法国学者CA 根据砂土的直剪试验结果,将土的抗剪强度τ表示为剪切破坏面上总正应力σ的函数(如图):

剪应力与法向应力的关系
后来根据粘性土的试验结果,提出了更通用的抗剪强度表达式钢材抗拉强度与抗剪强度的关系,即

方程(1)和(2)统称为库仑公式或库仑定律。 c和φ称为抗剪强度指标。 这两个指标取决于土体的性质,与土体中的应力无关。

由式(1)可知,对于非粘性土(如沙土),c=0。 因此,式(1)是式(2)的特例。 其抗剪强度与作用于剪切面的方法有关。 与总应力成正比。 土的抗剪强度包括内摩擦力和粘聚力两部分。 当σ=0时,τf=0,说明非粘性土的τf是由土颗粒在剪切面上的摩擦而形成的。 粒状无粘性土的粒间摩擦力包括土粒间的表面摩擦力和土粒间互锁相互作用产生的咬合力。 咬合力是指当土壤相对滑动时,将嵌入其他颗粒之间的土壤颗粒拉出所需的力。 土的粘聚力可以从土的结构来解释。 土体的黏聚力包括原始黏聚力、固化黏聚力和毛细管黏聚力。
从式(1)和式(2)还可以看出,正应力σ越大,土体的抗剪强度越高,也就是说土体的抗剪强度不是一个确定值。 这与钢材和混凝土等其他材料不同。 强度特性显着不同的地方。
1925年,太沙吉提出了饱和土有效应力的概念。 随着固结理论的发展,人们逐渐认识到土体的抗剪强度并不取决于剪切面上的总正应力,而是取决于剪切面上的有效正应力。 上述土体的抗剪强度表达式中的正应力为总应力σ,称为总应力表达式。 根据有效应力原理,饱和土中某一点的总应力σ等于有效应力σ′与孔隙水压力μ之和。若正应力采用有效应力σ′,则有以下有效应力可以得到剪切强度表达式,即


莫尔-库仑强度理论
莫尔于1910年提出土体剪切破坏理论,认为剪应力是土体破坏的根本原因。 也就是说钢材抗拉强度与抗剪强度的关系,他认为破裂面上的法向应力σ和剪切强度τ f 之间存在函数关系。 关系:

该函数定义的曲线是一条曲线,称为莫尔破坏包络线或剪切强度包络线,如图所示。

莫尔-库仑破坏包络线
试验中,用同一土样测试该平面上土体破坏时,该平面上不同σ对应的剪应力τ。 这些点用 στ 坐标表示。 由这些点确定的曲线就是莫尔破坏包络线。 根据计算点应力值与莫尔抗剪强度包络线的关系,可以判断土体是否达到破坏状态,如图所示。

土壤中某一点的应力是否达到破坏状态?
如果土体单元某一截面上的(σ, τ)点落在破坏包络线以下,则表示该土体表面的剪应力τ小于抗剪强度τ f ,土体沿线不会发生剪切破坏。这个表面。 也就是说,在安全区域。 如果该点恰好位于破坏包络线上,则说明剪切面上的剪力等于抗剪强度,此时土体单元处于临界破坏状态或极限平衡状态。 如果该点位于破坏包络线上方,则土体单元处于破坏区域,即土体单元已被破坏。 事实上,这种应力状态不会存在,因为当剪应力τ大于抗剪强度τf时,没有可能继续增长,否则会发生剪切破坏,进而发生应力重新分布和应力迁移。


