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土壤抗剪强度

土体切面断裂时的应力。它由土壤粘结力和内摩擦力所组成。砂性土的粘结力小,在荷载下抗剪强度主要取决于内摩擦力;粘性土的粘结力较大,而内摩擦力较小,所以其抗剪强度主要取决于土壤的粘结力。土壤抗剪强度与剪切面上的法向应力有关,它随着法向应力而增大,如图所示。 抗剪强度与法向应力的关系 库伦(Coulomb

土体切面断裂时的应力。它由土壤粘结力和内摩擦力所组成。砂性土的粘结力小,在荷载下抗剪强度主要取决于内摩擦力;粘性土的粘结力较大,而内摩擦力较小,所以其抗剪强度主要取决于土壤的粘结力。土壤抗剪强度与剪切面上的法向应力有关,它随着法向应力而增大,如图所示。

抗剪强度与法向应力的关系

库伦(Coulomb,1776)将抗剪强度定义为法向应力的线性函数:

砂质土:τ=σ·tanφ

粘质土:τ=c+σ·tanφ

式中,τ为土体中沿切面上的抗剪强度;σ为土体该面上的总法向应力;c为土壤粘结力;φ为土壤内摩擦角。

土壤抗剪强度按库伦公式计算,对大多数问题都能适用。但是,c、φ的测定受到很多因素的影响,如试验时时排水条件、剪切速度、试样受压历史等,都将得到不同的结果。而且所用的仪器类型和操作方法不同,得到的结果也不一致。因此,库伦公式中的c和φ,是对于某一特定的具体条件而言的,已有针对各种条件的仪器和方法,常用的仪器有直接剪力仪、三轴剪力仪、无侧限压缩仪以及野外用十字板剪力仪等。按试验方法的排水条件,主要有快剪(不排水剪),慢剪(排水剪)、固结快剪(固结不排水剪)3种。此外,还有某种模拟实际情况的剪切试验。土壤抗剪强度是组成牵引阻力的重要因素之一,所以在耕作上十分重要,也是农机具设计和土建工程中的重要参数。