土的強度
正文
土在外力作用下達到屈服或破壞時的極限應力。由於剪應力對土的破壞起控制作用，所以土的強度通常是指它的抗剪強度。確定強度的原則 土的強度一般是由它的應力－應變關係曲線上某些特徵應力來確定的，如屈服應力、破壞應力（或峰值應力）等，這些特徵應力值與土的種類和物理條件（如載入時間、載入速率和排水條件等）有關。在不考慮載入時間或載入速率對土強度影響的常規試驗中,對於不同的土，大體上可獲得三種典型的應力-應變關係曲線,一種是當應力隨應變增大直至峰值時,土體出現破裂，隨著應變進一步增大，應力由峰值逐漸降低，最後達到穩定應力值。對此，人們取峰值應力作為破壞強度，取最後穩定應力值作為破壞後的強度。第二種是當應力達到最大值後，應力雖然不增加，但應變繼續增加，對此，也可取最大應力值作為破壞強度。第三種是，在較大應變下，應力仍未達到最大值，而是隨應變繼續增加，對此，一般取其線性段和非線性段的界限值作為屈服強度。上述的應力－應變曲線均是短期（幾十分種或幾小時）試驗獲得的，因此，曲線上的各種特徵值均視為短期強度。但因工程壽命為幾十年甚或更長時間，所以實際工程需確定長期強度。
強度理論 通過較簡單的應力狀態下的試驗，確定土的強度，建立土的破壞準則（條件），以便能用於複雜的應力狀態。常用的破壞準則有以下兩種：
①莫爾-庫侖破壞準則 實驗證明,當材料中某一平面上的剪應力τf等於材料的抗剪強度S時,則材料發生破壞,且沿該面上的S值為同一平面上法向應力σn的函式，即
τf＝S＝f(σn)， (1)
式(1)為一條曲線,稱為莫爾強度包絡線。古老的庫侖理論假定，S是法向應力σn的線性函式，於是，式(1)簡化為：τf＝S＝C+σntgφ， (2)
式(2)稱為莫爾-庫侖破壞準則，包絡線為直線。包絡線與縱軸的截距C稱為土的凝聚力；包絡線的傾角φ稱為土的內摩擦角；tgφ稱為摩擦係數。②庫侖－泰爾扎吉破壞準則 K.泰爾扎吉（又譯太沙基）根據有效應力原理提出,土的抗剪強度S或剪應力τf是與破壞面上的有效應力σe=(σ-σw)成線性關係的，因此，式(2)可寫為：
S＝τf＝Ce+(σ-σw)tgφe(3)
式中,Ce和φe分別代表土的有效凝聚力和土的有效內摩擦角。③斯肯普頓殘餘強度準則 英國 A.W.斯肯普頓於1964年提出殘餘強度的概念，在國際上普遍採用。他從許多硬粘土的滑坡實例中，發現超壓密的硬粘土邊坡在短期內往往是穩定的,但經過幾年甚至幾十年後,卻發生了滑坡。據他推算的滑坡土體實有強度，遠低於常規試驗測得的峰值強度，而略大於大剪下變形下的強度。為了安全，他建議採用大剪下變形下的強度，作為土的殘餘強度值。他曾利用直剪儀進行反覆剪下試驗求得殘餘強度值。
④長期強度準則 實驗證明，載入時間越長，強度越低，經歷長時間的強度最低值，即長期強度。
強度測定方法 常用直剪儀或普通三軸壓縮儀進行強度試驗。前者是對於不同試樣施加不同的法向應力σn，可得相應的不同強度，由此繪得強度包絡線；後者是對不同試樣分別施加不同的圍壓σ3，可得各個試樣破壞時對應的軸向應力σ1，由此可繪得一組應力圓，連線諸圓的公切線，即強度包絡線。
土的強度是分析計算地基及土工建築物穩定性所必須的重要力學性質之一。對土的強度估計偏高或偏低，將直接影響工程的經濟和安全。
參考書目
黃文熙主編：《土的工程性質》,水利電力出版社,北京，1983。
K.太沙基著，徐志英譯：《理論土力學》，地質出版社，北京，1960。（K. Terzaghi, Theoretical SoilMechanics,John Wiley & Sons,New York,1943.）
