總應力強度參數

土的抗剪強度是土體抵抗剪下破壞的極限能力，是土的重要力學性質之一。土的抗剪強度有兩種表達方法，其中一種是以總應力表示剪下破壞面上的法向應力，抗剪強度表達式即為庫倫公式稱為抗剪強度總應力法。相應的庫倫公式中的c、φ稱為總應力強度參數。

基本介紹

• 中文名：總應力強度參數
• 外文名：Total stress strength parameter
• 學科：土力學
• 定義：抗剪強度表達式庫倫公式中的參數

庫倫公式

1773年C.A.庫倫（Coulomb）根據砂土的試驗，將土的抗剪強度 （kPa）表達為滑動面上法向總應力 （kPa）的函式，即：

以後又提出了適合粘性土的更普遍的表達式：

式中，c——土的粘聚力（內聚力）kPa；

φ——土的內摩擦角度。

上兩式統稱為庫倫公式，或庫倫定律，c、φ稱為抗剪強度參數。將庫倫公式表示在 - 坐標中為兩條直線，如圖1、圖2所示。圖1為無粘性土，圖2為粘性土。圖中表示了兩種土的抗剪強度與法向壓應力之間的關係曲線。

由庫倫公式可以看出，無粘性土的抗剪強度與剪下面上的法向應力成正比，其本質是由於土粒之間的滑動摩擦以及凹凸面間的鑲嵌作用所產生的摩阻力，其大小決定於土粒表面的粗糙度、土的密實度以及顆粒級配等因素。粘性土的抗剪強度由兩部分組成，一部分是摩擦力；另一部分是土粒之間的粘聚力，它是由粘性土顆粒之間膠結作用和靜電引力效應等因素引起的。

圖1

圖2

庫倫公式的修改

長期的實驗研究指出，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、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，土體內的剪應力只能由土的骨架承擔，因此，土的抗剪強度應表示為剪下破壞面上的法向有效應力的函式，庫倫公式應修改為：

式中——剪下破壞面上的法向有效應力，單位kPa；

c'——有效粘聚力，單位kPa；

——有效內摩擦角，單位度。

抗剪強度

因此，根據上述公式，土的抗剪強度有兩種表達方法，一種是以總應力表示剪下破壞面上的法向應力，抗剪強度表達式即為庫倫公式，稱為抗剪強度總應力法，相應的c、φ稱為總應力強度參數；另一種以有效應力表示剪下破壞面上的法向應力，其中庫倫公式的修改式稱為抗剪強度有效應力法，c'、φ'稱為有效應力強度參數。試驗研究表明，土的抗剪強度取決於土粒間的有效應力，然而由庫倫公式建立的概念在套用上比較方便，許多土工問題的分析方法還建立在這種概念的基礎上，故在工程上仍在使用。

粘性土的抗剪強度指標的變化範圍很大，土的摩擦角從0°到30°，土的粘聚力從10到200kPa。