巖土力學(xué)課件--土的抗剪強(qiáng)度-第9章

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1、第九章土的抗剪強(qiáng)度1課件土壓力邊坡穩(wěn)定地基承載力擋土結(jié)構(gòu)物破壞各種類(lèi)型的滑坡地基的破壞工程中土體的破壞類(lèi)型2課件工程中的強(qiáng)度問(wèn)題概述土的抗剪強(qiáng)度：土體抵抗剪切破壞的極限能力3課件§9.1土的抗剪強(qiáng)度與極限平衡條件一、庫(kù)侖定律1776年，庫(kù)侖根據(jù)砂土剪切試驗(yàn)?f=?tan?砂土后來(lái)，根據(jù)粘性土剪切試驗(yàn)?f=c+?tan?粘土c??庫(kù)侖定律：土的抗剪強(qiáng)度是剪切面上的法向總應(yīng)力?的線性函數(shù)c:土的粘聚力?:土的內(nèi)摩擦角??f??f4課件??Oc?c：粘聚力?：內(nèi)摩擦角庫(kù)侖公式土的抗剪強(qiáng)度的計(jì)算5課件二、土體抗剪強(qiáng)度影響因素摩擦

2、力的兩個(gè)來(lái)源1.滑動(dòng)摩擦：剪切面土粒間表面的粗糙所產(chǎn)生的摩擦2.咬合摩擦：土粒間互相嵌入所產(chǎn)生的咬合力粘聚力：由土粒之間的膠結(jié)作用和電分子引力等因素形成抗剪強(qiáng)度影響因素摩擦力：剪切面上的法向總應(yīng)力、土的初始密度、土粒級(jí)配、土粒形狀以及表面粗糙程度粘聚力：土中礦物成分、粘粒含量、含水量以及土的結(jié)構(gòu)6課件NT=NtgφuT滑動(dòng)摩擦??（1）滑動(dòng)摩擦2、摩擦強(qiáng)度?tg?由顆粒之間發(fā)生滑動(dòng)時(shí)顆粒接觸面粗糙不平所引起，與顆粒大小，礦物組成等因素有關(guān)0.020.060.20.6230?20?顆粒直徑(mm)滑動(dòng)摩擦角?u粗粉細(xì)砂中砂

3、粗砂7課件（2）咬合摩擦CABCAB剪切面是指相鄰顆粒對(duì)于相對(duì)移動(dòng)的約束作用當(dāng)發(fā)生剪切破壞時(shí)，相互咬合著的顆粒A必須抬起，跨越相鄰顆粒B，或在尖角處被剪斷（C），才能移動(dòng)土體中的顆粒重新排列，也會(huì)消耗能量8課件密度（e,????粒徑級(jí)配（Cu,Cc）顆粒的礦物成分對(duì)于?：砂土>粘性土；高嶺石>伊里石>蒙特石粒徑的形狀（顆粒的棱角與長(zhǎng)寬比）在其他條件相同時(shí)：一般，對(duì)于粗粒土，顆粒的棱角提高了內(nèi)摩擦角?影響土的摩擦強(qiáng)度的主要因素：9課件粘聚強(qiáng)度機(jī)理靜電引力（庫(kù)侖力）范德華力顆粒間膠結(jié)假粘聚力（毛細(xì)力等）粘聚強(qiáng)度影響因素地質(zhì)歷

4、史粘土顆粒礦物成分密度離子價(jià)與離子濃度3、粘聚強(qiáng)度10課件莫爾圓應(yīng)力分析符號(hào)規(guī)定材料力學(xué)+-+-土力學(xué)正應(yīng)力剪應(yīng)力拉為正壓為負(fù)順時(shí)針為正逆時(shí)針為負(fù)壓為正拉為負(fù)逆時(shí)針為正順時(shí)針為負(fù)莫爾-庫(kù)倫強(qiáng)度理論(極限平衡條件)11課件?3+-?1?大主應(yīng)力：小主應(yīng)力:圓心：半徑：σz按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)ασx按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)α莫爾圓：代表一個(gè)土單元的應(yīng)力狀態(tài)；圓上一點(diǎn)：代表一個(gè)面上的兩個(gè)應(yīng)力?與???O?z+?zx-?xz?x2??1rp12課件??O+?zx2??1??13課件四、土的極限平衡條件應(yīng)力圓與強(qiáng)度線相離：??強(qiáng)度線應(yīng)力圓與強(qiáng)

