6土的抗剪性與地基土承載力計(jì)算6.1土的抗剪性6.2地基承載力概述6.3土的極限平衡條件6.4地基承載力理論計(jì)算6土的抗剪性與地基土承載力計(jì)算6.1土的抗剪性1土是一種抗壓不抗拉的材料，其破壞一般認(rèn)為符合庫侖—莫爾強(qiáng)度理論，即土在外力作用下發(fā)生的破壞通常屬于剪切破壞。土抵抗外力剪切破壞的性能稱為土的抗剪性。土的抗剪性是土的重要的力學(xué)性質(zhì)之一?？辜粜缘闹笜?biāo)是抗剪強(qiáng)度，即土受到外力作用以后，土粒間發(fā)生滑動(dòng)，土抵抗剪切破壞的極限強(qiáng)度，或土發(fā)生剪切破壞時(shí)，在剪切破壞面上的最大剪應(yīng)力。土體的抗剪能力來自于土粒間的摩擦阻力(即內(nèi)摩擦力)和土粒間的連結(jié)力(凝聚力、粘聚力)。土是一種抗壓不抗拉的材料，其破壞一般認(rèn)為符合庫侖—莫爾強(qiáng)度理21、土的抗剪強(qiáng)度的測(cè)定土的抗剪性通過試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定，主要是測(cè)定抗剪強(qiáng)度指標(biāo)：（1）反映土粒間摩擦阻力的指標(biāo)——內(nèi)摩擦角；（2）反映土粒間結(jié)構(gòu)連接強(qiáng)度的指標(biāo)——粘聚力c。試驗(yàn)方法包括室內(nèi)試驗(yàn)和野外試驗(yàn)，具體有直接剪切試驗(yàn)、三軸剪切試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)等。1、土的抗剪強(qiáng)度的測(cè)定31）直接剪切試驗(yàn)(直剪試驗(yàn))水平力Tp垂直壓力水平力Tp垂直壓力實(shí)驗(yàn)前實(shí)驗(yàn)后直剪試驗(yàn)一般平行做3個(gè)以上的相同土樣不同正壓力的試驗(yàn)。試驗(yàn)成果包括剪應(yīng)力與剪應(yīng)變的關(guān)系曲線和剪應(yīng)力與正應(yīng)力的關(guān)系曲線。1）直接剪切試驗(yàn)(直剪試驗(yàn))水平力Tp垂直壓力水平力Tp4剪應(yīng)力與剪應(yīng)變關(guān)系曲線上有一個(gè)峰值點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)的剪應(yīng)力即為相應(yīng)正壓力下的抗剪強(qiáng)度，不同正壓力下的剪應(yīng)力與剪應(yīng)變曲線的形狀基本上一樣的，但之間存在位移。利用剪應(yīng)力與剪應(yīng)變曲線，可以獲得不同正壓力下的抗剪強(qiáng)度值。同時(shí)，該曲線也表明，當(dāng)剪應(yīng)力超過抗剪強(qiáng)度后，土體發(fā)生剪切破壞，但破壞以后土體仍具有一定的強(qiáng)度，具體表現(xiàn)為剪應(yīng)力與剪應(yīng)變曲線在峰值后下降到一定程度后曲線變的平緩，其對(duì)應(yīng)的剪應(yīng)力稱為殘余抗剪強(qiáng)度。殘余抗剪強(qiáng)度在評(píng)價(jià)土坡穩(wěn)定性時(shí)經(jīng)常被使用，通常在研究堅(jiān)硬粘土坡首次滑動(dòng)、正在滑動(dòng)或剛停止不久的滑坡以及古滑坡復(fù)活等時(shí)應(yīng)提供殘余抗剪強(qiáng)度。剪應(yīng)力與剪應(yīng)變關(guān)系曲線上有一個(gè)峰值點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)的剪應(yīng)力即為相應(yīng)5取不同正壓力下的抗剪強(qiáng)度作與正壓力的關(guān)系曲線，即為抗剪強(qiáng)度曲線。所謂正壓力是指垂直作用在剪切破壞面上的壓力，即剪切面的正壓應(yīng)力。剪應(yīng)力與正應(yīng)力關(guān)系曲線實(shí)際上莫爾包絡(luò)線(一系列極限莫爾圓的公切線，三軸剪切試驗(yàn)所確定)，當(dāng)該曲線為直線時(shí)，稱為庫侖強(qiáng)度曲線，其方程稱為庫侖定律?？辜魪?qiáng)度曲線與正壓應(yīng)力軸的夾角稱為內(nèi)摩擦角，該曲線在剪應(yīng)力軸上的截距稱為粘聚力c。取不同正壓力下的抗剪強(qiáng)度作與正壓力的關(guān)系曲線，即為抗剪強(qiáng)度曲6干或飽和砂土、濕砂土及粘性土的庫侖定律有些差別。干或飽和砂土的抗剪強(qiáng)度曲線為通過原點(diǎn)的曲線；而濕砂土和粘性土的抗剪強(qiáng)度曲線不通過原點(diǎn)，即曲線在縱軸上存在截距，粘性土的截距較大，而濕砂土的截距往往很小。當(dāng)抗剪強(qiáng)度曲線呈直線時(shí)，其方程為：干或飽和砂土：f=tg濕砂土：f=tg+c粘性土：f=tg+c上述各式中，tg——內(nèi)摩擦力，是強(qiáng)度曲線的斜率；——內(nèi)摩擦角；c——粘聚力。干或飽和砂土、濕砂土及粘性土的庫侖定律有些差別。干或飽和砂土7通常濕砂土的強(qiáng)度曲線在縱軸上的截距稱為表觀粘聚力，是毛細(xì)連結(jié)力所引起的，一般很小，在工程實(shí)踐中往往忽略不計(jì)。而粘性土強(qiáng)度曲線在縱軸上的截距c稱為粘聚力，是粘性土顆粒之間的水膠連接甚至膠結(jié)連接力所引起的，其數(shù)值往往較大，粘性土的抗剪強(qiáng)度往往主要由粘聚力構(gòu)成的，土粒間的摩擦阻力通常較小，表現(xiàn)在曲線斜率一般不大，因此，其粘聚力是不能被忽略的。

