測定土的抗剪強度（三軸壓縮試驗）

主講教師：肖霞一、試驗目的三、試驗原理四、試驗方法五、抗剪強度指標的選擇

本節提綱二、試驗裝置一、試驗目的三軸壓縮試驗

測定土的抗剪強度，提供計算地基強度和穩定分析使用的土的總抗剪強度參數和有效抗剪強度參數。二、試驗裝置試樣壓力室壓力水排水管閥門軸向加壓桿有機玻璃罩橡皮膜透水石頂帽濾紙三、試驗原理方法：首先試樣施加靜水壓力（圍壓）為

3

；然后通過活塞桿施加的是應力差Δ

1=

1-3

。特點：試樣是軸對稱應力狀態。垂直應力是大主應力

1；徑向與切向應力總是相等為小主應力

3軸向壓力三、試驗原理強度包線(

1-

)fc

(

1-

)f

分別作圍壓

為100kPa

、200kPa

、300kPa的三軸試驗，得到破壞時相應的（

1-

)f繪制三個破壞狀態的應力摩爾圓，畫出它們的公切線——強度包線，得到強度指標c與

四、試驗方法

三軸剪切試驗按剪切前的固結程度和剪切時的排水條件，可以分為三種試驗方法：1.不固結不排水試驗(UU試驗)2.固結不排水試驗(CU試驗)3.固結排水試驗(CD試驗)四、試驗方法

三軸試驗：施加周圍壓力

3、軸向壓力增量△

直至剪破的整個過程都關閉排水閥門，不允許試樣排水固結。

3

3

3

3

3

3△△關閉排水閥cu、

u

不固結不排水剪（UU）四、試驗方法有效應力圓總應力圓

u=0BCcu

uAA

3A

1A飽和粘性土在三組

3下的不排水剪試驗得到A、B、C三個不同總應力圓，但只能得到一個有效應力圓。試驗表明：雖然三個試樣的周圍壓力

3不同，但破壞時的主應力差相等，三個極限應力圓的直徑相等，因而強度包線是一條水平線。不固結不排水剪（UU）

3

3

3

3

3

3△△四、試驗方法

3

3

3

3

3

3△△打開排水閥關閉排水閥三軸試驗：施加周圍壓力

3時打開排水閥門，試樣完全排水固結，孔隙水壓力完全消散。然后關閉排水閥門，再施加軸向壓力增量△

，使試樣在不排水條件下剪切破壞。ccu、

cu

固結不排水剪（CU）四、試驗方法總應力圓在水平軸上左移uf得到相應的有效應力圓，按有效應力圓強度包線可確定c

、

飽和粘性土在三組

3下進行固結不排水剪試驗得到A、B、C三個不同總應力圓，由總應力圓強度包線確定固結不排水剪總應力強度指標ccu、

cu

ccuc

cu

ABC固結不排水剪（CU）

3

3

3

3

3

3△△四、試驗方法

三軸試驗：試樣在圍壓

3作用下排水固結，再緩慢施加軸向壓力增量△

，直至剪破，整個試驗過程中打開排水閥門，始終保持試樣的孔隙水壓力為零。

3

3

3

3

3

3△△打開排水閥固結排水剪（CD）cd、

d

四、試驗方法在整個排水剪試驗過程中，uf＝0，總應力全部轉化為有效應力，所以總應力圓即是有效應力圓，總應力強度線即是有效應力強度線，強度指標為cd、

d。

cd

d

3

3

3

3

3＋△

3＋△固結排水剪（CD）四、試驗方法固結排水試驗（CD試驗）1打開排水閥門，施加圍壓

后充分固結，超靜孔隙水壓力完全消散；2打開排水閥門，慢慢施加軸向應力差

以便充分排水，避免產生超靜孔壓固結不排水試驗（CU試驗）1打開排水閥門，施加圍壓

后充分固結，超靜孔隙水壓力完全消散；2關閉排水閥門，很快剪切破壞，在施加軸向應力差

過程中不排水不固結不排水試驗（UU試驗）1關閉排水閥門，圍壓

下不固結；2關閉排水閥門，很快剪切破壞，在施加軸向應力差

過程中不排水cd、

d

ccu、

cu

cu、

u

五、抗剪強度指標的選擇c

、

為土的有效粘聚力和有效內摩擦角，即土的有效應力強度指標c、

為土的總應力強度指標有效應力原理：土的抗剪強度并不是由剪切面上的法向總應力決定，而是取決于剪切面上的法向有效應力。土的抗剪強度的有效應力指標c,=c+tg=-u符合土的破壞機理，但有時孔隙水壓力u無法確定土的抗剪強度的總應力指標c,=c+tg便于應用,但u不能產生抗剪強度，不符合強度機理，應用時要符合工程條件強度指標抗剪強度簡單評價五、抗剪強度指標的選擇五、抗剪強度指標的選擇總結:同一種土

在不同的排水條件下進行試驗，總應力強度指標完全不同。而有效應力強度指標不隨試驗方法的改變而不同，抗剪強度與有效應力有唯一的對應關系。總結歸納鞏固提升