第二節(jié) 粘性土的抗剪強(qiáng)度性質(zhì)
摩爾庫(kù)倫抗剪強(qiáng)度理論闡明了土抗剪強(qiáng)度的一般規(guī)律。土的抗剪強(qiáng)度一般由摩擦強(qiáng)度(σtanφ)和粘聚強(qiáng)度(c)兩部分組成。c和φ是反映土強(qiáng)度的兩個(gè)重要參數(shù)，常稱強(qiáng)度指標(biāo)。如果能夠準(zhǔn)確確定反映實(shí)際情況的強(qiáng)度指標(biāo)c和φ，那么土的實(shí)際強(qiáng)度就不難確定的了。然而土是在復(fù)雜多變的地質(zhì)環(huán)境中形成的，種類(lèi)繁多，結(jié)構(gòu)各異，性質(zhì)復(fù)雜，而且作用于土體上的建筑物荷載應(yīng)力大小、速率、應(yīng)力狀態(tài)等也是千差萬(wàn)別的，因此；形成了土抗剪強(qiáng)度性質(zhì)的復(fù)雜性。不僅不同土類(lèi)具有各自特殊的強(qiáng)度機(jī)理和強(qiáng)度性質(zhì)，即是同一土類(lèi)在不同的剪切條件下也有其不同的強(qiáng)度變化規(guī)律。欲將摩爾庫(kù)倫強(qiáng)度理論的普遍規(guī)律應(yīng)用于工程實(shí)際中，必須進(jìn)一步區(qū)分 各種土類(lèi)及結(jié)構(gòu)性所具有的特殊規(guī)律。只有根據(jù)工程實(shí)際剪切條件采用相應(yīng)的參數(shù)，才能獲得合理的結(jié)果。
根據(jù)研究結(jié)果，粘性土和無(wú)粘性土兩者的強(qiáng)度特性明顯不同。例如：粘性土顆粒間的接觸是以水膜和顆粒間引力接觸的，而無(wú)粘性土則以顆粒直接接觸，所以兩者的剪切機(jī)理與特性明顯不同。反映在強(qiáng)度參數(shù)上，粘性土既具粘著分量c，又具有摩擦分量σtanφ，無(wú)粘性土一般僅具有摩擦分量，而無(wú)粘著分量(c=0)，故下面把粘性土和無(wú)粘性土的抗剪強(qiáng)度特性分別闡述。此外，還有其他土類(lèi)(如膨脹土、黃土和非飽和土等特殊土)也有其獨(dú)特的強(qiáng)度特性。
例題7 某土的顆粒直接接觸，則該土的抗剪強(qiáng)度由（ ）決定。
A．摩擦強(qiáng)度
B．粘聚強(qiáng)度
C．摩擦強(qiáng)度和粘聚強(qiáng)度
答案：A
研究表明，飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度特性是比較復(fù)雜的，它受到諸多因素的影響。其中與土本身及其狀態(tài)有關(guān)的有：土的顆粒組成的礦物成分、結(jié)構(gòu)特性、顆粒間的接觸性質(zhì)、孔隙比、飽和度、初始應(yīng)力應(yīng)變及應(yīng)力歷史等；與土體所處地質(zhì)環(huán)境有關(guān)的有：排水條件、溫度、孔隙水的性質(zhì)等；與外荷載有關(guān)的有：荷載的應(yīng)力水平、加荷速率以及應(yīng)力路徑等。此外，還有室內(nèi)試驗(yàn)中試樣的擾動(dòng)、試驗(yàn)儀器與方法等。然而，對(duì)于飽和粘性土，大多數(shù)因素對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響都可用土單元體在剪切過(guò)程中引起孔隙壓力(或有效應(yīng)力)的差異反映出來(lái)，因?yàn)橥夂奢d引起的剪應(yīng)力只能由土骨架來(lái)承擔(dān)。所以，荷載應(yīng)力作用引起的土體(土試樣)中孔隙水壓力(或有效應(yīng)力)的差異，也反映了其強(qiáng)度的差異。因此，研究上述諸多因素對(duì)飽和粘性土抗剪強(qiáng)度特性的影響時(shí)，應(yīng)把注意力集中于分析土體(或土試樣)在剪切前和剪切過(guò)程中孔隙水壓力(或有效應(yīng)力)變化對(duì)土抗剪強(qiáng)度性質(zhì)的影響上。
就室內(nèi)試驗(yàn)而言，對(duì)于給定的土試樣，在試驗(yàn)中，由荷載應(yīng)力引起的孔隙水壓力將隨著剪切前試樣的固結(jié)程度和剪切過(guò)程中排水條件而異，并與試樣應(yīng)力歷史有關(guān)。所以，研究諸多因素對(duì)飽和粘性土強(qiáng)度的影響時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮排水條件及應(yīng)力歷史產(chǎn)生的影響，按不同的排水條件進(jìn)行試驗(yàn)，探討其變化規(guī)律，然后再考慮其他因素對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響。下面分別以三種極端的排水條件(不固結(jié)不排水、固結(jié)不排水、固結(jié)排水)來(lái)探討抗剪強(qiáng)度的變化規(guī)律。