通常濕砂土的強(qiáng)度曲線在縱軸上的截距稱為表觀粘聚力，是毛細(xì)連結(jié)8對(duì)于砂土，其內(nèi)摩擦角近似等于土的天然休止角，其大小與土的密實(shí)程度有關(guān)，中密砂的內(nèi)摩擦角一般在26~30，密實(shí)砂的內(nèi)摩擦角一般為30~35。對(duì)于粘性土，內(nèi)摩擦角一般較小，而粘聚力較大，其大小與土的類型有關(guān)，粘土的內(nèi)摩擦角一般6~22，粘聚力為5~100kpa，粉質(zhì)粘土的內(nèi)摩擦角一般為10~25，粘聚力為5~60kpa，粘質(zhì)粉土一般為14~28，粘聚力為0~20kpa。對(duì)于砂土，其內(nèi)摩擦角近似等于土的天然休止角，其大小與土的密實(shí)92）三軸剪切試驗(yàn)直接剪切試驗(yàn)存在以下四個(gè)方面的問題：（1)試驗(yàn)過程中不能控制排水條件，這是試驗(yàn)裝置本身的缺陷，沒有測(cè)定孔隙水壓力的裝置，而土在剪切過程中，隨著正壓力的施加以及剪應(yīng)力的增加，孔隙水壓力也發(fā)生變化，從而使有效應(yīng)力發(fā)生相應(yīng)的變化，對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生影響，由于無法測(cè)定孔隙水壓力，因此也就無從了解有效應(yīng)力的變化，測(cè)定的結(jié)果通常用總應(yīng)力表示，忽略了孔隙水壓力的影響，使結(jié)果與實(shí)際不符；（2)直接剪切試驗(yàn)時(shí)，剪切面是固定的，即土體沿著指定的剪切面發(fā)生剪切位移和破壞，這個(gè)面不一定是實(shí)際土體的破壞面，實(shí)際土體在受到外力發(fā)生剪切破壞時(shí)，破壞面是土體中剪應(yīng)力超過抗剪強(qiáng)度的面(即所謂的最薄弱面)；2）三軸剪切試驗(yàn)10（3)直接剪切試驗(yàn)時(shí)剪切面的應(yīng)力狀態(tài)很復(fù)雜，往往在某些部位產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，正壓力也容易因上下盒的中軸線不重合發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而且剪切面在剪切位移的過程中其面積由于產(chǎn)生空洞或剪切位移作用而發(fā)生改變(變小)，剪應(yīng)力相應(yīng)增加，計(jì)算抗剪強(qiáng)度時(shí)仍按照土樣的原截面面積計(jì)算，使試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際存在偏差；（4)試驗(yàn)時(shí)容易在上下盒間嵌入砂粒，使試驗(yàn)結(jié)果偏大。（3)直接剪切試驗(yàn)時(shí)剪切面的應(yīng)力狀態(tài)很復(fù)雜，往往在某些部位11因此在工程實(shí)踐中采用三軸剪切試驗(yàn)來測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度。通常所做的三軸試驗(yàn)屬于準(zhǔn)三軸試驗(yàn)，即圍壓2=3的試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)對(duì)土樣施加三個(gè)方向的壓力作用，土體將沿一個(gè)與三個(gè)壓力方向均斜交的面發(fā)生剪切破壞。這種試驗(yàn)又稱三軸壓縮試驗(yàn)。所施加的三個(gè)壓力為主應(yīng)力，試驗(yàn)時(shí)其方向是固定的，試驗(yàn)條件是1>2=3，而破壞面則是不固定的。因此在工程實(shí)踐中采用三軸剪切試驗(yàn)來測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度。通常所做121Pc3實(shí)驗(yàn)裝置13實(shí)驗(yàn)裝置131Pc3單一破壞面13單一破壞面1413X共軛破壞面13X共軛破壞面15為了獲得強(qiáng)度曲線，確定抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，通常要制備3~4個(gè)土樣進(jìn)行不同圍壓的壓縮試驗(yàn)，其成果是一組土樣發(fā)生剪切破壞時(shí)的(1i，3i)(i=1，2……，n)(n為土樣數(shù)量)。由這些資料作每個(gè)土樣發(fā)生破壞時(shí)的莫爾圓(在~坐標(biāo)系中)(極限莫爾圓)，這些極限莫爾圓的包絡(luò)線即為強(qiáng)度曲線，若為直線則為庫侖強(qiáng)度曲線，其方程即為庫侖定律。31為了獲得強(qiáng)度曲線，確定抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，通常要制備3~4個(gè)土樣進(jìn)16三軸剪切試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)之一是在試驗(yàn)過程中能隨時(shí)測(cè)定孔隙水壓力的變化。當(dāng)符合庫侖定律時(shí)，抗剪強(qiáng)度與正應(yīng)力之間存在如下關(guān)系——即庫侖定律：f=tg+c——無孔隙水壓力時(shí)f=(-u)tg’+c’——有孔隙水壓力時(shí)其中，’——有效內(nèi)摩擦角；c’——有效粘聚力；——剪切破壞面上的總正應(yīng)力；u——孔隙水壓力(超靜)，由正應(yīng)力和剪應(yīng)力所引起孔隙水壓力的增加值。三軸剪切試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)之一是在試驗(yàn)過程中能隨時(shí)測(cè)定孔隙水壓力的變172、土的抗剪強(qiáng)度的組成從庫侖定律可以看出，砂土及碎石土的抗剪強(qiáng)度由內(nèi)摩擦阻力構(gòu)成，粘性土的抗剪強(qiáng)度則由內(nèi)摩擦阻力和粘聚力兩個(gè)部分構(gòu)成：內(nèi)摩擦阻力包括土粒之間相對(duì)位移所產(chǎn)生的表面摩擦力、土粒間連鎖作用而產(chǎn)生的咬合力。咬合力是土體相對(duì)位移滑動(dòng)時(shí)，將嵌在其他顆粒之間的土粒拔出所需要的力，土越密實(shí)，連鎖作用越強(qiáng)，咬合力越大。2、土的抗剪強(qiáng)度的組成18粘聚力包括原始粘聚力、固化粘聚力和毛細(xì)粘聚力。原始粘聚力即為水膠連接力，可因擾動(dòng)而喪失部分或全部，但會(huì)隨著時(shí)間而恢復(fù)其中的一部分或全部，土越密實(shí)，原始粘聚力越大。固化粘聚力即為膠結(jié)連接力，是土因膠結(jié)作用而產(chǎn)生的粘聚力，當(dāng)土的天然結(jié)構(gòu)破壞時(shí)，固化粘聚力隨之喪失，而且不能恢復(fù)。毛細(xì)粘聚力是毛細(xì)作用引起的，一般很小，往往忽略不計(jì)。粘聚力包括原始粘聚力、固化粘聚力和毛細(xì)粘聚力。原始粘聚力即為193、影響土的抗剪強(qiáng)度的因素1)土的礦物成分、顆粒形狀和級(jí)配的影響對(duì)于粘性土，主要是礦物成分的影響。不同粘土礦物具有不同的晶格結(jié)構(gòu)，它們的穩(wěn)定性、親水性和膠體特性也各不相同，因而對(duì)粘性土的抗剪強(qiáng)度（主要是對(duì)粘聚力）產(chǎn)生顯著的影響。一般來說，粘性土的抗剪強(qiáng)度隨著粘粒和粘土礦物含量的增加而增大，或者說隨著膠體活動(dòng)性的增強(qiáng)而增大。對(duì)于砂性土，主要是顆粒的形狀、大小及級(jí)配的影響。一般來說，在土的顆粒級(jí)配中，粗顆粒越多、形狀越不規(guī)則、表面越粗糙，則內(nèi)摩擦角越大，因而抗剪強(qiáng)度越高。3、影響土的抗剪強(qiáng)度的因素202)含水量的影響含水量的增高一般會(huì)使土的抗剪強(qiáng)度降低。這種影響主要表現(xiàn)在兩方面，一是水分在較粗顆粒之間起著潤(rùn)滑作用，使摩擦阻力降低；一是粘土顆粒表面結(jié)合水膜的增厚使粘聚力（水膠連接力）減小。但試驗(yàn)研究表明，砂土在干燥狀態(tài)時(shí)的內(nèi)摩擦角值與飽和狀態(tài)時(shí)的內(nèi)摩擦角值差別很小，僅1~2，即含水量對(duì)砂土的抗剪強(qiáng)度的影響很小。而對(duì)于粘性土，含水量對(duì)抗剪強(qiáng)度有重大影響，通常粘性土在相同法向壓力下的不排水抗剪強(qiáng)度隨含水量的增高而急劇下降。2)含水量的影響213)天然密實(shí)度的影響一般地，土的天然密實(shí)度越大，抗剪強(qiáng)度就越高。對(duì)于粗顆粒土如砂土，密實(shí)度越大，顆粒之間的咬合作用越強(qiáng)，因而摩擦阻力越大；對(duì)于細(xì)顆粒土如粘性土，密實(shí)度大則意味著顆粒之間的距離越近，水膜越薄，粘聚力就越大。同一種粗顆粒土如砂土，不同密實(shí)度時(shí)，剪切過程中，剪應(yīng)力與剪應(yīng)變曲線的形態(tài)是不同的。密砂的剪應(yīng)力隨剪應(yīng)變的增加而很快增大到某個(gè)峰值，而后逐漸減小一些，最后趨于某一穩(wěn)定的終值，體積變化開始時(shí)稍有減小，隨后不斷增加（呈剪脹性）；松砂的剪應(yīng)力隨著剪應(yīng)變的增加而緩慢地增大并趨于某一最大值，不出現(xiàn)峰值，體積在受剪時(shí)相應(yīng)地減小（呈剪縮性）。所以，在實(shí)際允許較小剪應(yīng)變的條件下，密砂的抗剪強(qiáng)度顯然大于松砂。3)天然密實(shí)度的影響224)粘性土觸變性的影響粘性土的強(qiáng)度會(huì)因受到擾動(dòng)而削弱，但經(jīng)過靜置又可得到一定程度的恢復(fù)，對(duì)于粘性土的這一特性稱為觸變性。由于粘性土具有觸變性，故在粘性土地基中進(jìn)行鉆探取樣時(shí)，若土樣受到明顯擾動(dòng)，則試樣就不能反映其天然強(qiáng)度，土的靈敏度越大，這種影響就越顯著；又如在靈敏度較高的粘性土地基中開挖基坑，地基土也會(huì)因?yàn)槭┕_動(dòng)而發(fā)生強(qiáng)度削弱。粘性土的觸變性對(duì)強(qiáng)度的影響應(yīng)值得注意。另一方面，當(dāng)擾動(dòng)停止后，粘性土的強(qiáng)度又會(huì)隨時(shí)間而逐漸增長(zhǎng)。如在粘性土中進(jìn)行打樁時(shí)，樁側(cè)土因受到擾動(dòng)而導(dǎo)致強(qiáng)度降低，但在停止打樁后，土的強(qiáng)度逐漸恢復(fù)，樁的承載力也隨之增加，這種現(xiàn)象是土的觸變性影響的表現(xiàn)。4)粘性土觸變性的影響235)土的應(yīng)力歷史土的受壓過程所造成的受力歷史狀態(tài)，對(duì)土的強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果也有影響?？梢詮膲嚎s曲線相應(yīng)的強(qiáng)度曲線的形態(tài)特征得到證明。6)孔隙水壓力孔隙水壓力不會(huì)產(chǎn)生土顆粒之間的摩擦力，只有作用在顆粒之間的有效應(yīng)力才能產(chǎn)生內(nèi)摩擦強(qiáng)度。根據(jù)有效應(yīng)力原理，孔隙水壓力升高，有效應(yīng)力下降，抗剪強(qiáng)度也下降。5)土的應(yīng)力歷史244、剪切試驗(yàn)三種排水條件類型1）根據(jù)試驗(yàn)時(shí)的排水條件的不同，將土的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)(直剪試驗(yàn))分為：（1)慢剪——排水剪（CD），土在受到外力(通常為正壓力作用后，壓縮達(dá)到穩(wěn)定、土體充分固結(jié)后，再施加剪切力作用使其剪切破壞，剪切過程中能夠充分排水。這種試驗(yàn)過程中，不會(huì)產(chǎn)生孔隙水壓力，即無孔隙水壓力。通常對(duì)于排水條件好的土(如砂土等粗粒土)，當(dāng)施工時(shí)間較長(zhǎng)且加荷速率較小時(shí)，評(píng)價(jià)其強(qiáng)度采用慢剪試驗(yàn)。4、剪切試驗(yàn)三種排水條件類型25（2)固結(jié)快剪——固結(jié)不排水剪（CU），土在受到外力作用后，壓縮穩(wěn)定、充分固結(jié)后，加剪力在3~5min內(nèi)將其剪壞，剪切過程中不排水。一般地質(zhì)條件下、一般建筑工程中采用。（3)快剪——不排水剪（UU），土在受到外力作用后，立即在3~5min內(nèi)將其剪壞，剪切過程中不排水。適用于加荷速率大、排水條件差、施工時(shí)間短的情況，以及評(píng)價(jià)土坡穩(wěn)定和飽和粘土的強(qiáng)度時(shí)。一般直剪試驗(yàn)儀無測(cè)定孔隙水壓力的裝置。（2)固結(jié)快剪——固結(jié)不排水剪（CU），土在受到外力作用后262）三軸剪切試驗(yàn)根據(jù)試驗(yàn)排水條件也分為慢剪、固結(jié)快剪和快剪三種試驗(yàn)。（1)慢剪（CD）——對(duì)土樣施加三向相等的壓力3，待孔隙水壓力完全消散后，在保持圍壓3不變的前提下則逐漸加大1，直至土樣發(fā)生剪切破壞。期間保持孔隙水壓力為0，即不產(chǎn)生孔隙水壓力。試驗(yàn)獲得的強(qiáng)度曲線是斜線，存在c和，極限應(yīng)力圓隨位置而變化。總應(yīng)力與有效應(yīng)力相等。2）三軸剪切試驗(yàn)根據(jù)試驗(yàn)排水條件也分為慢剪、固結(jié)快剪和快剪三272)固結(jié)快剪（CU）——對(duì)土樣施加三向相等的壓力3，待孔隙水壓力完全消散后，在保持圍壓3不變的前提下則加大軸向壓力1，直至土樣發(fā)生剪切破壞。期間孔隙水壓力不為0，即產(chǎn)生孔隙水壓力u’，剪切面上的正應(yīng)力>孔隙水壓力u’。試驗(yàn)獲得的強(qiáng)度曲線也是斜線，存在c和，極限應(yīng)力圓隨位置而變化。3)快剪（UU）——對(duì)土樣施加三向相等的壓力3后，立即在保持圍壓3不變的前提下則加大軸向壓力1，直至土樣發(fā)生剪切破壞。期間孔隙水壓力沒有消散，且剪切面上的正應(yīng)力與孔隙水壓力u相等，有效應(yīng)力等于0。試驗(yàn)獲得的強(qiáng)度曲線是平行于軸，僅存在c。正常固結(jié)的飽和粘性土，慢剪時(shí)的抗剪強(qiáng)度約等于其固結(jié)快剪時(shí)的有效抗剪強(qiáng)度。

