粘聚力 (Cohesion)

摘要：粘聚力（$c$），又称内聚力，是土体抗剪强度指标之一。它代表土颗粒之间因物理化学作用产生的相互引力，是粘性土区别于无粘性土（如纯砂）的重要特性。

粘聚力（Symbol: c，单位：kPa）是指在法向应力为零时，土体内部颗粒之间依然存在的抗剪强度。

• 物理机制：
  • 静电引力：粘土矿物颗粒表面带电荷，通过水膜产生的分子间引力。
  • 胶结作用：土中含有的碳酸盐、铁氧化物等胶结物质将颗粒粘结在一起。
  • 物理化学力：即表格中提到的“内考夫力”。

• 库仑抗剪强度公式：

<math>\tau_f = \sigma \tan\phi + c</math>

• 在公式中，c 是截距。对于纯砂土（无粘性土），$c \approx 0$；对于纯粘土，c 是主要的强度来源。

该参数的确定与应用需遵循国家标准：

粘聚力的大小主要取决于土中粘粒的含量、矿物成分以及含水率。

1. 含水率：含水率增加通常会导致水膜增厚，削弱颗粒间的引力，导致 $c$ 值大幅下降。（这是雨季边坡易滑坡的主要原因之一）。
2. 密度：土体越密实，颗粒间距越小，分子引力越强，$c$ 值通常越高。
3. 应力历史：超固结土（历史上受过更大压力）的粘聚力通常大于正常固结土。

粘聚力在岩土工程计算中起着“胶水”般的作用：

• 边坡稳定性：

对于粘性土边坡，即使坡角较陡，由于 $c$ 值的存在，土体也能保持直立而不坍塌（如基坑开挖初期的直立壁）。

• 地基承载力：

根据太沙基（Terzaghi）或汉森（Hansen）公式，承载力由三部分组成，其中 $N_c$ 项直接与 $c$ 值成正比。$c$ 值越大，地基极限承载力越高。

• 抗剪强度包线：

在 $\tau - \sigma$ 坐标系中，$c$ 值决定了包线在纵轴上的截距。