《土的抗剪強度》ppt課件

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1、土體強度表現(xiàn)為：一部分土體相對與另一部分土體的滑動，滑動面上剪應(yīng)力超過了極限抵抗能力－抗剪強度；土的抗剪強度是指土體對于外荷載所產(chǎn)生的剪應(yīng)力的極限抵抗能力。TNGf第五章土的抗剪強度土的破壞主要是由于剪切所引起的，剪切破壞是土體破壞的重要特點。在外荷載的作用下，土體中任一截面將同時產(chǎn)生法向應(yīng)力和剪應(yīng)力，其中法向應(yīng)力作用將使土體發(fā)生壓密，而剪應(yīng)力作用可使土體發(fā)生剪切變形。1.土體的破壞從本質(zhì)上講是由于(A)壓壞(B)拉壞(C)剪壞5.1.1莫爾—庫侖破壞準(zhǔn)則總應(yīng)力法1776年，庫侖根據(jù)砂土剪切試驗得出庫侖定律：土的抗剪強度是剪切面上的法向總應(yīng)力?的線性函數(shù)后來，根據(jù)粘性土剪切試

2、驗得出?f=?tan?砂土???f?f=c+?tan?粘土c???f抗剪強度指標(biāo)c:土的粘聚力?:土的內(nèi)摩擦角庫侖抗剪強度（有效應(yīng)力）表達式：對于砂土τf=σ’tgφ’對于粘性土τf=c’+σ’tgφ’τf=c’+(σ-u)tgφ’c’、φ’為土體有效應(yīng)力強度指標(biāo)；τ>τf破壞?ττ<τf穩(wěn)定τ=τf極限平衡狀態(tài)莫爾應(yīng)力圓?3?3?1?1θ?3?1θ斜面上的應(yīng)力斜邊長L縱向1m圓心半徑??O?1?32θO‘θτ莫爾圓可以表示土體中一點的應(yīng)力狀態(tài)，莫爾圓圓周上各點的坐標(biāo)就表示該點在相應(yīng)平面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。莫爾應(yīng)力圓圓周上的任意點，都代表著單元土體中相應(yīng)斜面上的應(yīng)力狀態(tài)?3?

3、1θθτ?3?1??O?1?32θO‘應(yīng)力圓與抗剪強度線相離：??抗剪強度直線應(yīng)力圓與抗剪強度線相切：應(yīng)力圓與抗剪強度線相割：τ<τfτ=τf極限平衡狀態(tài)τ>τf破壞狀態(tài)?f=?tan?+cc?穩(wěn)定???f=?tan?+cc?2θ剪破面與大主應(yīng)力面的夾角?3?3?1?1θ土的極限平衡條件根據(jù)莫爾－庫侖破壞準(zhǔn)則來研究某一土體單元處于極限平衡狀態(tài)時的應(yīng)力條件及其大、小主應(yīng)力之間的關(guān)系，該關(guān)系稱為土的極限平衡條件。根據(jù)莫爾－庫侖破壞準(zhǔn)則，當(dāng)單元土體達到極限平衡狀態(tài)時，莫爾應(yīng)力圓恰好與庫侖抗剪強度線相切。?3?1c?2θfA??ccot?無粘性土：c=0粘性土：極限平衡應(yīng)力狀態(tài)：有一

4、對面上的應(yīng)力狀態(tài)達到?=?f土的強度包線：所有達到極限平衡狀態(tài)的莫爾圓的公切線。???f強度包絡(luò)線【例題】已知某土體單元的大主應(yīng)力σ1＝380kPa，小主應(yīng)力σ3＝210kPa。通過試驗測得土的抗剪強度指標(biāo)c=20kPa，φ＝19°，問該單元土體處于什么狀態(tài)？解（1）直接用τ與τf的關(guān)系來判別剪破面與大主應(yīng)力面的夾角求相應(yīng)面上的抗剪強度τf為由于τ=128>τf=124，說明該單元體早已破壞。分別求出剪破面上的法向應(yīng)力σ和剪應(yīng)力τ為求相應(yīng)面上的抗剪強度τf為由于τ=135>τf=138，說明最大剪應(yīng)力面沒有破壞分別求出最大剪應(yīng)力面上的法向應(yīng)力σ和剪應(yīng)力τ為（2）取最大剪應(yīng)力斜

5、面處于什么狀態(tài)最大剪應(yīng)力與大主應(yīng)力面的夾角例：設(shè)砂土的內(nèi)摩擦角為38度,A點的大主應(yīng)力為530kPa，小主應(yīng)力為120kPa，該點處于什么狀態(tài)？B點所受剪應(yīng)力122kPa，法線應(yīng)力246kPa該點處于什么狀態(tài)？解：判斷A點方法一：剪破面與大主應(yīng)力面的夾角分別求出剪破面上的法向應(yīng)力σ和剪應(yīng)力τ為由于τ=162>τf=155，說明A點破壞。A點破壞???f=?tan?+c?判斷A點方法二：B點不會破壞土體破壞土體不破壞土體不破壞土體破壞時，土樣可能破裂面上的剪應(yīng)力是多少?例：某飽和土樣，有效抗剪強度指標(biāo)為大小主應(yīng)力為孔隙水壓力為土樣是否會破壞？τf=c’+(σ-u)tgφ’解：剪

6、破面與大主應(yīng)力面的夾角分別求出剪破面上的法向應(yīng)力σ‘和剪應(yīng)力τ為由于τ=66＜τf=81，說明土體穩(wěn)定。5.3抗剪強度實驗按常用的試驗儀器可將剪切試驗分：為直接剪切試驗三軸壓縮試驗無側(cè)限抗壓強度試驗和十字板剪切試驗四種。5.3.1直接剪切試驗可以測定土的兩個抗剪強度指標(biāo)：c:土的粘聚力?:土的內(nèi)摩擦角PSTA在不同的垂直壓力?下進行剪切試驗，得相應(yīng)的抗剪強度τf，繪制τf-?曲線，得該土的抗剪強度包線C鋼環(huán)變形常數(shù)R變形量5.3.2、三軸壓縮試驗三軸是指一個豎向和兩個側(cè)向而言，由于壓力室和試樣均為圓柱形，因此，兩個側(cè)向（或稱周圍）的應(yīng)力相等并為小主應(yīng)力σ3，而豎向（或軸向）的

7、應(yīng)力為大主應(yīng)力σ1?？辜魪姸劝€??c?分別在不同的周圍壓力?3作用下進行剪切，得到3～4個不同的破壞應(yīng)力圓，繪出各應(yīng)力圓的公切線即為土的抗剪強度包線。例.直剪試驗土樣的破壞面在上下剪切盒之間，三軸試驗土樣的破壞面。與試樣頂面夾角呈45?面與試樣頂面夾角呈45?+φ/2面(C)與試樣頂面夾角呈45??φ/2面試樣壓力室壓力水排水管閥門軸向加壓桿有機玻璃罩橡皮膜透水石頂帽三軸試驗的試驗類型1.不固結(jié)不排水試驗（UU試驗）在不排水條件下，施加周圍壓力增量σ3，然后在不允許水進出的條件下，逐漸施加附加軸向壓力