2)固結(jié)快剪（CU）——對(duì)土樣施加三向相等的壓力3，待孔28UUCUCDcUUcCUcCDUUCUCDcUUcCUcCD295、土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)與靈敏度的測(cè)定三軸剪力儀壓縮試驗(yàn)時(shí)，周圍壓力3=0，當(dāng)試樣發(fā)生剪切破壞時(shí)，施加在試樣上的軸向壓力稱為無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，以qu表示，這種試驗(yàn)稱為無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。由于沒有周圍壓力，因而根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，只能作一個(gè)極限應(yīng)力圓，很難得到破壞包絡(luò)線。飽和粘性土的三軸不固結(jié)不排水試驗(yàn)結(jié)果表明，其破壞包絡(luò)線為一水平線，即u=0，因此，對(duì)于飽和粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度，就可以利用無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu來確定，飽和粘性土不排水抗剪強(qiáng)度為：cu=qu/2cuqu=5、土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)與靈敏度的測(cè)定cu=qu/2c30利用無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)可以測(cè)定飽和粘性土的靈敏度St。土的靈敏度是以原狀土的強(qiáng)度與同一土經(jīng)重塑后（完全擾動(dòng)但含水量不變）的強(qiáng)度之比來表示，即根據(jù)靈敏度的大小，可將飽和粘性土分為：低靈敏土（1<St2）中靈敏土（2<St4）高靈敏土（St>4）土的靈敏度越高，其結(jié)構(gòu)性越強(qiáng)，受擾動(dòng)后土的強(qiáng)度降低越多。粘性土受擾動(dòng)而強(qiáng)度降低的性質(zhì)，一般來說對(duì)工程建設(shè)是不利的，如在基坑開挖過程中，因施工可能造成土的擾動(dòng)而使地基強(qiáng)度降低。利用無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)可以測(cè)定飽和粘性土的靈敏度St。土的靈316、強(qiáng)度試驗(yàn)方法與指標(biāo)的選用從前面介紹中可以看出，土的抗剪強(qiáng)度及其指標(biāo)的確定將因所采用的分析方法（總應(yīng)力法或有效應(yīng)力法）的不同而不同。目前常用的試驗(yàn)手段主要是直接剪切試驗(yàn)和三軸剪切試驗(yàn)兩種，三軸剪切試驗(yàn)?zāi)軌蚩刂婆潘畻l件并可測(cè)量土樣中孔隙水壓力的變化，直接剪切試驗(yàn)則不能。三軸剪切試驗(yàn)與直接剪切試驗(yàn)各自的三種試驗(yàn)方法，理論上是一一對(duì)應(yīng)的。直接剪切試驗(yàn)方法中“快”與“慢”只是“不排水”和“排水”的等義詞，并不是為了解決剪切速率對(duì)強(qiáng)度的影響問題，而僅是為了通過快和慢的剪切速率來解決土樣的排水條件問題。所以，當(dāng)把慢剪與排水剪，快剪與不排水剪，固結(jié)快剪與固結(jié)不排水剪一一對(duì)比分析之后，便可以明確在實(shí)際工程中不同試驗(yàn)方法及相應(yīng)的強(qiáng)度指標(biāo)的選用條件。6、強(qiáng)度試驗(yàn)方法與指標(biāo)的選用32土的抗剪強(qiáng)度的有效應(yīng)力指標(biāo)c,=c+tg=-u符合土的破壞機(jī)理，但有時(shí)孔隙水壓力u無法確定土的抗剪強(qiáng)度的總應(yīng)力指標(biāo)c,=c+tg便于應(yīng)用,但u不能產(chǎn)生抗剪強(qiáng)度，不符合強(qiáng)度機(jī)理，應(yīng)用時(shí)要符合工程條件強(qiáng)度指標(biāo)抗剪強(qiáng)度簡(jiǎn)單評(píng)價(jià)有效應(yīng)力指標(biāo)最科學(xué)、最準(zhǔn)確地反映了土強(qiáng)度實(shí)質(zhì)。盡管有效應(yīng)力決定強(qiáng)度，但在很多情況下，，其中u并不能準(zhǔn)確確定，而外加荷載產(chǎn)生的總應(yīng)力一般已知。這樣，總應(yīng)力指標(biāo)還是有用的，如解決某些工程問題：土石壩水位驟降、基礎(chǔ)及建筑物快速施工等。但由于u本身不能產(chǎn)生抗剪強(qiáng)度，但對(duì)于合理或正確模擬排水條件還是由一定的意義。土的抗剪強(qiáng)度的=c+tg符合土的破壞機(jī)33(’)ccff超固結(jié)粘土的總應(yīng)力與有效應(yīng)力強(qiáng)度包線(CU)u(-)強(qiáng)度包線與破壞主應(yīng)力線u(+)總應(yīng)力有效應(yīng)力(’)ccff超固結(jié)粘土的總應(yīng)力與有效應(yīng)346土的抗剪性與地基土承載力計(jì)算6.1土的抗剪性6.2地基承載力概述6.3土的極限平衡條件6.4地基承載力理論計(jì)算6土的抗剪性與地基土承載力計(jì)算6.1土的抗剪性35一、地基承載力概念

建筑物荷載通過基礎(chǔ)作用于地基，對(duì)地基提出兩個(gè)方面的要求：1、變形要求建筑物基礎(chǔ)在荷載作用下產(chǎn)生最大沉降量或沉降差，應(yīng)該在該建筑物所允許的范圍內(nèi)

2、穩(wěn)定要求建筑物的基底壓力，應(yīng)該在地基所允許的承載能力之內(nèi)

地基承載力：地基土單位面積所能承受荷載的能力。地基承載力問題是屬于地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性問題一、地基承載力概念建筑物荷載通過基礎(chǔ)作用于地基，對(duì)地基提出36二、地基變形的三個(gè)階段0sppcrpuabca.線性變形階段oa段，荷載小，主要產(chǎn)生壓縮變形，荷載與沉降關(guān)系接近于直線，土中τ＜τf,地基處于彈性平衡狀態(tài)b.彈塑性變形階段ab段，荷載增加，荷載與沉降關(guān)系呈曲線，地基中局部產(chǎn)生剪切破壞，出現(xiàn)塑性變形區(qū)c.破壞階段bc段，塑性區(qū)擴(kuò)大，發(fā)展成連續(xù)滑動(dòng)面，荷載增加，沉降急劇變化二、地基變形的三個(gè)階段0sppcrpuabca.線性變形階37地基開始出現(xiàn)剪切破壞（即彈性變形階段轉(zhuǎn)變?yōu)閺椝苄宰冃坞A段）時(shí)，地基所承受的基底壓力稱為臨塑荷載pcr地基瀕臨破壞（即彈塑性變形階段轉(zhuǎn)變?yōu)槠茐碾A段）時(shí)，地基所承受的基底壓力稱為極限荷載pup＜pcrpcr＜p＜pup≥pu塑性變形區(qū)連續(xù)滑動(dòng)面土中塑性區(qū)發(fā)展到不同深度時(shí)，其相應(yīng)的荷載稱為臨界荷載地基開始出現(xiàn)剪切破壞（即彈性變形階段轉(zhuǎn)變?yōu)閺椝苄宰冃坞A38三、地基的破壞形式

