總應力法是抗剪強度指標的測定方法，採用總應力C、Φ值和天然重度γ（或飽和容量）計算土壓力，並認為水壓力包括在內。
基本介紹
- 中文名：抗剪強度總應力法
- 外文名：total stress approach of shear strength
- 所屬學科：建築學
- 所屬領域：建築力學
概述,簡介,圖解,總應力法的優缺點,抗剪強度的總應力路徑,應力路徑的基本概念,三軸壓縮試驗中的總應力路徑,
概述
簡介
實驗研究指出，土的抗剪強度不僅與土的性質有關，還與試驗時的排水條件、剪下速率、應力狀態和應力歷史等許多因素有關，其中最重要的是試驗時的排水條件，根據K.太沙基(Terzaghi)的有效應力概念，上體內的剪應力只能由土的骨架承擔，因此，土的抗剪強度τf應表示為剪下破壞面上的法向有效應力σ'的函式，庫侖公式應修改為
式5-11其中
式中：σ‘——剪下破壞面上的法向有效應力，kPa；
c'——有效黏聚力，kPa；
ψ'——有效內摩擦角，度；
u——孔隙水壓力，kPa。
因此，土的抗剪強度有兩種表達方法，一種是以總應力σ表示剪下破壞面上的法向應力，抗剪強度表達式即為庫侖公式，稱為抗剪強度總應力法，相應的c.ψ稱為總應力強度指標(參數)；另一種則以有效應力σ'表示剪下破壞面上的法向應力，其表達式為式(5-11)，稱為抗剪強度有效應力法，c'和ψ'稱為有效應力強度指標(參數)。雖然試驗研究表明，土的抗剪強度取決於土粒間的有效應力，然而，由庫侖公式建立的概念在套用上比較方便，在工程上仍一直沿用至今。
圖解
由於很難獲得飽和粘性土的有效應力強度指標，因此，在計算飽和粘性土的土壓力時，我們通常採用另外一種強度指標——不排水抗剪強度cu。總應力法中採用不排水抗剪強度cu作為土體強度參數，該參數可以由不固結不排水試驗得到。飽和粘性土不固結不排水試驗結果如下圖：
從上圖可以看到，φu=0,因此，國際上也稱總應力法為φ=0法。對於主動土壓力的計算，圖中σ1即為土體豎向總應力σz，σ3即為土體水平向應力σx，因此，我們可以得到總應力法中計算主動土壓力的基本公式如下（被動土壓力同理）：
總應力法的優缺點
優點：操作簡單，運用方便。（一般用直剪儀測定）缺點：不能反映地基土在實際固結情況下的抗剪強度。
抗剪強度的總應力路徑
應力路徑的基本概念
對某種土樣採用不同的加荷方法使之剪破，試樣中的應力狀態變化各不相同。為了分析應力變化過程對土的抗剪強度的影響，可在應力坐標圖中用應力點的移動軌跡來描述土體在加荷過程中的應力變化，這種應力點的軌跡就稱為應力路徑。
三軸壓縮試驗中的總應力路徑
確定試樣剪下破壞面上的應力須預知破壞面的方向，這些應力也不能直接明確地表示整個試樣所處的應力狀態。由於土中某點的莫爾應力圓的頂點(剪應力為最大)位置與莫爾圓的大小和位置具有一一對應的關係，也即頂點的坐標為已知時，該點的應力狀態就隨之確定下來了。因此，可將頂點的應力作為一個應力特徵點來代表整個應力圓。同樣按應力變化過程順序將這些點連線起來【圖5.32(a)中AB線】，即為常規三軸壓縮試驗中最大剪應力面上的應力路徑。在τ-σ坐標圖上，應力圓頂點的橫坐標為(σ1十σ3)/2，縱坐標為(σ1-σ3)/2。若將q=1/2（σ1-σ3）、P=1/2（σ1+σ3）作為縱橫坐標，並在p-q坐標圖上，分別點繪常規三軸壓縮試驗過程中各個莫爾應力圓頂點的坐標值，各點的連線即為三軸試驗在p-q坐標上的應力路徑表達形式(圖5.33中AB線)。在上述三軸壓縮試驗中，因σ3維持不變，σ1不斷增加，應力在p-q坐標圖上縱、橫坐標的變化量總是相等。因此，AB是直線且必與橫坐標成45°夾角。為使圖面整潔直觀，常可省去諸多應力圓不畫，而在應力路徑線上以箭頭指明應力狀態的發展方向。
在常規三軸壓縮試驗中，圖5.33中AB線表示的是試樣總應力變化的軌跡，稱之為總應力路徑。