摩爾庫(kù)倫抗剪強(qiáng)度理論闡明了土抗剪強(qiáng)度的一般規(guī)律。土的抗剪強(qiáng)度一般由摩擦強(qiáng)度(σtanφ)和粘聚強(qiáng)度(c)兩部分組成。c和φ是反映土強(qiáng)度的兩個(gè)重要參數(shù)，常稱強(qiáng)度指標(biāo)。如果能夠準(zhǔn)確確定反映實(shí)際情況的強(qiáng)度指標(biāo)c和φ，那么土的實(shí)際強(qiáng)度就不難確定的了。然而土是在復(fù)雜多變的地質(zhì)環(huán)境中形成的，種類(lèi)繁多，結(jié)構(gòu)各異，性質(zhì)復(fù)雜，而且作用于土體上的建筑物荷載應(yīng)力大小、速率、應(yīng)力狀態(tài)等也是千差萬(wàn)別的，因此；形成了土抗剪強(qiáng)度性質(zhì)的復(fù)雜性。不僅不同土類(lèi)具有各自特殊的強(qiáng)度機(jī)理和強(qiáng)度性質(zhì)，即是同一土類(lèi)在不同的剪切條件下也有其不同的強(qiáng)度變化規(guī)律。欲將摩爾庫(kù)倫強(qiáng)度理論的普遍規(guī)律應(yīng)用于工程實(shí)際中，必須進(jìn)一步區(qū)分 各種土類(lèi)及結(jié)構(gòu)性所具有的特殊規(guī)律。只有根據(jù)工程實(shí)際剪切條件采用相應(yīng)的參數(shù)，才能獲得合理的結(jié)果。
根據(jù)研究結(jié)果，粘性土和無(wú)粘性土兩者的強(qiáng)度特性明顯不同。例如：粘性土顆粒間的接觸是以水膜和顆粒間引力接觸的，而無(wú)粘性土則以顆粒直接接觸，所以兩者的剪切機(jī)理與特性明顯不同。反映在強(qiáng)度參數(shù)上，粘性土既具粘著分量c，又具有摩擦分量σtanφ，無(wú)粘性土一般僅具有摩擦分量，而無(wú)粘著分量(c=0)，故下面把粘性土和無(wú)粘性土的抗剪強(qiáng)度特性分別闡述。此外，還有其他土類(lèi)(如膨脹土、黃土和非飽和土等特殊土)也有其獨(dú)特的強(qiáng)度特性。
例題7 某土的顆粒直接接觸，則該土的抗剪強(qiáng)度由（ ）決定。
A．摩擦強(qiáng)度
B．粘聚強(qiáng)度
C．摩擦強(qiáng)度和粘聚強(qiáng)度
答案：A
研究表明，飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度特性是比較復(fù)雜的，它受到諸多因素的影響。其中與土本身及其狀態(tài)有關(guān)的有：土的顆粒組成的礦物成分、結(jié)構(gòu)特性、顆粒間的接觸性質(zhì)、孔隙比、飽和度、初始應(yīng)力應(yīng)變及應(yīng)力歷史等；與土體所處地質(zhì)環(huán)境有關(guān)的有：排水條件、溫度、孔隙水的性質(zhì)等；與外荷載有關(guān)的有：荷載的應(yīng)力水平、加荷速率以及應(yīng)力路徑等。此外，還有室內(nèi)試驗(yàn)中試樣的擾動(dòng)、試驗(yàn)儀器與方法等。然而，對(duì)于飽和粘性土，大多數(shù)因素對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響都可用土單元體在剪切過(guò)程中引起孔隙壓力(或有效應(yīng)力)的差異反映出來(lái)，因?yàn)橥夂奢d引起的剪應(yīng)力只能由土骨架來(lái)承擔(dān)。所以，荷載應(yīng)力作用引起的土體(土試樣)中孔隙水壓力(或有效應(yīng)力)的差異，也反映了其強(qiáng)度的差異。因此，研究上述諸多因素對(duì)飽和粘性土抗剪強(qiáng)度特性的影響時(shí)，應(yīng)把注意力集中于分析土體(或土試樣)在剪切前和剪切過(guò)程中孔隙水壓力(或有效應(yīng)力)變化對(duì)土抗剪強(qiáng)度性質(zhì)的影響上。
就室內(nèi)試驗(yàn)而言，對(duì)于給定的土試樣，在試驗(yàn)中，由荷載應(yīng)力引起的孔隙水壓力將隨著剪切前試樣的固結(jié)程度和剪切過(guò)程中排水條件而異，并與試樣應(yīng)力歷史有關(guān)。所以，研究諸多因素對(duì)飽和粘性土強(qiáng)度的影響時(shí)，應(yīng)優(yōu)先考慮排水條件及應(yīng)力歷史產(chǎn)生的影響，按不同的排水條件進(jìn)行試驗(yàn)，探討其變化規(guī)律，然后再考慮其他因素對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響。下面分別以三種極端的排水條件(不固結(jié)不排水、固結(jié)不排水、固結(jié)排水)來(lái)探討抗剪強(qiáng)度的變化規(guī)律。