2.根据应力极限平衡判断；
3.剪切面的应力偏角；
4.仅凭某一截面上的应力，无法判断一点是否处于弹性应力状态。
五、典型例题讲解
已知土中某点的最大、最小主应力σ1=300kPa，σ3=100kPa，土的抗剪强度指标c=10kPa，
，试判断该点所处的应力状态。
备注
只有τ≤S？
土的抗剪强度是否为定值？
参数c、
值如何确定？
黑板板书推导极限平衡方程，告诉学生记忆该方程的方法。
采用设问发，启发学生，引出判断土中一点是否破坏的方法。
讲解时注意采用多种方法进行判断。
§5.3抗剪强度试验
室内测定土的抗剪强度指标的常用方法：
直接剪切试验（directsheartest）、单轴压力试验（unconfinedcompressivestrengthtest）、三轴压力试验（triaxialcompressiontest）。
一、直接剪切试验仪器
1.仪器简介
图5.5直剪仪简图
2.试验原理
测得3~4组试验可得（σ1，S1）,（σ2，S2）,（σ3，S3）,（σ4，S4），在σ—τ中描点并近似可连成一直线，即得强度线，此线得截距即为c，倾角为ϕ。
3.评价
优点：
仪器简单，操作方便；能用于土样的大剪切应变；如果把剪切盒尺存放大，就可用于大土样。
缺点：
（1）剪切面上的应力非常复杂，并非想象的那样均匀；
（2）剪切过程中，剪切面不断减小，与假定的定值不符；
（3）不能控制孔隙水压力。
二、轴压试验
1.单轴压力试验
（1）干硬粘性土，压坏时有明显的剪裂面；
（2）饱和粘土，加压时孔隙水来不及排出，剪切面上的有效压力为0，强度线为水平线。
单轴压力试验不能用于不满足上述条件的粘性土和难于制备土样的砂土。
备注
实验室实验时，剪切盒的上、下盒哪个移动？
简介在Excel电子表格中如何进行直剪试验的数据处理和绘图。
图5.6干硬粘性土单轴压力试验图5.7饱和粘土单轴压力试验
2.三轴压力试验
（1）仪器简介
图5.8三轴压力室示意图
（2）加压程序
①先加围压，维持围压不变，施加垂直压力至土样破坏；
②围压和垂直压力都加到一定值后，垂直压力保持不变，减小围压至土样被剪坏。
（3）试验方法
①不排水剪或快剪；
②固结不排水剪或固结快剪；
③排水剪或慢剪。
（4）评价
三轴试验的主要优点：
在于能控制孔隙水，从工程实际出发，采用不同的排水条件，以求得与实际情况相近似的土的抗剪强度。
备注
只有一个极限应力圆如何确定抗剪强度参数？
结合仪器构造介绍试验方法。
§5.4应力路径（stresspath）及其影响
一、概念
应力路径：
土体中的应力随外力的变化而演变的途径。
对加荷过程中土体内某点，其应力状态的变化可在应力坐标图中以应力点的移动轨迹来表示，这种轨迹称为应力路径。
以某一特定截面上的应力来表示。
特定截面：
剪裂面或最大剪应力面。
表示法：
总应力（totalstress）路径和有效应力（effectivesstress）路径
二、S线、Kf线K0线
K0固结为无侧向变形固结
若有效应力路径与K0线平行，则土样在该应力路径下的侧向应变为零；
若有效应力路径的倾角大于K0线的β角，则土样发生侧向膨胀；
若有效应力路径的倾角小于K0线的β角，则土样发生侧向收缩。
三、结论
由于土体的变形和强度不仅与受力的大小有关，更重要的还与土的应力历史有关，土的应力路径可以模拟土体实际应力历史，因此应力路径对探讨土的应力应变和强度都具有十分重要的意义。
§5.5砂土的抗剪强度（shearstrength）
一、砂土的强度试验和强度机理
1强度试验
强度线为通过原点的直线。
2强度机理
构成砂土抗剪强度的三部分：
1砂粒表面的滑动摩擦是抗剪强度的主体；
2颗粒相互间的咬合作用，产生于密砂中；
3当砂土结构受到剪切破坏后，颗粒重新排列，要消耗一部分剪切能。
二、砂土强度与紧密度的关系
图5.11砂土剪应力与剪位移的关系图5.12砂土体积变化和剪位移的关系
1.紧砂在受剪时会产生体积膨胀即剪胀（dilatancy）；
2.松砂在受剪时会产生体积收缩即剪缩；
3.砂土在剪切过程中是否出现剪胀或剪缩，主要取决于它的初始孔隙比e0。
三、影响砂土强度的因素
1.颗粒矿物成分、颗粒形状和级配
2.沉积条件
3.试验条件
4.其它因素
备注
介绍“假粘聚力”概念。
砂土在什么情况下会发生剪胀？
设问法引出颗粒形状和级配、沉积条件及试验条件对强度的影响。
§5.6粘性土的抗剪强度
一、粘性土强度的来源
颗粒间的凝聚力、克服剪胀作功所需付出的力、颗粒间的摩擦力。
二、与应力历史（stresshistory）的关系
正常固结粘土：
没有剪胀，凝聚力小；超固结粘土：
发生剪胀，凝聚力很高。
二者强度特征不同。
三、与排水条件有关
（1）不排水剪或快剪强度（quicksheartest）
1试验方法
排水管阀门关闭，土样的含水量和体积是不变的，极限应力圆的直径不变。
图5.13饱和黏土不排水剪试验
②强度指标
ϕu=0；cu=
注意：
ϕu=0，并不意味着土不具有摩擦强度，因为剪切面上存在有效应力就应该有摩擦强度，只不过是这种试验方法，摩擦强度隐含于粘聚强度内，两者难以区分。
（2）固结不排水剪或固结快剪强度（consolidatedquicksheartest）
1试验方法
室内加围压下充分固结，使孔隙压力消散，在关闭排水阀，并进行垂直加压直到破坏。
2强度指标
正常固结粘土：
ccu=0;ϕcu=10︒~20︒；有效应力强度线的ϕ’大于总应力强度线的ϕcu；对于超固结粘土ccu≠0;ϕcu>0。
ϕ’>ϕcu，c’
备注
对比砂土，介绍粘性土强度来源。
为什么ϕu=0？
图5.14正常固结粘性土固结不排水剪试验
（3）排水剪或慢剪（slowsheartest）强度
1试验方法
在整个过程中，排水管一直打开，在围压和垂直压力下充分固结。
2强度指标
工程分析中，往往运用有效强度指标，如采用慢剪来测定这些强度指标，则太费时间，常采用固结快剪。
图5.15慢剪试验图5.16正常固结饱和粘土三种试验结果的强度包线
四、工程应用中抗剪强度指标的选择
试验条件应与工程实际条件一致，主要影响因素为：
土层的厚度、土层的渗透性及施工速度的快慢。
（1）一般工程问题，采用总应力分析法
1若建筑物施工速度较快，地基土的透水性和排水条件不良时采用不排水剪或快剪的试验结果。
2加荷速率慢，地基土的透水性及排水条件较好时采用固结排水剪或慢剪的试验结果。
3介于以上两种情况之间时采用固结不排水或固结快剪试验结果。
（2）其它问题如地基的长期稳定性、短期稳定性等。
有时也要选择合适的方法来确定强度值。
备注
比较总应力与有效应力强度指标。
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