剪切應變速率

剪切應變速率是指在土的三軸壓縮試驗中土試樣軸向變形的速率。不同的剪切應變速率對應的土試樣變形與時間的關係是不同的。對於不同的土質，剪切應變速率的影響也不同。黏土的組成成分及其成因非常複雜，不同應變速率下剪切所達到的峯值強度可能相差30%以上 ^[1]  。黃土的不排水剪切強度隨剪切速率的變化而變化。

三軸壓縮試驗是土工試驗中一種重要的力學性質試驗，實際工程中的地基承載力、擋土牆的壓力計算與穩定性驗算以及邊坡穩定等都受土的抗剪強度所控制而粘聚力和內摩擦角是反映抗剪強度的兩參數指標。室內一般通過直接剪切試驗和三軸剪切試驗獲取兩參數。應變控制式三軸儀是以一定的剪切速率對岩土體進行剪切，試驗方式確定了變形與時間的關係，因此試驗結果主要是得到土體的應力- 應變關係，進而對變形、強度等特性進行分析，而不能探討時間對應力應變的影響。常規三軸儀是指應變控制式三軸儀，一般岩土試驗室都具備該試驗儀器。應變控制式三軸儀由壓力室、軸向加荷系統、施加周圍壓力系統、孔隙水壓力量測系統等組成。

抗剪強度是指外力與材料軸線垂直，並對材料呈剪切作用時的強度極限；或指抵抗剪切破壞的最大能力。土的抗剪強度是土的一個重要的力學性質。土的抗剪強度可分為二部分：一部分與顆粒間的法嚮應力有關，其本質是摩擦力；另一部分是與法嚮應力無關，稱為黏聚力。當外部載荷在地基內部產生的剪應力達到土的抗剪強度時，土體就遭到破壞，嚴重時將產生滑坡，建築物地基喪失穩定。可以用以下公式計算：

其中φ為內摩擦角，c為土的粘聚力。在以土的抗剪強度為縱座標、剪切破壞面上的 法嚮應力為橫座標的座標系中，土的抗剪強度包線對橫座標軸的傾角。 通常以表示，即內摩擦角， 是土的抗剪強度參數之一，其值與土的初始孔隙比、土粒形狀、土的顆粒級配和土粒表面的粗糙度等因素有關。可由土的直接剪切試驗或三軸壓縮試驗測定，根據不同的試驗方法和分析方法可得出總應力內摩擦角和有效應力內摩擦角。土的抗剪強度的影響因素主要有土的組成、土的密實度和含水量、以及所受的應力狀態等。

室內常用來測定土的抗剪強度的儀器按其工作原理可分為兩大類：一類是向儀器固定的剪切面施加垂直應力和水平剪應力，直接對土剪破；另一類是根據軸向壓縮或拉伸原理是土樣在二向或三向不同主應力作用下承受偏應力而終於破壞。在此主要闡述一下通用三軸儀，三軸試驗是以莫爾—庫倫強度理論為依據而設計的試驗方法，並以此來判斷土體破壞與確定相應抗剪強度指標。土的強度，是指導致土體破壞的應力，因此研究土的強度首先要了解其破壞形式。由於土顆粒本身強度遠大於粒間的聯結強度，所以土體在外力作用下剪切破壞是土的強度破壞的重要形式。當土體內沿某一面上的剪應力達到該面上的抗剪強度時，剪切變形將不斷的增大，致使土體內由局部剪切發展到連續剪切，而形成滑動面。這就會引起邊坡滑塌或地基失穩等破壞現象。