5、度線相切：應(yīng)力圓與強(qiáng)度線相割：極限應(yīng)力圓τ<τf彈性平衡狀態(tài)τ=τf極限平衡狀態(tài)τ>τf破壞狀態(tài)14課件莫爾－庫(kù)侖破壞準(zhǔn)則莫爾應(yīng)力圓與庫(kù)侖強(qiáng)度線相切的應(yīng)力狀態(tài)作為土的破壞準(zhǔn)則(目前判別土體所處狀態(tài)的最常用準(zhǔn)則)?強(qiáng)度線?15課件莫爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論表達(dá)式－極限平衡條件?1?3??O?c16課件根據(jù)應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算出大小主應(yīng)力σ1、σ3判斷破壞可能性σ1<σ1f安全狀態(tài)σ1=σ1f極限平衡狀態(tài)σ1>σ1f不可能狀態(tài)??O?c?1f?3?1?1判別對(duì)象：土體微小單元（一點(diǎn)）?3=常數(shù)：17課件根據(jù)應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算出大小主應(yīng)力σ1、σ3

6、判斷破壞可能性σ3>σ3f安全狀態(tài)σ3=σ3f極限平衡狀態(tài)σ3<σ3f不可能狀態(tài)??O?c?1?3f?3?3?1=常數(shù)：18課件???f強(qiáng)度包線以內(nèi)：任何一個(gè)面上的一對(duì)應(yīng)力?與?都沒(méi)有達(dá)到破壞包線，不破壞；與破壞包線相切：該面上的應(yīng)力達(dá)到破壞狀態(tài)；與破壞包線相交：有一些平面上的應(yīng)力超過(guò)強(qiáng)度；不可能發(fā)生。19課件（1）土單元的某一個(gè)平面上的抗剪強(qiáng)度?f是該面上作用的法向應(yīng)力?的單值函數(shù),?f=f(?)（莫爾：1900年）（2）在一定的應(yīng)力范圍內(nèi)，可以用線性函數(shù)近似：?f=c+?tg?（3）某土單元的任一個(gè)平面上?=?f，該

7、單元就達(dá)到了極限平衡應(yīng)力狀態(tài)3.莫爾—庫(kù)侖強(qiáng)度理論20課件例1:一飽和粘性土試樣在三軸儀中進(jìn)行固結(jié)不排水試驗(yàn),施加周?chē)鷫毫?試件破壞時(shí)主應(yīng)力差,測(cè)得孔隙水壓力,有效內(nèi)摩擦角,有效粘聚力,試求破壞面上的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力及試件中的最大剪應(yīng)力.21課件例2:試說(shuō)明為什么上例中試樣發(fā)生在57°的平面,而不是發(fā)生在最大剪應(yīng)力的作用面.22課件2??3?1f45°＋?/2破裂面??O?c?1f?32?5.滑裂面的位置與大主應(yīng)力面夾角：α=45?+?/2破壞面為什么不在最大剪應(yīng)力作用面上？23課件室內(nèi)試驗(yàn)野外試驗(yàn)§9.2抗剪強(qiáng)度測(cè)定試

8、驗(yàn)三軸試驗(yàn)、直剪試驗(yàn)等制樣（重塑土）或現(xiàn)場(chǎng)取樣缺點(diǎn)：擾動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)力條件清楚，易重復(fù)十字板扭剪試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)等原位試驗(yàn)缺點(diǎn)：應(yīng)力條件不易掌握優(yōu)點(diǎn)：原狀土的原位強(qiáng)度24課件二、土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)測(cè)定施加σ（=P/A）施加S量測(cè)?（=T/A）上盒下盒PSTA1、直剪試驗(yàn)（庫(kù)侖1776）試驗(yàn)方法σ=100KPa?Sσ=200K