《土的抗剪強(qiáng)度 》ppt課件

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1、第五章土的抗剪強(qiáng)度(shearstrength)§5.1概述土的抗剪強(qiáng)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。變形破壞沉降、位移、不均勻沉降等超過規(guī)定限值(已學(xué))地基破壞強(qiáng)度破壞地基整體或局部滑移、隆起，土工構(gòu)筑物失穩(wěn)、滑坡土體強(qiáng)度破壞的機(jī)理：在外荷載作用下，土體中將產(chǎn)生剪應(yīng)力和剪切變形，當(dāng)土中某點(diǎn)由外力所產(chǎn)生的剪應(yīng)力達(dá)到土的抗剪強(qiáng)度時(shí)，土就沿著剪應(yīng)力作用方向產(chǎn)生相對滑動，該點(diǎn)便發(fā)生剪切破壞。土體的強(qiáng)度破壞破壞主要是剪切破壞，土體的強(qiáng)度問題實(shí)質(zhì)是土的抗剪強(qiáng)度問題，土的抗剪強(qiáng)度問題見于：（1）地基承載力與地基穩(wěn)定性（2）土坡穩(wěn)定性（3）支擋結(jié)構(gòu)的土壓力(a)土體

2、滑坡(b)擋土墻(c)地基失穩(wěn)（1）地基承載力與地基穩(wěn)定性基礎(chǔ)下的地基土體產(chǎn)生整體滑動或因局部剪切破壞而導(dǎo)致過大的地基變形甚至傾覆。（2）土坡穩(wěn)定性土壩、路堤等填方邊坡以及天然土坡等，在超載、滲流乃至暴雨作用下引起土體強(qiáng)度破壞后將產(chǎn)生整體失穩(wěn)邊坡滑坡等事故。（3）支擋結(jié)構(gòu)的土壓力擋土墻、基坑等工程中，墻后土體強(qiáng)度破壞將造成過大的側(cè)向土壓力，導(dǎo)致墻體滑動、傾覆或支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞事故。土的強(qiáng)度一般以應(yīng)力的函數(shù)形式來表達(dá)，由于函數(shù)形式不同，從而形成了不同的強(qiáng)度理論。目前比較簡單而又比較符合實(shí)際的是摩爾—庫倫強(qiáng)度理論?！?.2摩爾—庫侖強(qiáng)度理論(Mohr-Coulombstrengt

3、htheory)一、庫侖定律(CoulombLaw)庫侖定律：在一般應(yīng)力水平下，土的抗剪強(qiáng)度與滑動面上的法向應(yīng)力?之間呈直線關(guān)系。?f=?tan?砂土???f?f=c+?tan?粘土c???f1776年，庫侖根據(jù)砂土剪切試驗(yàn)后來，根據(jù)粘性土剪切試驗(yàn)c:土的粘聚力?:土的內(nèi)摩擦角抗剪強(qiáng)度指標(biāo)：常數(shù)參數(shù)C和?，取決于土的性質(zhì)，與土中應(yīng)力狀態(tài)無關(guān)。（1）如果設(shè)剪切面上的剪應(yīng)力為τ，那么τ不可能超過τf，只能有τ?τf，為什么？（2）土的抗剪強(qiáng)度是否為定值？（3）抗剪強(qiáng)度的來源？無粘性土：內(nèi)摩擦力、咬合力粘性土：內(nèi)摩擦力、粘聚力討論抗剪強(qiáng)度影響因素：摩擦力：剪切面上的法向總應(yīng)力、

4、土的初始密度、土粒級配、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)二、土中一點(diǎn)應(yīng)力極限平衡(limitequilibrium)?3?3?1?1????3?1?dldl·cos?dl·sin?靜力平衡土體內(nèi)一點(diǎn)處不同方位的截面上應(yīng)力的集合（剪應(yīng)力?和法向應(yīng)力?）???3?1?dldlcos?dlsin?斜面上的應(yīng)力莫爾應(yīng)力圓方程??O?1?3(?1+?3/2)?2?A(?,?)圓心坐標(biāo)[(?1+?3)/2，0]應(yīng)力圓半徑r＝(?1－?3)/2土中某點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)可用莫爾應(yīng)力圓描述莫爾應(yīng)力圓三、土的極限平衡條件應(yīng)力圓與強(qiáng)度線相切：應(yīng)力圓與強(qiáng)度線相

5、割：??強(qiáng)度線極限應(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)應(yīng)力圓與強(qiáng)度線相離：?3?1c??f2?fA??c.cot?(?1+?3)/2無粘性土：c=0莫爾－庫侖破壞準(zhǔn)則說明：剪破面并不產(chǎn)生于最大剪應(yīng)力面，而與最大剪應(yīng)力面成?/2的夾角，可知，土的剪切破壞并不是由最大剪應(yīng)力τmax所控制。?f2?f?3?1c?A??cctg?1/2(?1+?3)?max土體處于極限平衡狀態(tài)時(shí)，破壞面與大主應(yīng)力作用面的夾角為?f破壞面§5.3抗剪強(qiáng)度(shearstrength)試驗(yàn)室內(nèi)測定抗剪強(qiáng)度指標(biāo)常用方法直接剪切試驗(yàn)單軸壓力試驗(yàn)三軸壓力試驗(yàn)一、直接剪切試驗(yàn)(di

6、rectsheartest)1.試驗(yàn)儀器：直剪儀、兩個(gè)重疊在一起的剪切盒、透水石、鋼壓板、量力環(huán)、加壓砝碼。2.直剪試驗(yàn)原理剪切前施加在試樣頂面上的豎向壓力為剪破面上的法向應(yīng)力?，剪應(yīng)力為剪切力T除以試樣面積A在法向應(yīng)力?作用下，剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系曲線，根據(jù)曲線得到該?作用下，土的抗剪強(qiáng)度。2mmab剪切位移△l(0.01mm)剪應(yīng)力?（kPa)12在不同的垂直壓力?下進(jìn)行剪切試驗(yàn)，得相應(yīng)的抗剪強(qiáng)度τf，繪制τf-?曲線，得該土的抗剪強(qiáng)度包線優(yōu)點(diǎn)：儀器簡單，操作方便；能用于土樣的大剪切應(yīng)變；如果把剪切盒尺存放大，就可用于大土樣。缺點(diǎn)：（1）剪切面上的應(yīng)力非常復(fù)雜，并非想

7、象的那樣均勻；（2）剪切過程中，剪切面不斷減小，與假定的定值不符；（3）不能控制孔隙水壓力。3.直剪試驗(yàn)優(yōu)缺點(diǎn)二、單軸壓力試驗(yàn)ququ單軸壓力試驗(yàn)又稱為無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)，是三軸剪切試驗(yàn)的特例，對試樣不施加周圍壓力，即?2=?3=0，只施加軸向壓力直至發(fā)生破壞，試樣在無側(cè)限壓力條件下，剪切破壞時(shí)試樣承受的最大軸向壓力qu，稱為無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。加壓框架量表量力環(huán)升降螺桿無側(cè)限壓縮儀試樣根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果只能作出一個(gè)極限應(yīng)力圓（?2=?3=0，?1=qu）。因此對一般粘性土，無法作出強(qiáng)度包線。??說明：對于飽和軟粘土，根據(jù)三軸不排水剪試