抗剪強度

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 ^[1]  。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。

粘聚力，又叫內聚力，是在同種物質內部相鄰各部分之間的相互吸引力，這種相互吸引力是同種物質分子之間存在分子力的表現。在有效應力情況下，將總抗剪強度扣除摩擦強度，即得到粘聚力。從另一角度看，粘聚力是破壞面沒有任何正應力作用下的抗剪強度。用常規試驗方法所求得的粘聚力值中均包含有穩定的真粘聚力和不穩定的粘聚力兩種組成部分。真粘聚力即粘聚力，是指粘性土的結構聯結產生的抗剪強度，其數值等於強度包線在剪應力軸上的截距。不穩定的粘聚力即表觀粘聚力，是指由吸附強度或砂土顆粒之間的咬合作用形成的不穩定粘聚力 ^[2]  。

首先根據工程問題的性質確定分析方法，進而決定採用總應力或有效應力強度指標，然後選擇測試方法。一般認為，有效應力強度指標宜用於分析地基的長期穩定性，而對於飽和軟粘土的短期穩定間題，則宜採用不固結不排水試驗或快剪試驗的強度指標。一般工程問題多采用總應力分析法，其指標和測試方法的選擇大致如下：若建築物施工速度較快，而地基土的透水性和排水條件不良時，可採用不固結不排水試驗或快剪試驗的結果；如果地基荷載增長速率較慢，地基土的透水性不太小（如低塑性的粘土）以及排水條件又較佳時（如粘土層中夾砂層），則可以採用固結排水試驗和慢剪試驗指標；如果介於以上兩種情況之間，可用固結不排水或固結快剪試驗結果。由於實際加荷情況和土的性質是複雜的，而且在建築物的施工和使用過程中都要經歷不同的固結狀態，因此，在確定強度指標時還應結合工程經驗。

人工壓實填土是經人為壓實而形成的非飽和重塑土，廣泛存在於路堤、大壩等填築工程、場坪工程以及基坑回填等工程中。壓實填土的工程性質與天然土體有很大差異，尤其工程中的人工填土往往處於各種複雜的水文環境中，浸水、失水以及由此導致的工程病害是經常發生的。因此，含水率變化對人工壓實填土變形和強度特性的影響備受岩土工程界的關注。工程中壓實填土大部分是在非飽和狀態下壓實形成的，是典型的非飽和土。非飽和土的理論核心是土體中存在氣相併因此產生基質吸力。基質吸力變量的引入為非飽和土性狀的解釋提供了方便。基質吸力的影響因素很多，對於已施工完成的非飽和人工壓實填土，其基質吸力與初始含水狀態及其含水狀況的變化密切相關，降雨和地下水的變化實際上改變了土的含水狀況和土的基質吸力，從而使壓實填土強度發生改變。壓實填土抗剪強度指標是岩土工程設計的重要參數， 其取值合理與否直接關係填土邊坡、 堤壩、人工地基等工程的安全性。常規試驗方法所得到的非飽和壓實土抗剪強度指標是綜合的指標，其中包含了試驗時不飽和狀態對抗剪強度指標的貢獻。含水狀態變化對壓實土抗剪強度指標具有顯著的影響，設計時必須充分考慮壓實土含水狀態變化來選取合理的抗剪強度指標。其機理可用非飽和土理論解釋；基質吸力對吸附強度的影響是非線性的 ^[3]  。