土壤保持稳定需要各部分力保持平衡,作用在土壤颗粒或团聚体上的力可以分为四组,抗剪切强度属于切向力部分。随着承载压力(法相荷载)的增加,聚集在某一点的剪切阻力也不断增大,直至稳定的土壤结构被破坏。剪切强度与法相荷载的关系可以用库仑方程表示:
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式中为单位面积剪切强度(千帕,kPa),在土壤内部称为剪切应力;
为单位面积法相荷载(kPa),也称为法相应力;
为内部摩擦角(度,°);
为土壤本身黏结力(黏聚强度)。
该公式适合具有黏结性的土壤。但对于干燥的沙子,黏结力为0,剪切强度和法相应力间的关系可以简化为:
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对于纯水或具有很低黏度的溶液,其可压缩性很小,公式可以进一步简化:
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式中γ为表面张力。
土壤抗剪切强度与土壤力学、水力学、化学和物理-化学历史变化过程密切相关。土壤抗剪切强度这个概念在农业和工程中都有很多应用,在农业领域,土壤抗剪切强度常被用于根系生长、种子发芽、团聚体稳定性、冲刷性和侵蚀、压实以及耕作等。在工程领域,土壤抗剪切强度常被用于边坡稳定性、地基工程以及承载能力等。