在土力学理论和各种土木建设实践中,对于土体的稳定性分析而言,其抗剪强度指标(内摩擦角和粘聚力)是最重要的力学参数,能否准确地测定土体的抗剪强度指标,往往是设计质量好坏和工程成败的关键。但由于影响土体抗剪强度的因素很多,因而使得其研究极为复杂。土体抗剪强度指标多数是通过室内剪切试验来获得,而在试验过程中,该指标又受试验条件的影响。因此, 要准确地确定土体抗剪强度指标不是一件容易的事。粘性土的抗剪强度受众多因素的影响,其中与土体本身性质和状态有关的因素有:土的矿物成分、土体结构、 孔隙比、干密度、 含水量、 初始应力和应变以及应力历史等;与周围环境有关的因素有:排水条件、温度以及孔隙水的性质等;与外荷有关的因素有:加荷速率和应力路径等。 此外,在室内试验中还与试验扰动、加荷方法、试验类型、试验仪器和试验资料的整理方法等有关。但是 ,土的真实抗剪强度究其源是由土的特性决定的,而土的特性通常由土的物理性质来体现。因此, 可从土的物理性质的角度来考虑对土体抗剪强度的影响 。
1)孔隙水对土体抗剪强度的影响:由太沙基在1925年提出饱和土的有效应力原理可知,孔隙水是饱和粘土抗剪强度的重要影响因素。在非饱和的粘性土中,孔隙水对抗剪强度的影响更为复杂,这种土的粘聚力及其变化规律与它内在的吸力或膨胀力有关,很难测定。现有的常规试验方法(不能测吸力)所求得的粘聚力实际包含有真粘聚力和各种不同的表观粘聚力(吸附强度),其中真粘聚力的数值很小,而吸附强度的数值虽大却很不稳定,当土体的含水量发生变化时,吸力和吸附强度均随之变化。
2)孔隙比对土体抗剪强度的影响: 理论上,土体的孔隙越多,抵抗外荷载的能力就越弱,其强度就越小。相关分析结果表明,土的抗剪强度的确与孔隙比之间存在一定的相关性。对同一土体而言,孔隙越少,土颗粒所占体积就越多,颗粒结合越紧密,颗粒之间的连接力越强,因而粘聚力越大。而内摩擦角是外力使土颗粒发生相互错动的能力的体现,孔隙越少,颗粒发生相互错动的能力并不一定强,因而孔隙比与内摩擦力的相关性并不显著。
3)干密度对土体抗剪强度的影响:土体具有可击实性。当土体的含水量为最优含水量时, 在击实功的作用下,土体可达到最紧密状态,并达到相应的最大干密度。 此时,土体颗粒间的结合程度最佳,土体结构最为稳定,抗剪强度最高。