《土的抗剪強度》PPT課件.ppt

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1、概述土的抗剪強度理論抗剪強度指標(biāo)測定方法有效應(yīng)力原理在抗剪強度問題中的應(yīng)用應(yīng)力路徑第5章土的抗剪強度Ch.5ShearStrengthofSoil主要內(nèi)容本章重點：土的極限平衡理論，三種三軸試驗，有效應(yīng)力原理在抗剪強度中的應(yīng)用，應(yīng)力路徑及其應(yīng)用1設(shè)計技術(shù)條件：地基變形條件地基強度條件5.1概述土的抗剪強度：土體抵抗剪切破壞的極限能力2公路工程發(fā)生路基土剪切破壞浙江蕭甬鐵路發(fā)生地基土體剪切破壞35.2.1庫侖公式庫侖(Coulomb)于1776年對砂土進行了這樣的剪切試驗……FLASH5.2土的抗剪強度理論4庫侖根據(jù)砂

2、土剪切試驗，提出砂土抗剪強度的表達式：?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??f5土體抗剪強度影響因素摩擦力的兩個來源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

3、及土的結(jié)構(gòu)65.2.2莫爾—庫侖強度理論及極限平衡條件當(dāng)土體中某點任一平面上的剪應(yīng)力等于土的抗剪強度時，將該點即瀕于破壞的臨界狀態(tài)稱為“極限平衡狀態(tài)”。表征該狀態(tài)下各種應(yīng)力之間的關(guān)系稱為“極限平衡條件”。1．土體中任意點的應(yīng)力狀態(tài)7???3?1?dl斜面上的應(yīng)力莫爾應(yīng)力圓方程??O?1?31/2(?1+?3)?2?A(?,?)圓心坐標(biāo)[1/2(?1+?3)，0]應(yīng)力圓半徑r＝1/2(?1－?3)土中某點的應(yīng)力狀態(tài)可用莫爾應(yīng)力圓描述8FLASH9應(yīng)力圓A與強度線相離：??強度線應(yīng)力圓B與強度線相切：應(yīng)力圓C與強度線相割

4、：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)將土中某點的摩爾應(yīng)力圓與土的抗剪強度包線繪在同一坐標(biāo)圖上可見:ABC10莫爾－庫侖破壞準(zhǔn)則?3?1c??f2?fA??c.cot?1/2(?1+?3)無粘性土：c=0粘性土：c>0由ΔAOO’OO’11土體處于極限平衡狀態(tài)時，破壞面與大主應(yīng)力作用面的夾角為?f?f2?f?3?1c?A??cctg?1/2(?1+?3)?max討論：1)當(dāng)σ1f>σ1或σsf<σ3時，土體處于彈性平衡狀態(tài)；2)當(dāng)σ1f=σ1或σ3f=σ3時，土體處于極限平衡狀態(tài)；3)當(dāng)

5、σ1f<σ1或σsf>σ3時，土體于破壞狀態(tài)；4)破裂面與大主應(yīng)力作用面夾角為45°+Φ/2，與小應(yīng)力作用面夾角為45-Φ/2。土的剪切破壞并不是由最大剪應(yīng)力τmax所控制125.3抗剪強度的測定方法5.3.1直接剪切試驗測定方法：室內(nèi)：直剪試驗，無側(cè)限抗壓強度試驗，三軸壓縮試驗。室外：十字板剪切試驗和大型直接剪切試驗。13141516直剪試驗1234觀看實驗錄象17剪切試驗剪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)力由剪切力除以試樣面積在法向應(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

6、用下，土的抗剪強度4mmab剪切位移△l(0.01mm)剪應(yīng)力?（kPa)1218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19根據(jù)試驗過程中是否排水，直剪試驗可分為三種類型：1）快剪：加σ后立即加τ，3～５minu剪壞，模擬不排水剪切；2）固結(jié)快剪：加σ固結(jié)穩(wěn)定后，快速加τ使土樣剪壞；3）慢剪：加σ固結(jié)穩(wěn)定后，慢速加τ使土樣剪壞。20直剪試驗優(yōu)缺點優(yōu)點：儀器構(gòu)造簡單，試樣的制備和安裝方便，易于操作缺點：①剪切破壞面固定為上下盒之間的水平面不符合實際情況，不一定是土

7、樣的最薄弱面。②試驗中不能嚴(yán)格控制排水條件，對透水性強的土尤為突出，不能量測土樣的孔隙水壓力。③上下盒的錯動，剪切過程中試樣剪切面積逐漸減小，剪切面上的剪應(yīng)力分布不均勻215.3.2三軸壓縮試驗應(yīng)變控制式三軸儀：壓力室，加壓系統(tǒng)，量測系統(tǒng)組成應(yīng)力控制式三軸儀1.試驗設(shè)備和試驗方法調(diào)壓器圍壓表體變管排水管圍力伐排水伐變形量表量力環(huán)排氣孔軸向加壓設(shè)備試樣壓力室孔壓伐離合器手輪量管閥零位指示器孔壓表量管22試驗步驟:2).施加周圍壓力3).施加豎向壓力1).裝樣?3?3?3?3?3?3△?△?23應(yīng)變控制式三軸儀量測系統(tǒng)壓

8、力室加壓系統(tǒng)24數(shù)據(jù)自動采集三軸壓縮試驗系統(tǒng)25三軸實驗室一角26271234切土樣試樣飽和試樣脫模試樣裝橡皮膜285678裝好的試樣檢查管路裝透水石連接管路29加圍壓開孔壓閥9101112裝壓力室調(diào)整位移傳感器(或百分表)3013讀排水管31觀看三軸試驗操作演示123432三軸壓縮試驗可供在復(fù)雜應(yīng)力條件下研究土的抗剪強度特性之用，其突出優(yōu)點是