1、整體剪切破壞1）p-s曲線上有兩個(gè)明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，可區(qū)分地基變形的三個(gè)階段2）地基內(nèi)產(chǎn)生塑性變形區(qū)，隨著荷載增加塑性變形區(qū)發(fā)展成連續(xù)的滑動(dòng)面3）荷載達(dá)到極限荷載后，基礎(chǔ)急劇下沉，并可能向一側(cè)傾斜，基礎(chǔ)兩側(cè)地面明顯隆起連續(xù)滑動(dòng)面連續(xù)滑動(dòng)面整體剪切破壞常發(fā)生于淺埋基礎(chǔ)下的密砂或硬粘性土等堅(jiān)實(shí)地基中。三、地基的破壞形式1、整體剪切破壞1）p-s曲線上有兩個(gè)明392、局部剪切破壞1）p-s曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)不明顯，沒有明顯的直線段2）塑性變形區(qū)不延伸到地面，限制在地基內(nèi)部某一區(qū)域內(nèi)3）荷載達(dá)到極限荷載后，基礎(chǔ)兩側(cè)地面微微隆起局部剪切破壞常發(fā)生于中等密實(shí)砂土中2、局部剪切破壞1）p-s曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)不明顯，沒有明顯的直線段403、沖剪破壞2）地基不出現(xiàn)明顯連續(xù)滑動(dòng)面3）荷載達(dá)到極限荷載后，基礎(chǔ)兩側(cè)地面不隆起，而是下陷1）p-s曲線沒有明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)沖剪破壞形式發(fā)生于松砂或軟土中3、沖剪破壞2）地基不出現(xiàn)明顯連續(xù)滑動(dòng)面3）荷載達(dá)到極限荷41地基的剪切破壞形式，除與地基土的性質(zhì)有關(guān)外，還與基礎(chǔ)埋置深度、加荷速率等因素有關(guān)。如在密砂地基中，一般會(huì)出現(xiàn)整體剪切破壞，但當(dāng)基礎(chǔ)埋置很深時(shí)，密砂在很大荷載作用下也會(huì)產(chǎn)生壓縮變形，而出現(xiàn)刺入剪切破壞；在軟粘土中，當(dāng)加荷速率較小時(shí)，會(huì)產(chǎn)生壓縮變形而出現(xiàn)刺入剪切破壞，但當(dāng)加荷速率很快時(shí)，由于土體不能產(chǎn)生壓縮變形，就可能發(fā)生整體剪切破壞。地基的剪切破壞形式，除與地基土的性質(zhì)有關(guān)外，還與基礎(chǔ)埋置深度421、根據(jù)原位測(cè)試確定——包括載荷試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜力觸探等2、根據(jù)理論公式計(jì)算——根據(jù)土的強(qiáng)度理論推導(dǎo)出的有關(guān)公式，再除于安全系數(shù)或限制地基中塑性區(qū)發(fā)育程度確定3、根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值——根據(jù)大量測(cè)試資料和建筑經(jīng)驗(yàn)，通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)出各類型土在某種條件下的承載力。使用時(shí)只要根據(jù)土的物理、力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)或標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)等的結(jié)果，查表確定。體現(xiàn)在地方規(guī)范中。4、根據(jù)模型試驗(yàn)確定——重大工程采用。四、地基承載力確定途徑1、根據(jù)原位測(cè)試確定——包括載荷試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜力觸探436土的抗剪性與地基土承載力計(jì)算6.1土的抗剪性6.2地基承載力概述6.3土的極限平衡條件6.4地基承載力理論計(jì)算6土的抗剪性與地基土承載力計(jì)算6.1土的抗剪性44土的強(qiáng)度破壞通常為剪切破壞。一般將土體的剪應(yīng)力等于土的抗剪強(qiáng)度時(shí)的臨界狀態(tài)稱為極限平衡狀態(tài)。土在外力作用下達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)，土中的應(yīng)力與抗剪強(qiáng)度指標(biāo)之間的關(guān)系，稱為土的極限平衡條件。土的強(qiáng)度破壞通常為剪切破壞。45一、土體中任一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)1、幾點(diǎn)假設(shè)土是均勻連續(xù)的非彈性的直線變形體——適用彈性理論飽和粘性土的應(yīng)力為穩(wěn)定后的終值應(yīng)力和終值變形

一、土體中任一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)462、土體受外力作用而處于靜力平衡狀態(tài)時(shí)土中一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)（平面問題）單元微體中任一截面上的正應(yīng)力與剪應(yīng)力與主應(yīng)力（1和3）之間的關(guān)系為（——截面與最大主應(yīng)力面夾角）：2、土體受外力作用而處于靜力平衡狀態(tài)時(shí)土中一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)（平473、土中某一平面的應(yīng)力狀態(tài)——莫爾圓與強(qiáng)度曲線的關(guān)系當(dāng)剪應(yīng)力<f時(shí)，土處于穩(wěn)定狀態(tài)，莫爾圓位于強(qiáng)度曲線之下，土處于彈性狀態(tài)。當(dāng)剪應(yīng)力=f時(shí)，土處于極限平衡狀態(tài)，莫爾圓與強(qiáng)度曲線相切。當(dāng)剪應(yīng)力>f時(shí)，土處于破壞狀態(tài)，莫爾圓部分位于強(qiáng)度曲線之上。3、土中某一平面的應(yīng)力狀態(tài)——莫爾圓與強(qiáng)度曲線的關(guān)系48二、

土的極限平衡條件1、非粘性土極限平衡條件非粘性土的粘聚力c=0，強(qiáng)度曲線通過原點(diǎn)。極限平衡狀態(tài)時(shí)，莫爾圓與強(qiáng)度曲線相切。當(dāng)強(qiáng)度滿足庫侖定律時(shí)，則切點(diǎn)所代表的平面是土中處于極限平衡狀態(tài)的平面。該平面與最大主應(yīng)力面之間的夾角根據(jù)幾何關(guān)系為：=（——土的內(nèi)摩擦角）。當(dāng)莫爾圓處于強(qiáng)度曲線之下時(shí)，<；相切時(shí)，=；莫爾圓超出強(qiáng)度曲線的部分，>。二、土的極限平衡條件492、粘性土極限平衡條件粘性土的粘聚力c>0，強(qiáng)度曲線不通過原點(diǎn)。利用莫爾圓與強(qiáng)度曲線的關(guān)系分析其極限平衡條件。當(dāng)莫爾圓與強(qiáng)度曲線相切時(shí)，切點(diǎn)代表極限平衡的截面（潛在破裂面），該面上的剪應(yīng)力與相應(yīng)正應(yīng)力下的抗剪強(qiáng)度相等。根據(jù)幾何關(guān)系，潛在破裂面與最大主應(yīng)力面之間的夾角=45+/2。2、粘性土極限平衡條件503、極限平衡條件的主應(yīng)力與抗剪強(qiáng)度指標(biāo)之間關(guān)系的表達(dá)利用極限莫爾圓進(jìn)行分析，推導(dǎo)出有關(guān)表達(dá)式：或土的極限平衡條件不僅具有理論意義，也具有工程實(shí)用意義，可用于地基承載力的理論計(jì)算和土壓力計(jì)算。土的極限平衡條件土的極限平衡條件3、極限平衡條件的主應(yīng)力與抗剪強(qiáng)度指標(biāo)之間關(guān)系的表達(dá)土的極限516土的抗剪性與地基土承載力計(jì)算6.1土的抗剪性6.2地基承載力概述6.3土的極限平衡條件6.4地基承載力理論計(jì)算6土的抗剪性與地基土承載力計(jì)算6.1土的抗剪性52一、按塑性區(qū)發(fā)展范圍確定地基承載力1、塑性區(qū)的發(fā)展范圍

zzbdq=dpβ0σ1σ3根據(jù)彈性理論，地基中任意點(diǎn)由條形均布?jí)毫λ鸬母郊哟蟆⑿≈鲬?yīng)力

假定在極限平衡區(qū)土的靜止側(cè)壓力系數(shù)K0=1，M點(diǎn)土的自重應(yīng)力所引起的大小主應(yīng)力均為(d＋z)M一、按塑性區(qū)發(fā)展范圍確定地基承載力1、塑性區(qū)的發(fā)展范圍zz53M點(diǎn)達(dá)到極限平衡狀態(tài)，大、小主應(yīng)力滿足極限平衡條件，則——塑性區(qū)邊界方程塑性區(qū)最大深度zmax：由zZmax0塑性區(qū)邊界M點(diǎn)達(dá)到極限平衡狀態(tài)，大、小主應(yīng)力滿足極限平衡條件，則——塑542、臨塑荷載pcr和臨界荷載當(dāng)zmax＝0，地基所能承受的基底附加壓力為臨塑荷載塑性區(qū)開展深度在某一范圍內(nèi)所對(duì)應(yīng)的荷載為界限荷載(臨界荷載)中心荷載，塑性區(qū)深度為基礎(chǔ)寬度的1/4偏心荷載，塑性區(qū)深度為基礎(chǔ)寬度的1/32、臨塑荷載pcr和臨界荷載當(dāng)zmax＝0，地基所能承受的基553、例題分析

【例】某條基，底寬b=1.5m，埋深d=2m，地基土的重度＝19kN/m3，飽和土的重度sat＝21kN/m3,抗剪強(qiáng)度指標(biāo)為=20°，c=20kPa,求(1)該地基承載力p1/4,(2)若地下水位上升至地表下1.5m，承載力有何變化【解答】(1)(2)地下水位上升時(shí)，地下水位以下土的重度用有效重度說明：當(dāng)?shù)叵滤簧仙龝r(shí)，地基的承載力將降低3、例題分析【例】某條基，底寬b=1.5m，埋深d=2m，56二、按極限荷載確定地基承載力1、普朗特爾極限承載力理論

1920年，普朗特爾根據(jù)塑性理論，在研究剛性物體壓入均勻、各向同性、較軟的無重量介質(zhì)時(shí)，導(dǎo)出達(dá)到破壞時(shí)的滑動(dòng)面形狀及極限承載力公式。PbccddⅠⅡⅡ45o＋/245o－/2ⅢⅢ將無限長(zhǎng)，底面光滑的荷載板至于無質(zhì)量的土(＝0)的表面上，荷載板下土體處于塑性平衡狀態(tài)時(shí)，塑性區(qū)分成五個(gè)區(qū)Ⅰ區(qū)：主動(dòng)朗肯區(qū)，1豎直向，破裂面與水平面成45o＋/2Ⅱ區(qū)：普朗特爾區(qū)，邊界是對(duì)數(shù)螺線Ⅲ區(qū)：被動(dòng)朗肯區(qū)，1水平向，破裂面與水平面成45o－/2二、按極限荷載確定地基承載力1、普朗特爾極限承載力理論57普朗特爾理論的極限承載力理論解式中：承載力系數(shù)當(dāng)基礎(chǔ)有埋深d時(shí)式中：普朗特爾理論的極限承載力理論解式中：承載力系數(shù)當(dāng)基礎(chǔ)有埋深d582、太沙基極限承載力理論

