土力學(xué)第6章土的抗剪強(qiáng)度

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1、第六章土的抗剪強(qiáng)度§6.1土體強(qiáng)度的工程應(yīng)用§6.2摩爾—庫侖強(qiáng)度理論§6.3土的極限平衡條件§6.4抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的確定§6.5孔隙壓力系數(shù)§6.6砂性土的剪切性狀§6.7黏性土的剪切性狀主要內(nèi)容重點(diǎn)內(nèi)容6.1土體強(qiáng)度的工程應(yīng)用大量的工程實(shí)踐和室內(nèi)試驗(yàn)表明：建筑物地基和土工建筑物的破壞，絕大多數(shù)是屬于剪切破壞，即沿著某一滑動面產(chǎn)生破壞?；涌颖诨瑒悠茐目颖谥ёo(hù)6.1土體強(qiáng)度的工程應(yīng)用邊坡滑坡滑裂面6.1土體強(qiáng)度的工程應(yīng)用因此，剪切破壞是土體破壞的主要形式。土的抗剪強(qiáng)度：土體抵抗剪切破壞的極限能力。土

2、的重要力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)aa6.2摩爾——庫侖強(qiáng)度理論前面我們從太沙基的土有效應(yīng)力原理已經(jīng)知道：土體承受的上覆荷載主要由土顆粒的有效應(yīng)力承擔(dān)。而有效應(yīng)力是由土顆粒之間的黏結(jié)作用和相互之間的咬合作用組成。黏結(jié)作用產(chǎn)生的力稱為土的黏聚力（內(nèi)聚力），咬合作用產(chǎn)生的咬合與摩擦稱為土的內(nèi)摩擦角。σ′σ′土中一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)土體內(nèi)某一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)如下：?1—豎向應(yīng)力(最大主應(yīng)力)?3—側(cè)向應(yīng)力(最小主應(yīng)力)剪切面上為?—法向應(yīng)力?—剪應(yīng)力?3?3?1?1????3?1?一、庫侖定律在一定載荷范圍內(nèi)，土的抗剪強(qiáng)度與法向應(yīng)

3、力之間呈直線關(guān)系。其中C、?被稱為土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。為剪切破裂面與大主應(yīng)力的作用面成夾角，其值等于（45°+φ/2）的。???3?1?庫侖經(jīng)過試驗(yàn)，得出以下關(guān)系式：砂土：黏性土：黏性土cC=0砂土??f??f庫侖定律的總應(yīng)力表達(dá)式庫侖定律的有效應(yīng)力表達(dá)式C′稱為土的有效黏聚力?′稱為土的有效內(nèi)摩擦角飽和土有效應(yīng)力：一、庫侖定律二、摩爾——庫侖強(qiáng)度理論莫爾認(rèn)為土中某點(diǎn)?達(dá)到該點(diǎn)的抗剪強(qiáng)度時(shí)，土即發(fā)生破壞。莫爾把?f=f（?）的曲線，稱為摩爾破壞包線。?f=f(?)可用直線（庫侖定律）代替，故稱為莫爾—

4、庫侖強(qiáng)度理論。??f1、安全（彈性平衡狀態(tài)）2、臨界狀態(tài)（極限平衡狀態(tài)）3、破壞摩爾——庫侖強(qiáng)度判斷土單元的狀態(tài)某一單元土體上的作用力如下右圖所示，將作用于△ABC的各力分別在水平和垂直方向投影（合力為零），根據(jù)靜力平衡條件可得：?3?3?1?1????3?1?dldlcos?dlsin?6.3土的極限平衡條件一、摩爾應(yīng)力圓水平方向合力垂直方向合力ABC由上述兩式得：6.3土的極限平衡條件一、摩爾應(yīng)力圓解上述聯(lián)立二元一次方程式得：法向應(yīng)力剪應(yīng)力AO16.3土的極限平衡條件???3?1?在τ-σ坐標(biāo)中

5、，以[1/2(?1+?3)，0]為圓心、1/2(?1－?3)為半徑作圓則A點(diǎn)的坐標(biāo)（σa，τa）即為△ABC斜面AB上的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力。摩爾應(yīng)力圓OABCcAOO16.3土的極限平衡條件我們把庫侖公式強(qiáng)度線繪制于同一坐標(biāo)系中，則該強(qiáng)度線為摩爾圓的切線。B??f1、安全（彈性平衡狀態(tài)）2、臨界狀態(tài)（極限平衡狀態(tài)）3、破壞摩爾——庫侖強(qiáng)度判斷土單元的狀態(tài)摩爾——庫侖強(qiáng)度判斷土單元的狀態(tài)①τ＜τf時(shí)，彈性平衡狀態(tài)，整個(gè)摩爾圓位于抗剪強(qiáng)度線的下方，說明該點(diǎn)在任何平面上的剪應(yīng)力都小于土所能發(fā)揮的抗剪強(qiáng)度，因

6、此不會發(fā)生剪切破壞。二、土的極限平衡應(yīng)力狀態(tài)②τ=τf時(shí)，極限平衡狀態(tài)，摩爾圓與抗剪強(qiáng)度線相切于A點(diǎn)，表明通過A點(diǎn)的任意平面上的剪應(yīng)力都等于抗剪強(qiáng)度，該點(diǎn)就處于極限平衡狀態(tài)。③τ＞τf時(shí)，剪切破壞狀態(tài)，抗剪強(qiáng)度線是摩爾圓的一條割線，該點(diǎn)的任意平面上的剪應(yīng)力已超過了土的抗剪強(qiáng)度，實(shí)際上這種情況是不可能存在的。cAOO1下圖是土體處于極限平衡條件（即破壞臨界狀態(tài)）的關(guān)系圖。B三、土的極限平衡條件由圖直角△ABO1可知：整理下面公式：三、土的極限平衡條件得出以下三式：此三式均可用于判斷土體是否處于極限平衡

7、狀態(tài)教材P114式(6-15)更正cAOO1B三、土的極限平衡條件由圖直角△ABO1外角與內(nèi)角的關(guān)系可知：即：由此可見：剪切破裂面與大主應(yīng)力的作用面成（45°+φ/2）的夾角。四、土的極限平衡條件的應(yīng)用根據(jù)上述三式，分別計(jì)算出極限平衡所能承受的σ1f與當(dāng)時(shí)所施加的σ1來作比較，即可判斷出土體是處于何種狀態(tài)：（1）當(dāng)σ1<σ1f，土體處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)；（2）當(dāng)σ1=σ1f，土體處于極限平衡狀態(tài)；（3）當(dāng)σ1>σ1f，土體處于破壞狀態(tài)；四、土的極限平衡條件的應(yīng)用根據(jù)上述三式，分別計(jì)算出極限平衡所能承受的

8、σ3f與當(dāng)時(shí)所施加的σ3來作比較，即可判斷出土體是處于何種狀態(tài)：（1）當(dāng)σ3>σ3f，土體處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)；（2）當(dāng)σ3=σ3f，土體處于極限平衡狀態(tài)；（3）當(dāng)σ3<σ3f，土體處于破壞狀態(tài)；四、土的極限平衡條件的應(yīng)用根據(jù)上述三式，計(jì)算出達(dá)到極限平衡所需要的φm與當(dāng)前土體的φ來作比較，即可判斷出土體是處于何種狀態(tài)：（1）當(dāng)φm<φ，土體處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)；（2）當(dāng)φm=φ，土體處于極限平衡狀態(tài)；（3）當(dāng)φm>φ，土體處于破壞狀態(tài)；四、土的極限平衡條件的應(yīng)用總結(jié)，分別比較