巖土力學課件--土的抗剪強度-第9章

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1、第九章土的抗剪強度1課件土壓力邊坡穩(wěn)定地基承載力擋土結(jié)構(gòu)物破壞各種類型的滑坡地基的破壞工程中土體的破壞類型2課件工程中的強度問題概述土的抗剪強度：土體抵抗剪切破壞的極限能力3課件§9.1土的抗剪強度與極限平衡條件一、庫侖定律1776年，庫侖根據(jù)砂土剪切試驗?f=?tan?砂土后來，根據(jù)粘性土剪切試驗?f=c+?tan?粘土c??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)c:土的粘聚力?:土的內(nèi)摩擦角??f??f4課件??Oc?c：粘聚力?：內(nèi)摩擦角庫侖公式土的抗剪強度的計算5課件二、土體抗剪強度影響因素摩擦

2、力的兩個來源1.滑動摩擦：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滑動摩擦??（1）滑動摩擦2、摩擦強度?tg?由顆粒之間發(fā)生滑動時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)滑動摩擦角?u粗粉細砂中砂

3、粗砂7課件（2）咬合摩擦CABCAB剪切面是指相鄰顆粒對于相對移動的約束作用當發(fā)生剪切破壞時，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），才能移動土體中的顆粒重新排列，也會消耗能量8課件密度（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：一般，對于粗粒土，顆粒的棱角提高了內(nèi)摩擦角?影響土的摩擦強度的主要因素：9課件粘聚強度機理靜電引力（庫侖力）范德華力顆粒間膠結(jié)假粘聚力（毛細力等）粘聚強度影響因素地質(zhì)歷

4、史粘土顆粒礦物成分密度離子價與離子濃度3、粘聚強度10課件莫爾圓應(yīng)力分析符號規(guī)定材料力學+-+-土力學正應(yīng)力剪應(yīng)力拉為正壓為負順時針為正逆時針為負壓為正拉為負逆時針為正順時針為負莫爾-庫倫強度理論(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按順時針方向旋轉(zhuǎn)ασx按順時針方向旋轉(zhuǎn)α莫爾圓：代表一個土單元的應(yīng)力狀態(tài)；圓上一點：代表一個面上的兩個應(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)力圓與強度線相離：??強度線應(yīng)力圓與強

5、度線相切：應(yīng)力圓與強度線相割：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－庫侖破壞準則莫爾應(yīng)力圓與庫侖強度線相切的應(yīng)力狀態(tài)作為土的破壞準則(目前判別土體所處狀態(tài)的最常用準則)?強度線?15課件莫爾-庫侖強度理論表達式－極限平衡條件?1?3??O?c16課件根據(jù)應(yīng)力狀態(tài)計算出大小主應(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判別對象：土體微小單元（一點）?3=常數(shù)：17課件根據(jù)應(yīng)力狀態(tài)計算出大小主應(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強度包線以內(nèi)：任何一個面上的一對應(yīng)力?與?都沒有達到破壞包線，不破壞；與破壞包線相切：該面上的應(yīng)力達到破壞狀態(tài)；與破壞包線相交：有一些平面上的應(yīng)力超過強度；不可能發(fā)生。19課件（1）土單元的某一個平面上的抗剪強度?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）某土單元的任一個平面上?=?f，該

7、單元就達到了極限平衡應(yīng)力狀態(tài)3.莫爾—庫侖強度理論20課件例1:一飽和粘性土試樣在三軸儀中進行固結(jié)不排水試驗,施加周圍壓力,試件破壞時主應(yīng)力差,測得孔隙水壓力,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)試驗野外試驗§9.2抗剪強度測定試

8、驗三軸試驗、直剪試驗等制樣（重塑土）或現(xiàn)場取樣缺點：擾動優(yōu)點：應(yīng)力條件清楚，易重復(fù)十字板扭剪試驗、旁壓試驗等原位試驗缺點：應(yīng)力條件不易掌握優(yōu)點：原狀土的原位強度24課件二、土的抗剪強度指標測定施加σ（=P/A）施加S量測?（=T/A）上盒下盒PSTA1、直剪試驗（庫侖1776）試驗方法σ=100KPa?Sσ=200K