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式中
砂的抗剪强度比较严密的表达式：
式中 σ和σ′分别为剪切面上的总应力和有效正应力；u为孔隙压力；φ′为有效内摩擦角。对于透水性较大的砂，用有效应力表达的φ′ 角稍大于但又接近于总应力的φ角。
产生孔隙压力的来源可能有：①外加荷载；②渗透浮托力或砂层中有承压水；③外界的振动，如爆破、地震或机械振动。以浮托力为例，当砂体中某一点的 u等于σ时，抗剪强度
饱和粘性土的抗剪强度 粘性土的抗剪强度也可用直接剪力仪测定，但它存在着比较严重的缺点：①不能严格控制排水条件；②不能量测孔隙水压力；③试件的破坏面限定在上下匣之间的平面，而不是顺着试件最薄弱的面破坏;④试件中应力和应变分布不均匀。为此,现多用三轴压力仪测定。
影响粘性土的抗剪强度的因素很多，其中以排水条件最为重要。按排水条件试验可分为三种：①不排水剪切；②固结不排水剪切；③固结排水剪切。后一种试验得出的试验结果与第二种差别不大，而要使剪切时的孔隙压力完全消散，必须剪切得很缓慢，这样就需要很长的时间。因此，在实用上一般不做固结排水剪切试验。
非饱和粘性土的抗剪强度 实用上大多采用总应力法以表述其抗剪强度。
坚硬或裂隙粘性土的抗剪强度 这类土多数属于高度超压密土，用特制仪器（如环剪仪或往复剪力仪）试验得出的应力-应变曲线（图2a），在峰值之后经继续剪切变形的强度为残余强度。对应于峰值和残余强度的破坏包线分别为AB和CD(图2b),CD线的c′(多数情况之下c′接近于零)和嗘′值远小于AB线的c′、嗘′值。实用上采用残余强度分析坚硬或裂隙粘性土坡的稳定性，并认为比较接近实际。
土的抗剪强度
原位测定土抗剪强度 在现场直接测定土层不同深度的抗剪强度。其优点是可避免取土、运输和室内试验对土样的扰动及应力释放。原位测定的方法主要有：十字板、旁压仪和静力触探等试验（见土工试验和现场原型观测），通常都是用以测定饱和粘性土层的不排水抗剪强度。2100433B
土可以由于拉力过大而开裂，也可以由于剪力过大而破坏。土体中各点的抗剪强度或所承受的剪应力都可以是不均匀的。因此，土体的剪切破坏可能是整体破坏，也可能是局部破坏。工程上有许多情况（如地基承载力、土坡稳定以及挡土墙的土压力等）主要考虑剪切问题。而在粘性土坡稳定性的分析中则要考虑三个问题：计算方法、抗剪强度 τ和安全系数的确定，三者是互相关联和协调的。
净洁砂的抗剪强度 砂的抗剪强度是由颗粒间摩擦角的抵抗力产生的，可由直接剪力仪测定。将结果绘成σ-τf曲线（图1）,并用下式表达：
卵石是没法做的！经验！砂土现在很多工程必须要求取原状样！如果你取不了 那说明你不会用取砂器！
对于含水量，孔隙比等其它参数都一致土来说UU、CU、CD三种试验的参数CUU〉CCU〉CCD，而φ值相反。若想更为深入研究参考河海大学土工原理与计算第二版
众所周知摩擦型材料的抗剪强度不仅与材料性质有关，还与作用在剪切面上的法向应力大小有关。人们常用拉剪强度指挥来描述摩擦型材料的性质，采用摩尔库伦定律计算该类物体的抗剪强度：
式中：c一一粘聚力；σ一一剪切面上的法向应力；一一摩擦角。
通常将土体视为摩擦型材料，用式1来计算土体的抗剪强度。c、是描述土体材料属性的抗剪强度指标，是土体抗剪强度。在工程讨论或在工程报告文件中经常听到或看到某土层抗剪强度c和是多大，这种将抗剪强度指标大小与抗剪强度大小相混淆显然是不合适的。
土是多相体，以饱和粘性土为例，土体在经受外荷作用时是处于排水状态还是不排水状态，对其抗剪强度值是有不小影响的。另外剪切面上的法向应力也有两种描述，一种是总应力，另一种是有效应力，因此图1中单元土体A的抗剪强度表达式如下：
不排水条件下：
也可表示为
上两式中，c和称为总应力强度指标，和为有效应力强度指标，为土体破坏时超孔隙水压力。由式2和式3计算得到的抗剪强度值应是相等的。
图1地基土体抗剪强度
完全排水条件下，通常指剪切过程中土体中超孔隙水压力及时得到消散，土体中总应力和有效应力值是相等的。完全排水条件是一种理想情况。完全排水条件下，土体抗剪强度表达式为
上式中完全排水条件下抗剪强度指标和与有效应力强度指挥和基本上是相等的，但由式4计算得到的完全排水条件下土体的抗剪强度值比由式2和式3计算得到的不排水条件下土体的抗剪强度值要大得多。常规三轴固结不排水剪切试验（CIU试验）和固结排水剪切试验（CID试验）有效应力路径如图2所示，为排水条件下土体抗剪强度，为不排水条件下土体抗剪强度。由图中可看到不排水条件下和排水条件下土体抗剪强度的差别。
图2 CIU试验和CID试验的有效应力路程
地基土体在荷载作用下不可能处于完全不排水状态，也不可能处于完全排水状态。实际地基中土体处于两者之间，视土体渗透性大小及土层边界排水条件而定。实际地基中土体抗剪强度也处于两者之间。当土体渗透系数较小时，加荷速率较快时，稳定分析取不排水抗剪强度是合适的，而且是偏安全的。
