Smith03EC插图分析和总结.docx

第三章

土的抗剪强度

材料在其表面并不水平的情况下仍能保持的平衡的特性称为材料的抗剪强度。土在流体状态下不存在抗剪强度，在固体状态下的抗剪强度也比钢铁或混凝土的抗剪强度小几个数量级。

学习这一章需要与材料强度相关的知识，下面对这一章的内容做简单介绍。

3.1摩擦力

设一重量为W的砝码作用于水平面（如图3.1a）。竖向的反作用力R与W相等，因此砝码没有滑动的趋势。现在砝码上施加一水平方向的微小力H，使得砝码仍不滑动，

那么发作用力R就不再沿竖直方向，而是与竖向成α角倾斜。

在水平方向和竖直方向分别考虑力的平

37

σθ3

σ

θ

3

σ

n

ShearStrengthofSoils (b)

Thepropertythatenablesamaterialtoremaininequilibriumwhenitssurfaceisnotlevelisknownasitsshearstrength.Soilsinliquidformhavevirtuallynoshearstrengthandevenwhensolidhaveshearstrengthsofrelativelysmallmagnitudescomparedwiththoseexhibitedbysteelorconcrete.

Toappreciatethissectionsomeknowledgeoftherelevantstrengthofmaterialsisuseful.Abriefsummaryofthissubjectissetoutbelow.

Friction

ConsiderablockofweightWrestingonahorizontalplane(Fig.3.la).Theverticalreaction,R,equalsW,andthereisconsequentlynotendencyfortheblocktomove.Ifasmallhorizontalforce,H,isnowappliedtotheblockandthemagnitudeofHissuchthattheblockstilldoesnotmove,thenthereactionRwillnolongeractverticallybutbecomesinclinedat

someangle,α,tothevertical.

Byconsideringtheequilibriumofforces,firstinthehorizontaldirection

衡，则：

R在水平方向分力

=H=Rsinα

andthenintheverticaldirection,itisseenthat:

HorizontalcomponentofR=H=Rsinα

R在竖直方向分力=W=Rcosα (如图

3.1b)

VerticalcomponentofR=W=Rcosα (Fig.3.lb)

WRWN(=W)

W

R

W

N(=W)

R

H=(τ)

α(=υatsliding)

不施加水平力 (b)

施加水平力图3.1摩擦力

角α称为倾角，是水平面滑动反作用力与其法线方向的夹角。如果水平力H缓慢增加，就会达到砝码即将滑动的状态；随着水

平力H的增加，角α也会增加直到砝码达到

即将滑动的状态，此时α达到极限值?。如果继续增大水平力H，倾角?不会增大，砝码就会滑动（角?称为摩擦角）。滑动摩擦

阻力即反作用力R在?水平向的分力等于滑动

(a)Nohorizontalforceapplied (b)Horizontalforceapplied

Fig.3.1 Friction.

Theangleαiscalledtheangleofobliquityandistheanglethatthereactionontheplaneofslidingmakeswiththenormaltothatplane.IfHisslowlyincreasedinmagnitudeastagewillbereachedatwhichslidingisimminent;asHis