底面粗糙，基底與土之間有較大的摩擦力，能阻止基底土發(fā)生剪切位移，基底以下土不會(huì)發(fā)生破壞，處于彈性平衡狀態(tài)。PaabccddⅠⅡⅡⅢ45o＋/245o－/2ⅢⅠ區(qū)：彈性壓密區(qū)(彈性核)Ⅱ區(qū)：普朗特爾區(qū)，邊界是對(duì)數(shù)螺線Ⅲ區(qū)：被動(dòng)朗肯區(qū)，1水平向，破裂面與水平面成45o－/2對(duì)數(shù)螺旋線直線2、太沙基極限承載力理論底面粗糙，基底與土之間有較大的摩擦59太沙基理論的極限承載力理論解Nr、Nq、Nc均為承載力系數(shù)，均與有關(guān)，太沙基給出關(guān)系曲線，可以根據(jù)相關(guān)曲線得到上式適用于條形基礎(chǔ)整體剪切破壞情況，對(duì)于局部剪切破壞，將c和tan均降低1/3

方形基礎(chǔ)局部剪切破壞時(shí)地基極限承載力Nr

、Nq

、Nc為局部剪切破壞時(shí)承載力系數(shù)，也可以根據(jù)相關(guān)曲線得到對(duì)于方形和圓形基礎(chǔ)，太沙基提出采用經(jīng)驗(yàn)系數(shù)修正后的公式

圓形基礎(chǔ)太沙基理論的極限承載力理論解Nr、Nq、Nc均為承載力系數(shù)，603、漢森極限承載力理論

對(duì)于均質(zhì)地基、基礎(chǔ)底面完全光滑，受中心傾斜荷載作用式中：漢森公式Sr、Sq、Sc

——基礎(chǔ)的形狀系數(shù)ir、iq、ic

——荷載傾斜系數(shù)dr、dq、dc

——深度修正系數(shù)gr、gq、gc

——地面傾斜系數(shù)br、bq、bc

——基底傾斜系數(shù)Nr、Nq、Nc

——承載力系數(shù)說明：相關(guān)系數(shù)均可以有相關(guān)公式進(jìn)行計(jì)算3、漢森極限承載力理論對(duì)于均質(zhì)地基、基礎(chǔ)底面完全光滑，受中614、地基承載力特征值應(yīng)用上述極限荷載公式進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，地基的承載力特征值為：式中：K——地基承載力安全系數(shù)，其取值依據(jù)公式的不同按下述方法確定：太沙基公式計(jì)算極限荷載時(shí)，一般取大于等于3.0漢森公式計(jì)算極限荷載時(shí)，一般取大于等于2.0普朗特爾公式計(jì)算極限荷載時(shí)，一般取大于等于3.0建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)所采用的地基承載力一般稱為地基承載力特征值4、地基承載力特征值應(yīng)用上述極限荷載公式進(jìn)行基礎(chǔ)設(shè)計(jì)時(shí)，地基626土的抗剪性與地基土承載力計(jì)算6.1土的抗剪性6.2地基承載力概述6.3土的極限平衡條件6.4地基承載力理論計(jì)算6土的抗剪性與地基土承載力計(jì)算6.1土的抗剪性63土是一種抗壓不抗拉的材料，其破壞一般認(rèn)為符合庫侖—莫爾強(qiáng)度理論，即土在外力作用下發(fā)生的破壞通常屬于剪切破壞。土抵抗外力剪切破壞的性能稱為土的抗剪性。土的抗剪性是土的重要的力學(xué)性質(zhì)之一?？辜粜缘闹笜?biāo)是抗剪強(qiáng)度，即土受到外力作用以后，土粒間發(fā)生滑動(dòng)，土抵抗剪切破壞的極限強(qiáng)度，或土發(fā)生剪切破壞時(shí)，在剪切破壞面上的最大剪應(yīng)力。土體的抗剪能力來自于土粒間的摩擦阻力(即內(nèi)摩擦力)和土粒間的連結(jié)力(凝聚力、粘聚力)。土是一種抗壓不抗拉的材料，其破壞一般認(rèn)為符合庫侖—莫爾強(qiáng)度理641、土的抗剪強(qiáng)度的測(cè)定土的抗剪性通過試驗(yàn)方法進(jìn)行測(cè)定，主要是測(cè)定抗剪強(qiáng)度指標(biāo)：（1）反映土粒間摩擦阻力的指標(biāo)——內(nèi)摩擦角；（2）反映土粒間結(jié)構(gòu)連接強(qiáng)度的指標(biāo)——粘聚力c。試驗(yàn)方法包括室內(nèi)試驗(yàn)和野外試驗(yàn)，具體有直接剪切試驗(yàn)、三軸剪切試驗(yàn)、十字板剪切試驗(yàn)等。1、土的抗剪強(qiáng)度的測(cè)定651）直接剪切試驗(yàn)(直剪試驗(yàn))水平力Tp垂直壓力水平力Tp垂直壓力實(shí)驗(yàn)前實(shí)驗(yàn)后直剪試驗(yàn)一般平行做3個(gè)以上的相同土樣不同正壓力的試驗(yàn)。試驗(yàn)成果包括剪應(yīng)力與剪應(yīng)變的關(guān)系曲線和剪應(yīng)力與正應(yīng)力的關(guān)系曲線。1）直接剪切試驗(yàn)(直剪試驗(yàn))水平力Tp垂直壓力水平力Tp66剪應(yīng)力與剪應(yīng)變關(guān)系曲線上有一個(gè)峰值點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)的剪應(yīng)力即為相應(yīng)正壓力下的抗剪強(qiáng)度，不同正壓力下的剪應(yīng)力與剪應(yīng)變曲線的形狀基本上一樣的，但之間存在位移。利用剪應(yīng)力與剪應(yīng)變曲線，可以獲得不同正壓力下的抗剪強(qiáng)度值。同時(shí)，該曲線也表明，當(dāng)剪應(yīng)力超過抗剪強(qiáng)度后，土體發(fā)生剪切破壞，但破壞以后土體仍具有一定的強(qiáng)度，具體表現(xiàn)為剪應(yīng)力與剪應(yīng)變曲線在峰值后下降到一定程度后曲線變的平緩，其對(duì)應(yīng)的剪應(yīng)力稱為殘余抗剪強(qiáng)度。殘余抗剪強(qiáng)度在評(píng)價(jià)土坡穩(wěn)定性時(shí)經(jīng)常被使用，通常在研究堅(jiān)硬粘土坡首次滑動(dòng)、正在滑動(dòng)或剛停止不久的滑坡以及古滑坡復(fù)活等時(shí)應(yīng)提供殘余抗剪強(qiáng)度。剪應(yīng)力與剪應(yīng)變關(guān)系曲線上有一個(gè)峰值點(diǎn)，其對(duì)應(yīng)的剪應(yīng)力即為相應(yīng)67取不同正壓力下的抗剪強(qiáng)度作與正壓力的關(guān)系曲線，即為抗剪強(qiáng)度曲線。所謂正壓力是指垂直作用在剪切破壞面上的壓力，即剪切面的正壓應(yīng)力。剪應(yīng)力與正應(yīng)力關(guān)系曲線實(shí)際上莫爾包絡(luò)線(一系列極限莫爾圓的公切線，三軸剪切試驗(yàn)所確定)，當(dāng)該曲線為直線時(shí)，稱為庫侖強(qiáng)度曲線，其方程稱為庫侖定律?？辜魪?qiáng)度曲線與正壓應(yīng)力軸的夾角稱為內(nèi)摩擦角，該曲線在剪應(yīng)力軸上的截距稱為粘聚力c。取不同正壓力下的抗剪強(qiáng)度作與正壓力的關(guān)系曲線，即為抗剪強(qiáng)度曲68干或飽和砂土、濕砂土及粘性土的庫侖定律有些差別。干或飽和砂土的抗剪強(qiáng)度曲線為通過原點(diǎn)的曲線；而濕砂土和粘性土的抗剪強(qiáng)度曲線不通過原點(diǎn)，即曲線在縱軸上存在截距，粘性土的截距較大，而濕砂土的截距往往很小。當(dāng)抗剪強(qiáng)度曲線呈直線時(shí)，其方程為：干或飽和砂土：f=tg濕砂土：f=tg+c粘性土：f=tg+c上述各式中，tg——內(nèi)摩擦力，是強(qiáng)度曲線的斜率；——內(nèi)摩擦角；c——粘聚力。干或飽和砂土、濕砂土及粘性土的庫侖定律有些差別。干或飽和砂土69通常濕砂土的強(qiáng)度曲線在縱軸上的截距稱為表觀粘聚力，是毛細(xì)連結(jié)力所引起的，一般很小，在工程實(shí)踐中往往忽略不計(jì)。而粘性土強(qiáng)度曲線在縱軸上的截距c稱為粘聚力，是粘性土顆粒之間的水膠連接甚至膠結(jié)連接力所引起的，其數(shù)值往往較大，粘性土的抗剪強(qiáng)度往往主要由粘聚力構(gòu)成的，土粒間的摩擦阻力通常較小，表現(xiàn)在曲線斜率一般不大，因此，其粘聚力是不能被忽略的。