一般情况下，地基土体抗剪强度是随着加荷过程变化的，而其抗剪强度指标（总应力强度指标c和，有效应力强度指标和）应是不变的，或者说基本上不变，是定值。从这一点看，强调抗剪强度与抗剪强度指标的涵义的差别也很有必要。
下面讨论地基土体不排水抗剪强度的测定方法。设图1所示为均质地基。采用不国结不排水三轴试验可以测定A、B、C三个单元土体的不排水抗剪强度值、和。由于所处深度不同，土体上覆土重不同，三个单元土体的不排水抗剪强度值是不相同的，
且＞＞。由十字板试验结果可知土体不排水抗剪强度值对均质地基或对同一层土沿着深度是线性增长的。采用国结不排水试验可以测定地基土体的总应力强度指标和有效应力强度指标。根据地基土体中的固结应力可以应用式2或式3计算地基中各种深度土体的不排水抗剪强度。由上述分析采用不固结不排水三轴试验和三轴固结不排水试验均可测定土的不排水抗剪强度。应该指出的是：前者一个试验只能翻定地基中某一点土的不排水抗剪强度，它不能代表一个土层的不排水抗剪强度。如应用于稳定分析，应测出多点，并推出不排水抗剪强度沿深度的分布规律。后者得到的是土层土体的材料属性，地基土体不排水抗剪强度可以根据地基中初始应力应用式2或式3计算。两者比较：一个是测定某一单元土体的抗剪强度，一个测定某一土层的抗剪强度指标。从这里也可看到区分抗剪强度和抗剪强度指标的重要性。
顺便指出某些教科书认为：当土体渗透系数较小．排水条件不良，加荷速率较快时，土体的抗剪强度可由不自结不排水试验跑定．而不能由三轴固结不排水剪切试验测定。笔者认为上述概念不是很合适。根据前面分析．不固结不排水三轴试验和固结不排水试验均可用测定土体的不排水抗剪强度值。软土地基不排水条件下稳定分析时既可采用不固结不排水的剪切试验测定的不排水抗剪强度值，也可采用固结不排水剪切试验测定的强度指标推算得到的不排水抗剪强度值。忽略试验误差，对同一地基土层同一深度的土体．两者测定的不持水抗剪强度值应是相等的。
前面谈到通常将土体视为摩擦性材料，但地基土体有其特殊性。一般摩擦性材料，随载和卸载时抗剪强度指标是一致的。由于地基土体的结构性，其抗剪强度指标是分段的，如图3所示，图中Pc可理解为前期固结压力或土体结构性强度点A所对应的横坐标值。第一段摩尔包线纵坐标轴上截距为c，与横坐标轴成角：第二段摩尔包线与横坐标轴成角。纵坐标轴土截距等于零，或接近于零。
图3地基土体抗剪强度指标
这一概念笔者认为在工程界和学术界普遍重视不够，在卸载区域稳定分析时不是没有想到强度指标取值的不同，就是想到也难以从工程地质勘测报告中获得在关参数。
END
编辑微信号：CX15616506143
来源：网络
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综合上述工程实例分析，软土十字板试验抗剪强度实测值，主要受下列因素影响:
1) 实测十字板抗剪强度与土层的深度有关，随着土层深度的加大而增大;
2) 重塑土的抗剪强度与原状土的抗剪强度有关，重塑土的抗剪强度随着原状土的抗剪强度的增大而增大;
3) 土的抗剪强度与土工试验抗剪强度指标有关，土工试验抗剪强度指标越大，土的抗剪强度越大，反之亦反。原状土抗剪强度实测值介于快剪指标与固结快剪指标理论计算值之间，并且与采用固结快剪与快剪均值及差值指标理论计算抗剪强度接近;
4) 软土的抗剪强度与土质的均匀程度有关，当土中混有贝壳、粉砂及碎石等强度较大的包含物时，土的抗剪强度指标会突然增大;
5) 软土的抗剪强度与土质的塑性指数有关，土的塑性指数越大，其抗剪强度越大。
基于上述十字板抗剪强度的影响因素，提交设计计算的十字板抗剪强度指标建议如下:
1) 提供按深度分层统计的试验指标;
2) 对由包含物引起抗剪强度突然变大数据进行合理修正或剔除，然后再进行数据统计;
3) 十字板抗剪强度统计指标应按土的塑性指数进行修正;
4) 若为永久性工程，十字板抗剪强度设计计算指标，建议设计者采用对实测值做进一步修正的长期强度 。
地基计算中必须验算地基的承载力，而地基的承载力实际上是由土的抗剪强度所控制。土的抗剪强度是土的重要力学性质之一，挡土墙和地下结构的土压力，堤坝、基坑以及各类边坡的稳定性也均由土的抗剪强度所控制。所以，土的抗剪强度指标的正确选择和应用对工程实践具有重要意义。
在关于土的抗剪强度计算的相关公式中，如库仑公式、任一截面上的法向应力和剪应力的计算公式、极限平衡条件公式以及破坏面与大主应力作用面间的夹角的计算公式，有效应力强度指标与总应力强度指标不可混用，且公式中有效应力强度指标应与有效应力相对应、总应力强度指标应与总应力相对应。 2100433B
漫谈土的抗剪强度和抗剪强度指标