简介
土在力系作用下达到破坏时的应力。土的强度有抗剪、抗压、抗拉和残余强度之分。破坏应力需根据应力～应变关系来确定(图1)。图中曲线代表土的应力和应变的变化; oa线段近于直线，点a表明土在此应力作用下屈服，开始产生显著的塑性应变，直到点b发生破坏。破坏时的应力如为剪应力，就称为土的抗剪强度;如为压应力或拉应力，就称为土的抗压强度或抗拉强度。剪切破坏有两种类型： 曲线A的型式属脆性破坏，土有明显的破裂面， 而且剪破后的剪应力逐渐降低， 直到剪应变达到很大时，如点c， 才稳定不变，这时的剪应力称土的残余强度。曲线B的型式表示土在破坏时无明显的破裂面， 属塑性破坏。
图1 应力～应变曲线
土力学中采用莫尔——库伦强度理论来论述土的破坏。莫尔认为材料的屈服和断裂所形成的破坏是剪切破坏， 破坏面上的法向应力σ和剪应力τ有下列函数关系：
该函数所定的曲线称莫尔破坏包线， 代表材料在不同的σ1、σ2、σ3主应力状态下达到破坏时，作用在破坏面上的τ和σ的关系 (如图2)。包线是一条曲线，在一定应力范围内可用库伦直线方程τ=c+σtgφ表示。这就是莫尔——库伦理论。方程中的c和φ称为总应力抗剪强度指标， 分别代表土的凝聚力和内摩擦角。
凝聚力表示土颗粒间的粘结强度， 随土的含水量呈反比例变化。内摩擦角反映土颗粒间的摩擦阻力大小。
图2 莫尔破坏包线
实践证明， 控制土的变形和强度的并不是作用在土体内的总应力σ， 而是作用在土颗粒构成的土骨架上的有效应力σ′， 即σ′=σ-u， u为土体孔隙中的流体压力， 叫孔隙压力(见土的压缩与固结)。这就是1925年太沙基提出的有效应力原理， 是为现代土力学的基础。这样， 库伦方程可写成τ=c′+σtgφ′。此方程也称莫尔——库伦破坏条件。c′和φ′称为有效应力抗剪强度指标。c 、φ和c′、φ′以及u可用直接剪切仪和三轴压缩仪测定(见图3、4)。
图3 直接剪切仪示意图
图4 三轴压缩仪示意图
直接剪切试验 把土试样装入由上、下盒组成的直剪仪中，于其上加法向压力后，再逐步增加水平剪切力，推动下盒。直到剪断试样。用同样的试样4～5个，分别加不同的法向压力，重复上述步骤，最后得出如图2的破坏包线和c、φ值。根据对试样是否允许排水，分快剪， 固结快剪和慢剪三种试验方法。
三轴压缩试验 把圆柱体试样用乳胶薄膜包裹，两端密封，置入受压室中。室内充满水后施加水压力σ3，再通过活塞杆逐步增加垂直压力(σ1-σ3)使试样剪切，直到破坏。在加压过程中，同时量测试样的变形和孔隙压力。对同样的试样用不同的σ3重复上述步骤，最后得到如图5的破坏包线和c、φ及c’、φ’。同样，根据控制排水条件，分不排水剪、固结不排水剪和固结排水剪试验。对透水性小的饱和粘土，可做抗压试验，即不加σ3， 只逐渐加大垂直压力压破试样，得到无侧限抗压强度qu;取其一半即为抗剪强度。
图5 莫尔——库伦破坏包线
粘性土的抗拉强度由两类测试方法确定，一类是直接施加拉力拉断试样;有单轴拉伸和三轴拉伸。另一类是加压力压裂试样，应用弹性理论或塑性理论，间接计算拉应力;有土梁弯曲、土柱轴向压裂和空心圆筒压裂。拉伸破坏都是脆性断裂，裂面垂直于拉应力，就是沿主应力面发生，而剪切断面则与大主应力面呈45°+φ/2夹角，这是两种断裂的明显区别。
把从开始加荷一直到试样破坏的应力变化过程逐点画在应力座标图上，得到一条应力随荷载变化的连续曲线，称应力路径(如图6)。它直观地反映了试样发展到破坏的全部加荷历史，有助于洞察土体在受力过程中的应力和变形情况。应用应力路径法解决土的变形和强度问题已日益受到重视。
土的强度性质受到土在形成过程中各种自身和环境因素的影响而有所差异。例如对砂、砾等无粘性土，主要因素有颗粒大小、形状、级配、孔隙比和矿物种类，以及沉积条件、周围压力、荷载条件等。对粘性土还有土的结构状态、饱和度、孔隙水性质、温度、毛细管张力、荷载历时等。评价土的强度特性时，应综合研究这些因素的作用。
图6 应力路径
英文
strength of soiltude qiangdu