通常濕砂土的強(qiáng)度曲線在縱軸上的截距稱為表觀粘聚力，是毛細(xì)連結(jié)70對(duì)于砂土，其內(nèi)摩擦角近似等于土的天然休止角，其大小與土的密實(shí)程度有關(guān)，中密砂的內(nèi)摩擦角一般在26~30，密實(shí)砂的內(nèi)摩擦角一般為30~35。對(duì)于粘性土，內(nèi)摩擦角一般較小，而粘聚力較大，其大小與土的類型有關(guān)，粘土的內(nèi)摩擦角一般6~22，粘聚力為5~100kpa，粉質(zhì)粘土的內(nèi)摩擦角一般為10~25，粘聚力為5~60kpa，粘質(zhì)粉土一般為14~28，粘聚力為0~20kpa。對(duì)于砂土，其內(nèi)摩擦角近似等于土的天然休止角，其大小與土的密實(shí)712）三軸剪切試驗(yàn)直接剪切試驗(yàn)存在以下四個(gè)方面的問題：（1)試驗(yàn)過程中不能控制排水條件，這是試驗(yàn)裝置本身的缺陷，沒有測(cè)定孔隙水壓力的裝置，而土在剪切過程中，隨著正壓力的施加以及剪應(yīng)力的增加，孔隙水壓力也發(fā)生變化，從而使有效應(yīng)力發(fā)生相應(yīng)的變化，對(duì)測(cè)定結(jié)果產(chǎn)生影響，由于無法測(cè)定孔隙水壓力，因此也就無從了解有效應(yīng)力的變化，測(cè)定的結(jié)果通常用總應(yīng)力表示，忽略了孔隙水壓力的影響，使結(jié)果與實(shí)際不符；（2)直接剪切試驗(yàn)時(shí)，剪切面是固定的，即土體沿著指定的剪切面發(fā)生剪切位移和破壞，這個(gè)面不一定是實(shí)際土體的破壞面，實(shí)際土體在受到外力發(fā)生剪切破壞時(shí)，破壞面是土體中剪應(yīng)力超過抗剪強(qiáng)度的面(即所謂的最薄弱面)；2）三軸剪切試驗(yàn)72（3)直接剪切試驗(yàn)時(shí)剪切面的應(yīng)力狀態(tài)很復(fù)雜，往往在某些部位產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，正壓力也容易因上下盒的中軸線不重合發(fā)生偏轉(zhuǎn)，而且剪切面在剪切位移的過程中其面積由于產(chǎn)生空洞或剪切位移作用而發(fā)生改變(變小)，剪應(yīng)力相應(yīng)增加，計(jì)算抗剪強(qiáng)度時(shí)仍按照土樣的原截面面積計(jì)算，使試驗(yàn)結(jié)果與實(shí)際存在偏差；（4)試驗(yàn)時(shí)容易在上下盒間嵌入砂粒，使試驗(yàn)結(jié)果偏大。（3)直接剪切試驗(yàn)時(shí)剪切面的應(yīng)力狀態(tài)很復(fù)雜，往往在某些部位73因此在工程實(shí)踐中采用三軸剪切試驗(yàn)來測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度。通常所做的三軸試驗(yàn)屬于準(zhǔn)三軸試驗(yàn)，即圍壓2=3的試驗(yàn)。試驗(yàn)時(shí)對(duì)土樣施加三個(gè)方向的壓力作用，土體將沿一個(gè)與三個(gè)壓力方向均斜交的面發(fā)生剪切破壞。這種試驗(yàn)又稱三軸壓縮試驗(yàn)。所施加的三個(gè)壓力為主應(yīng)力，試驗(yàn)時(shí)其方向是固定的，試驗(yàn)條件是1>2=3，而破壞面則是不固定的。因此在工程實(shí)踐中采用三軸剪切試驗(yàn)來測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度。通常所做741Pc3實(shí)驗(yàn)裝置13實(shí)驗(yàn)裝置751Pc3單一破壞面13單一破壞面7613X共軛破壞面13X共軛破壞面77為了獲得強(qiáng)度曲線，確定抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，通常要制備3~4個(gè)土樣進(jìn)行不同圍壓的壓縮試驗(yàn)，其成果是一組土樣發(fā)生剪切破壞時(shí)的(1i，3i)(i=1，2……，n)(n為土樣數(shù)量)。由這些資料作每個(gè)土樣發(fā)生破壞時(shí)的莫爾圓(在~坐標(biāo)系中)(極限莫爾圓)，這些極限莫爾圓的包絡(luò)線即為強(qiáng)度曲線，若為直線則為庫侖強(qiáng)度曲線，其方程即為庫侖定律。31為了獲得強(qiáng)度曲線，確定抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，通常要制備3~4個(gè)土樣進(jìn)78三軸剪切試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)之一是在試驗(yàn)過程中能隨時(shí)測(cè)定孔隙水壓力的變化。當(dāng)符合庫侖定律時(shí)，抗剪強(qiáng)度與正應(yīng)力之間存在如下關(guān)系——即庫侖定律：f=tg+c——無孔隙水壓力時(shí)f=(-u)tg’+c’——有孔隙水壓力時(shí)其中，’——有效內(nèi)摩擦角；c’——有效粘聚力；——剪切破壞面上的總正應(yīng)力；u——孔隙水壓力(超靜)，由正應(yīng)力和剪應(yīng)力所引起孔隙水壓力的增加值。三軸剪切試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)之一是在試驗(yàn)過程中能隨時(shí)測(cè)定孔隙水壓力的變792、土的抗剪強(qiáng)度的組成從庫侖定律可以看出，砂土及碎石土的抗剪強(qiáng)度由內(nèi)摩擦阻力構(gòu)成，粘性土的抗剪強(qiáng)度則由內(nèi)摩擦阻力和粘聚力兩個(gè)部分構(gòu)成：內(nèi)摩擦阻力包括土粒之間相對(duì)位移所產(chǎn)生的表面摩擦力、土粒間連鎖作用而產(chǎn)生的咬合力。咬合力是土體相對(duì)位移滑動(dòng)時(shí)，將嵌在其他顆粒之間的土粒拔出所需要的力，土越密實(shí)，連鎖作用越強(qiáng)，咬合力越大。2、土的抗剪強(qiáng)度的組成80粘聚力包括原始粘聚力、固化粘聚力和毛細(xì)粘聚力。原始粘聚力即為水膠連接力，可因擾動(dòng)而喪失部分或全部，但會(huì)隨著時(shí)間而恢復(fù)其中的一部分或全部，土越密實(shí)，原始粘聚力越大。固化粘聚力即為膠結(jié)連接力，是土因膠結(jié)作用而產(chǎn)生的粘聚力，當(dāng)土的天然結(jié)構(gòu)破壞時(shí)，固化粘聚力隨之喪失，而且不能恢復(fù)。毛細(xì)粘聚力是毛細(xì)作用引起的，一般很小，往往忽略不計(jì)。粘聚力包括原始粘聚力、固化粘聚力和毛細(xì)粘聚力。原始粘聚力即為813、影響土的抗剪強(qiáng)度的因素1)土的礦物成分、顆粒形狀和級(jí)配的影響對(duì)于粘性土，主要是礦物成分的影響。不同粘土礦物具有不同的晶格結(jié)構(gòu)，它們的穩(wěn)定性、親水性和膠體特性也各不相同，因而對(duì)粘性土的抗剪強(qiáng)度（主要是對(duì)粘聚力）產(chǎn)生顯著的影響。一般來說，粘性土的抗剪強(qiáng)度隨著粘粒和粘土礦物含量的增加而增大，或者說隨著膠體活動(dòng)性的增強(qiáng)而增大。對(duì)于砂性土，主要是顆粒的形狀、大小及級(jí)配的影響。一般來說，在土的顆粒級(jí)配中，粗顆粒越多、形狀越不規(guī)則、表面越粗糙，則內(nèi)摩擦角越大，因而抗剪強(qiáng)度越高。3、影響土的抗剪強(qiáng)度的因素822)含水量的影響含水量的增高一般會(huì)使土的抗剪強(qiáng)度降低。這種影響主要表現(xiàn)在兩方面，一是水分在較粗顆粒之間起著潤(rùn)滑作用，使摩擦阻力降低；一是粘土顆粒表面結(jié)合水膜的增厚使粘聚力（水膠連接力）減小。但試驗(yàn)研究表明，砂土在干燥狀態(tài)時(shí)的內(nèi)摩擦角值與飽和狀態(tài)時(shí)的內(nèi)摩擦角值差別很小，僅1~2，即含水量對(duì)砂土的抗剪強(qiáng)度的影響很小。而對(duì)于粘性土，含水量對(duì)抗剪強(qiáng)度有重大影響，通常粘性土在相同法向壓力下的不排水抗剪強(qiáng)度隨含水量的增高而急劇下降。2)含水量的影響833)天然密實(shí)度的影響一般地，土的天然密實(shí)度越大，抗剪強(qiáng)度就越高。對(duì)于粗顆粒土如砂土，密實(shí)度越大，顆粒之間的咬合作用越強(qiáng)，因而摩擦阻力越大；對(duì)于細(xì)顆粒土如粘性土，密實(shí)度大則意味著顆粒之間的距離越近，水膜越薄，粘聚力就越大。同一種粗顆粒土如砂土，不同密實(shí)度時(shí)，剪切過程中，剪應(yīng)力與剪應(yīng)變曲線的形態(tài)是不同的。密砂的剪應(yīng)力隨剪應(yīng)變的增加而很快增大到某個(gè)峰值，而后逐漸減小一些，最后趨于某一穩(wěn)定的終值，體積變化開始時(shí)稍有減小，隨后不斷增加（呈剪脹性）；松砂的剪應(yīng)力隨著剪應(yīng)變的增加而緩慢地增大并趨于某一最大值，不出現(xiàn)峰值，體積在受剪時(shí)相應(yīng)地減小（呈剪縮性）。所以，在實(shí)際允許較小剪應(yīng)變的條件下，密砂的抗剪強(qiáng)度顯然大于松砂。3)天然密實(shí)度的影響844)粘性土觸變性的影響粘性土的強(qiáng)度會(huì)因受到擾動(dòng)而削弱，但經(jīng)過靜置又可得到一定程度的恢復(fù)，對(duì)于粘性土的這一特性稱為觸變性。由于粘性土具有觸變性，故在粘性土地基中進(jìn)行鉆探取樣時(shí)，若土樣受到明顯擾動(dòng)，則試樣就不能反映其天然強(qiáng)度，土的靈敏度越大，這種影響就越顯著；又如在靈敏度較高的粘性土地基中開挖基坑，地基土也會(huì)因?yàn)槭┕_動(dòng)而發(fā)生強(qiáng)度削弱。粘性土的觸變性對(duì)強(qiáng)度的影響應(yīng)值得注意。另一方面，當(dāng)擾動(dòng)停止后，粘性土的強(qiáng)度又會(huì)隨時(shí)間而逐漸增長(zhǎng)。如在粘性土中進(jìn)行打樁時(shí)，樁側(cè)土因受到擾動(dòng)而導(dǎo)致強(qiáng)度降低，但在停止打樁后，土的強(qiáng)度逐漸恢復(fù)，樁的承載力也隨之增加，這種現(xiàn)象是土的觸變性影響的表現(xiàn)。4)粘性土觸變性的影響855)土的應(yīng)力歷史土的受壓過程所造成的受力歷史狀態(tài)，對(duì)土的強(qiáng)度的試驗(yàn)結(jié)果也有影響。可以從壓縮曲線相應(yīng)的強(qiáng)度曲線的形態(tài)特征得到證明。6)孔隙水壓力孔隙水壓力不會(huì)產(chǎn)生土顆粒之間的摩擦力，只有作用在顆粒之間的有效應(yīng)力才能產(chǎn)生內(nèi)摩擦強(qiáng)度。根據(jù)有效應(yīng)力原理，孔隙水壓力升高，有效應(yīng)力下降，抗剪強(qiáng)度也下降。5)土的應(yīng)力歷史864、剪切試驗(yàn)三種排水條件類型1）根據(jù)試驗(yàn)時(shí)的排水條件的不同，將土的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)(直剪試驗(yàn))分為：（1)慢剪——排水剪（CD），土在受到外力(通常為正壓力作用后，壓縮達(dá)到穩(wěn)定、土體充分固結(jié)后，再施加剪切力作用使其剪切破壞，剪切過程中能夠充分排水。這種試驗(yàn)過程中，不會(huì)產(chǎn)生孔隙水壓力，即無孔隙水壓力。通常對(duì)于排水條件好的土(如砂土等粗粒土)，當(dāng)施工時(shí)間較長(zhǎng)且加荷速率較小時(shí)，評(píng)價(jià)其強(qiáng)度采用慢剪試驗(yàn)。4、剪切試驗(yàn)三種排水條件類型87（2)固結(jié)快剪——固結(jié)不排水剪（CU），土在受到外力作用后，壓縮穩(wěn)定、充分固結(jié)后，加剪力在3~5min內(nèi)將其剪壞，剪切過程中不排水。一般地質(zhì)條件下、一般建筑工程中采用。（3)快剪——不排水剪（UU），土在受到外力作用后，立即在3~5min內(nèi)將其剪壞，剪切過程中不排水。適用于加荷速率大、排水條件差、施工時(shí)間短的情況，以及評(píng)價(jià)土坡穩(wěn)定和飽和粘土的強(qiáng)度時(shí)。一般直剪試驗(yàn)儀無測(cè)定孔隙水壓力的裝置。（2)固結(jié)快剪——固結(jié)不排水剪（CU），土在受到外力作用后882）三軸剪切試驗(yàn)根據(jù)試驗(yàn)排水條件也分為慢剪、固結(jié)快剪和快剪三種試驗(yàn)。（1)慢剪（CD）——對(duì)土樣施加三向相等的壓力3，待孔隙水壓力完全消散后，在保持圍壓3不變的前提下則逐漸加大1，直至土樣發(fā)生剪切破壞。期間保持孔隙水壓力為0，即不產(chǎn)生孔隙水壓力。試驗(yàn)獲得的強(qiáng)度曲線是斜線，存在c和，極限應(yīng)力圓隨位置而變化?？倯?yīng)力與有效應(yīng)力相等。2）三軸剪切試驗(yàn)根據(jù)試驗(yàn)排水條件也分為慢剪、固結(jié)快剪和快剪三892)固結(jié)快剪（CU）——對(duì)土樣施加三向相等的壓力3，待孔隙水壓力完全消散后，在保持圍壓3不變的前提下則加大軸向壓力1，直至土樣發(fā)生剪切破壞。期間孔隙水壓力不為0，即產(chǎn)生孔隙水壓力u’，剪切面上的正應(yīng)力>孔隙水壓力u’。試驗(yàn)獲得的強(qiáng)度曲線也是斜線，存在c和，極限應(yīng)力圓隨位置而變化。3)快剪（UU）——對(duì)土樣施加三向相等的壓力3后，立即在保持圍壓3不變的前提下則加大軸向壓力1，直至土樣發(fā)生剪切破壞。期間孔隙水壓力沒有消散，且剪切面上的正應(yīng)力與孔隙水壓力u相等，有效應(yīng)力等于0。試驗(yàn)獲得的強(qiáng)度曲線是平行于軸，僅存在c。正常固結(jié)的飽和粘性土，慢剪時(shí)的抗剪強(qiáng)度約等于其固結(jié)快剪時(shí)的有效抗剪強(qiáng)度。

