《土力學(xué)抗剪強(qiáng)度》PPT課件

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1、第六章土的抗剪強(qiáng)度§6.1概述§6.2土的抗剪強(qiáng)度理論§6.3土的抗剪強(qiáng)度測定試驗(yàn)§6.4飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度§6.5無粘性土的抗剪強(qiáng)度本章主要內(nèi)容：土工結(jié)構(gòu)物或地基土滲透問題變形問題強(qiáng)度問題滲透特性變形特性強(qiáng)度特性§6.1概述1.碎散性：強(qiáng)度不是顆粒礦物本身的強(qiáng)度，而是顆粒間相互作用——主要是抗剪強(qiáng)度與剪切破壞，顆粒間粘聚力與摩擦力；2.三相體系：三相承受與傳遞荷載——有效應(yīng)力原理；3.自然變異性：土的強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)性與復(fù)雜性。一、土的抗剪強(qiáng)度二、土的強(qiáng)度特點(diǎn)：基坑支護(hù)1.擋土結(jié)構(gòu)物的破壞三、工程中土體的破壞類型擋土墻滑裂面平

2、移滑動2.各種類型的滑坡崩塌旋轉(zhuǎn)滑動流滑地基p3.地基的破壞☆土壓力☆邊坡穩(wěn)定☆地基承載力★擋土結(jié)構(gòu)物破壞★各種類型的滑坡★地基的破壞一、直剪試驗(yàn)和庫侖公式二、土的強(qiáng)度機(jī)理三、摩爾-庫侖強(qiáng)度理論§6.2土的抗剪強(qiáng)度理論本節(jié)主要內(nèi)容：一、直剪試驗(yàn)和庫侖公式直剪試驗(yàn)庫侖（1776）施加σ（=P/A）量測?（=T/A）?上盒下盒PSTA試驗(yàn)原理??Oc?c粘聚力?內(nèi)摩擦角σ=100KPa?Sσ=200KPaσ=300KPa庫侖公式：?f：土的抗剪強(qiáng)度?tg?：摩擦強(qiáng)度-正比于壓力?c：粘聚強(qiáng)度-與所受壓力無關(guān)強(qiáng)度指標(biāo)NT=?NT?

3、二、土的強(qiáng)度的機(jī)理1.摩擦強(qiáng)度?tg?（1）滑動摩擦（2）咬合摩擦引起的剪脹（3）顆粒的破碎與重排列NT?滑動摩擦??顆粒破碎與重排列咬合摩擦引起的剪脹密度（e,????粒徑級配（Cu,Cc）顆粒的礦物成分：對于?：砂土>粘性土；高嶺石>伊里石>蒙特石粒徑的形狀（顆粒的棱角與長寬比）在其他條件相同時(shí)：對于砂土，顆粒的棱角提高了內(nèi)摩擦角?對于碎石土，顆粒的棱角可能降低其內(nèi)摩擦角?影響土的摩擦強(qiáng)度的主要因素：粘聚強(qiáng)度機(jī)理?粘聚強(qiáng)度影響因素2.凝聚強(qiáng)度靜電引力（庫侖力）范德華力顆粒間膠結(jié)假粘聚力（毛細(xì)力等）地質(zhì)歷史粘土顆粒礦物成分

4、密度離子價(jià)與離子濃度三、摩爾-庫侖強(qiáng)度理論1.庫侖公式2.應(yīng)力狀態(tài)與摩爾圓3.極限平衡應(yīng)力狀態(tài)4.摩爾-庫侖強(qiáng)度理論5.破壞判斷方法6.滑裂面的位置c粘聚力?內(nèi)摩擦角?f：土的抗剪強(qiáng)度?tg?：摩擦強(qiáng)度-正比于壓力?c：粘聚強(qiáng)度-與所受壓力無關(guān)1.庫侖公式στφστφc無粘性土粘性土抗剪強(qiáng)度曲線στ砂土：粘性土：庫侖（Coulomb）公式c:土的粘聚力?:土的內(nèi)摩擦角莫爾—庫侖強(qiáng)度理論（1）在一定的應(yīng)力范圍內(nèi)，可以用線性函數(shù)近似?f=c+?tg?（2）某土單元的任一個(gè)平面上?=?f，該單元就達(dá)到了極限平衡應(yīng)力狀態(tài)?3?3?1

5、?1????3?1?dlcos?dlsin?2、土中一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)??O?z+?zx-?xz?x2??1?3rR3.應(yīng)力莫爾圓圓心：半徑：莫爾圓：代表一個(gè)土單元的應(yīng)力狀態(tài)；圓周上一點(diǎn)代表一個(gè)面上的兩個(gè)應(yīng)力?與?不同狀態(tài)時(shí)的摩爾圓4.極限平衡應(yīng)力狀態(tài)極限平衡應(yīng)力狀態(tài)：有一面上的應(yīng)力狀態(tài)達(dá)到?=?f土的強(qiáng)度包線：所有達(dá)到極限平衡狀態(tài)的莫爾園的公切線。???f???f與破壞包線相交：有一些平面上的應(yīng)力超過強(qiáng)度；不可能發(fā)生。強(qiáng)度包線以內(nèi)：任何一個(gè)面上的一對應(yīng)力?與?都沒有達(dá)到破壞包線，不破壞；與破壞包線相切：有一個(gè)面上的應(yīng)力達(dá)到破壞

6、；莫爾-庫侖強(qiáng)度理論表達(dá)式－極限平衡條件?1f?3??O?cσ1<σ1f彈性平衡狀態(tài)σ1=σ1f極限平衡狀態(tài)σ1>σ1f破壞狀態(tài)??O?c?1f?3?1?15.破壞判斷方法?3=常數(shù)：判別對象：土體微小單元（一點(diǎn)）根據(jù)應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算出大小主應(yīng)力σ1、σ3，由σ3計(jì)算σ1f，比較σ1與σ1fσ3>σ3f彈性平衡狀態(tài)σ3=σ3f極限平衡狀態(tài)σ3<σ3f破壞狀態(tài)??O?c?1?3f?3?3?1=常數(shù)：根據(jù)應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算出大小主應(yīng)力σ1、σ3，由σ1計(jì)算σ3f，比較σ3與σ3f?>?安全狀態(tài)?=?極限平衡狀態(tài)?

7、?1+?3)/2=常數(shù)：圓心保持不變?根據(jù)應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算出大小主應(yīng)力σ1σ3，由σ1、σ3計(jì)算?，與?比較?3?1f45°＋?/2??O?c?1f?32?2?6.滑裂面的位置與大主應(yīng)力面夾角：α=45?+?/2圖中虛線所指位置為滑裂面一、室內(nèi)試驗(yàn)二、野外試驗(yàn)§6.3抗剪強(qiáng)度測定試驗(yàn)直剪試驗(yàn)、三軸試驗(yàn)等制樣（重塑土）或現(xiàn)場取樣缺點(diǎn)：擾動優(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PSTAσ=100KPa?Sσ=200KPaσ=300KPa??Oc?一、室內(nèi)試驗(yàn)1.直剪試

8、驗(yàn)通過控制剪切速率來近似模擬排水條件3.快剪施加正應(yīng)力后立即剪切3-5分鐘內(nèi)剪切破壞1.固結(jié)慢剪：施加正應(yīng)力-充分固結(jié)慢慢施加剪應(yīng)力-小于0.02mm/分，以保證無超靜孔壓2.固結(jié)快剪施加正應(yīng)力-充分固結(jié)在3-5分鐘內(nèi)剪切破壞設(shè)備簡單，操作方便結(jié)果便于整理測試時(shí)間短試樣應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜應(yīng)變不均