压力作用下，由于试验时的排水条件不同，故作用在受剪面积上的有效应力也不同，所以测得的抗剪强度指标也不同。在一般情况下，,

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