2)固結(jié)快剪（CU）——對(duì)土樣施加三向相等的壓力3，待孔90UUCUCDcUUcCUcCDUUCUCDcUUcCUcCD915、土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)與靈敏度的測(cè)定三軸剪力儀壓縮試驗(yàn)時(shí)，周圍壓力3=0，當(dāng)試樣發(fā)生剪切破壞時(shí)，施加在試樣上的軸向壓力稱為無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，以qu表示，這種試驗(yàn)稱為無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)。由于沒有周圍壓力，因而根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，只能作一個(gè)極限應(yīng)力圓，很難得到破壞包絡(luò)線。飽和粘性土的三軸不固結(jié)不排水試驗(yàn)結(jié)果表明，其破壞包絡(luò)線為一水平線，即u=0，因此，對(duì)于飽和粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度，就可以利用無側(cè)限抗壓強(qiáng)度qu來確定，飽和粘性土不排水抗剪強(qiáng)度為：cu=qu/2cuqu=5、土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)與靈敏度的測(cè)定cu=qu/2c92利用無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)可以測(cè)定飽和粘性土的靈敏度St。土的靈敏度是以原狀土的強(qiáng)度與同一土經(jīng)重塑后（完全擾動(dòng)但含水量不變）的強(qiáng)度之比來表示，即根據(jù)靈敏度的大小，可將飽和粘性土分為：低靈敏土（1<St2）中靈敏土（2<St4）高靈敏土（St>4）土的靈敏度越高，其結(jié)構(gòu)性越強(qiáng)，受擾動(dòng)后土的強(qiáng)度降低越多。粘性土受擾動(dòng)而強(qiáng)度降低的性質(zhì)，一般來說對(duì)工程建設(shè)是不利的，如在基坑開挖過程中，因施工可能造成土的擾動(dòng)而使地基強(qiáng)度降低。利用無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)可以測(cè)定飽和粘性土的靈敏度St。土的靈936、強(qiáng)度試驗(yàn)方法與指標(biāo)的選用從前面介紹中可以看出，土的抗剪強(qiáng)度及其指標(biāo)的確定將因所采用的分析方法（總應(yīng)力法或有效應(yīng)力法）的不同而不同。目前常用的試驗(yàn)手段主要是直接剪切試驗(yàn)和三軸剪切試驗(yàn)兩種，三軸剪切試驗(yàn)?zāi)軌蚩刂婆潘畻l件并可測(cè)量土樣中孔隙水壓力的變化，直接剪切試驗(yàn)則不能。三軸剪切試驗(yàn)與直接剪切試驗(yàn)各自的三種試驗(yàn)方法，理論上是一一對(duì)應(yīng)的。直接剪切試驗(yàn)方法中“快”與“慢”只是“不排水”和“排水”的等義詞，并不是為了解決剪切速率對(duì)強(qiáng)度的影響問題，而僅是為了通過快和慢的剪切速率來解決土樣的排水條件問題。所以，當(dāng)把慢剪與排水剪，快剪與不排水剪，固結(jié)快剪與固結(jié)不排水剪一一對(duì)比分析之后，便可以明確在實(shí)際工程中不同試驗(yàn)方法及相應(yīng)的強(qiáng)度指標(biāo)的選用條件。6、強(qiáng)度試驗(yàn)方法與指標(biāo)的選用94土的抗剪強(qiáng)度的有效應(yīng)力指標(biāo)c,=c+tg=-u符合土的破壞機(jī)理，但有時(shí)孔隙水壓力u無法確定土的抗剪強(qiáng)度的總應(yīng)力指標(biāo)c,=c+tg便于應(yīng)用,但u不能產(chǎn)生抗剪強(qiáng)度，不符合強(qiáng)度機(jī)理，應(yīng)用時(shí)要符合工程條件強(qiáng)度指標(biāo)抗剪強(qiáng)度簡(jiǎn)單評(píng)價(jià)有效應(yīng)力指標(biāo)最科學(xué)、最準(zhǔn)確地反映了土強(qiáng)度實(shí)質(zhì)。盡管有效應(yīng)力決定強(qiáng)度，但在很多情況下，，其中u并不能準(zhǔn)確確定，而外加荷載產(chǎn)生的總應(yīng)力一般已知。這樣，總應(yīng)力指標(biāo)還是有用的，如解決某些工程問題：土石壩水位驟降、基礎(chǔ)及建筑物快速施工等。但由于u本身不能產(chǎn)生抗剪強(qiáng)度，但對(duì)于合理或正確模擬排水條件還是由一定的意義。土的抗剪強(qiáng)度的=c+tg符合土的破壞機(jī)95(’)ccff超固結(jié)粘土的總應(yīng)力與有效應(yīng)力強(qiáng)度包線(CU)u(-)強(qiáng)度包線與破壞主應(yīng)力線u(+)總應(yīng)力有效應(yīng)力(’)ccff超固結(jié)粘土的總應(yīng)力與有效應(yīng)966土的抗剪性與地基土承載力計(jì)算6.1土的抗剪性6.2地基承載力概述6.3土的極限平衡條件6.4地基承載力理論計(jì)算6土的抗剪性與地基土承載力計(jì)算6.1土的抗剪性97一、地基承載力概念

建筑物荷載通過基礎(chǔ)作用于地基，對(duì)地基提出兩個(gè)方面的要求：1、變形要求建筑物基礎(chǔ)在荷載作用下產(chǎn)生最大沉降量或沉降差，應(yīng)該在該建筑物所允許的范圍內(nèi)

2、穩(wěn)定要求建筑物的基底壓力，應(yīng)該在地基所允許的承載能力之內(nèi)

地基承載力：地基土單位面積所能承受荷載的能力。地基承載力問題是屬于地基的強(qiáng)度和穩(wěn)定性問題一、地基承載力概念建筑物荷載通過基礎(chǔ)作用于地基，對(duì)地基提出98二、地基變形的三個(gè)階段0sppcrpuabca.線性變形階段oa段，荷載小，主要產(chǎn)生壓縮變形，荷載與沉降關(guān)系接近于直線，土中τ＜τf,地基處于彈性平衡狀態(tài)b.彈塑性變形階段ab段，荷載增加，荷載與沉降關(guān)系呈曲線，地基中局部產(chǎn)生剪切破壞，出現(xiàn)塑性變形區(qū)c.破壞階段bc段，塑性區(qū)擴(kuò)大，發(fā)展成連續(xù)滑動(dòng)面，荷載增加，沉降急劇變化二、地基變形的三個(gè)階段0sppcrpuabca.線性變形階99地基開始出現(xiàn)剪切破壞（即彈性變形階段轉(zhuǎn)變?yōu)閺椝苄宰冃坞A段）時(shí)，地基所承受的基底壓力稱為臨塑荷載pcr地基瀕臨破壞（即彈塑性變形階段轉(zhuǎn)變?yōu)槠茐碾A段）時(shí)，地基所承受的基底壓力稱為極限荷載pup＜pcrpcr＜p＜pup≥pu塑性變形區(qū)連續(xù)滑動(dòng)面土中塑性區(qū)發(fā)展到不同深度時(shí)，其相應(yīng)的荷載稱為臨界荷載地基開始出現(xiàn)剪切破壞（即彈性變形階段轉(zhuǎn)變?yōu)閺椝苄宰冃坞A100三、地基的破壞形式

1、整體剪切破壞1）p-s曲線上有兩個(gè)明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，可區(qū)分地基變形的三個(gè)階段2）地基內(nèi)產(chǎn)生塑性變形區(qū)，隨著荷載增加塑性變形區(qū)發(fā)展成連續(xù)的滑動(dòng)面3）荷載達(dá)到極限荷載后，基礎(chǔ)急劇下沉，并可能向一側(cè)傾斜，基礎(chǔ)兩側(cè)地面明顯隆起連續(xù)滑動(dòng)面連續(xù)滑動(dòng)面整體剪切破壞常發(fā)生于淺埋基礎(chǔ)下的密砂或硬粘性土等堅(jiān)實(shí)地基中。三、地基的破壞形式1、整體剪切破壞1）p-s曲線上有兩個(gè)明1012、局部剪切破壞1）p-s曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)不明顯，沒有明顯的直線段2）塑性變形區(qū)不延伸到地面，限制在地基內(nèi)部某一區(qū)域內(nèi)3）荷載達(dá)到極限荷載后，基礎(chǔ)兩側(cè)地面微微隆起局部剪切破壞常發(fā)生于中等密實(shí)砂土中2、局部剪切破壞1）p-s曲線轉(zhuǎn)折點(diǎn)不明顯，沒有明顯的直線段1023、沖剪破壞2）地基不出現(xiàn)明顯連續(xù)滑動(dòng)面3）荷載達(dá)到極限荷載后，基礎(chǔ)兩側(cè)地面不隆起，而是下陷1）p-s曲線沒有明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)沖剪破壞形式發(fā)生于松砂或軟土中3、沖剪破壞2）地基不出現(xiàn)明顯連續(xù)滑動(dòng)面3）荷載達(dá)到極限荷103地基的剪切破壞形式，除與地基土的性質(zhì)有關(guān)外，還與基礎(chǔ)埋置深度、加荷速率等因素有關(guān)。如在密砂地基中，一般會(huì)出現(xiàn)整體剪切破壞，但當(dāng)基礎(chǔ)埋置很深時(shí)，密砂在很大荷載作用下也會(huì)產(chǎn)生壓縮變形，而出現(xiàn)刺入剪切破壞；在軟粘土中，當(dāng)加荷速率較小時(shí)，會(huì)產(chǎn)生壓縮變形而出現(xiàn)刺入剪切破壞，但當(dāng)加荷速率很快時(shí)，由于土體不能產(chǎn)生壓縮變形，就可能發(fā)生整體剪切破壞。地基的剪切破壞形式，除與地基土的性質(zhì)有關(guān)外，還與基礎(chǔ)埋置深度1041、根據(jù)原位測(cè)試確定——包括載荷試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜力觸探等2、根據(jù)理論公式計(jì)算——根據(jù)土的強(qiáng)度理論推導(dǎo)出的有關(guān)公式，再除于安全系數(shù)或限制地基中塑性區(qū)發(fā)育程度確定3、根據(jù)經(jīng)驗(yàn)取值——根據(jù)大量測(cè)試資料和建筑經(jīng)驗(yàn)，通過數(shù)理統(tǒng)計(jì)分析，總結(jié)出各類型土在某種條件下的承載力。使用時(shí)只要根據(jù)土的物理、力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)或標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)等的結(jié)果，查表確定。體現(xiàn)在地方規(guī)范中。4、根據(jù)模型試驗(yàn)確定——重大工程采用。四、地基承載力確定途徑1、根據(jù)原位測(cè)試確定——包括載荷試驗(yàn)、標(biāo)準(zhǔn)貫入試驗(yàn)、靜力觸探1056土的抗剪性與地基土承載力計(jì)算6.1土的抗剪性6.2地基承載力概述6.3土的極限平衡條件6.4地基承載力理論計(jì)算6土的抗剪性與地基土承載力計(jì)算6.1土的抗剪性106土的強(qiáng)度破壞通常為剪切破壞。一般將土體的剪應(yīng)力等于土的抗剪強(qiáng)度時(shí)的臨界狀態(tài)稱為極限平衡狀態(tài)。土在外力作用下達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)，土中的應(yīng)力與抗剪強(qiáng)度指標(biāo)之間的關(guān)系，稱為土的極限平衡條件。土的強(qiáng)度破壞通常為剪切破壞。107一、土體中任一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)1、幾點(diǎn)假設(shè)土是均勻連續(xù)的非彈性的直線變形體——適用彈性理論飽和粘性土的應(yīng)力為穩(wěn)定后的終值應(yīng)力和終值變形

一、土體中任一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)1082、土體受外力作用而處于靜力平衡狀態(tài)時(shí)土中一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)（平面問題）單元微體中任一截面上的正應(yīng)力與剪應(yīng)力與主應(yīng)力（1和3）之間的關(guān)系為（——截面與最大主應(yīng)力面夾角）：2、土體受外力作用而處于靜力平衡狀態(tài)時(shí)土中一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)（平1093、土中某一平面的應(yīng)力狀態(tài)——莫爾圓與強(qiáng)度曲線的關(guān)系當(dāng)剪應(yīng)力<f時(shí)，土處于穩(wěn)定狀態(tài)，莫爾圓位于強(qiáng)度曲線之下，土處于彈性狀態(tài)。當(dāng)剪應(yīng)力=f時(shí)，土處于極限平衡狀態(tài)，莫爾圓與強(qiáng)度曲線相切。當(dāng)剪應(yīng)力>f時(shí)，土處于破壞狀態(tài)，莫爾圓部分位于強(qiáng)度曲線之上。3、土中某一平面的應(yīng)力狀態(tài)——莫爾圓與強(qiáng)度曲線的關(guān)系110二、

土的極限平衡條件1、非粘性土極限平衡條件非粘性土的粘聚力c=0，強(qiáng)度曲線通過原點(diǎn)。極限平衡狀態(tài)時(shí)，莫爾圓與強(qiáng)度曲線相切。當(dāng)強(qiáng)度滿足庫侖定律時(shí)，則切點(diǎn)所代表的平面是土中處于極限平衡狀態(tài)的平面。該平面與最大主應(yīng)力面之間的夾角根據(jù)幾何關(guān)系為：=（——土的內(nèi)摩擦角）。當(dāng)莫爾圓處于強(qiáng)度曲線之下時(shí)，<；相切時(shí)，=；莫爾圓超出強(qiáng)度曲線的部分，>。二、土的極限平衡條件1112、粘性土極限平衡條件粘性土的粘聚力c>0，強(qiáng)度曲線不通過原點(diǎn)。利用莫爾圓與強(qiáng)度曲線的關(guān)系分析其極限平衡條件。當(dāng)莫爾圓與強(qiáng)度曲線相切時(shí)，切點(diǎn)代表極限