抗剪強(qiáng)度課件.ppt

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1、第七章土的抗剪強(qiáng)度本章主要內(nèi)容：土的抗剪強(qiáng)度理論土的抗剪強(qiáng)度計(jì)算方法土的抗剪強(qiáng)度測(cè)定試驗(yàn)土的抗剪強(qiáng)度：土體抵抗剪切破壞的極限能力1911年動(dòng)工1913年完工谷倉自重20000噸1913年10月17日發(fā)現(xiàn)1小時(shí)內(nèi)豎向沉降達(dá)30.5厘米，結(jié)構(gòu)物向西傾斜，并在24小時(shí)內(nèi)傾倒，谷倉西端下沉7.32米，東端上抬1.52米。原因：地基承載力不夠，超載引發(fā)強(qiáng)度破壞而產(chǎn)生滑動(dòng)。加拿大特朗斯康谷倉近代世界上最嚴(yán)重的建筑物破壞之一1940年水泥倉庫裝載水泥，使粘性土超載，引起地基土剪切破壞而滑動(dòng)。傾斜45度，地基土被擠出達(dá)5.18米，23

2、米外的辦公樓也發(fā)生傾斜。美國紐約某水泥倉庫1.地基的破壞地基p滑動(dòng)面一、工程中土體的破壞類型基坑支護(hù)2.擋土結(jié)構(gòu)物的破壞擋土墻滑裂面平移滑動(dòng)3.各種類型的滑坡崩塌旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)流滑二、土的強(qiáng)度機(jī)理NT=?NT1.摩擦強(qiáng)度?tg?（1）滑動(dòng)摩擦（2）咬合摩擦（3）顆粒的破碎與重排列NT影響土的摩擦強(qiáng)度的主要因素：密度（e,????粒徑級(jí)配（Cu,Cc）顆粒的礦物成分：對(duì)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）剪切面上的法向應(yīng)力應(yīng)力歷史粘聚強(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

3、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密度含水量三、土的強(qiáng)度特點(diǎn)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。所以，土體的破壞是沿著顆粒之間的錯(cuò)動(dòng)滑移發(fā)生的。四、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1773年，庫侖根據(jù)砂土剪切試驗(yàn)得出?f=?tan?砂土后來，

4、根據(jù)粘性土剪切試驗(yàn)得出?f=c+?tan?粘土c??庫侖定律：土的抗剪強(qiáng)度是剪切面上的法向總應(yīng)力?的線性函數(shù)??f??f庫倫公式抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c:土的粘聚力?:土的內(nèi)摩擦角(無粘性土：c=0)土的抗剪強(qiáng)度一般可分為兩部分：一部分與顆粒間的法向應(yīng)力有關(guān)，通常呈正比例關(guān)系，其本質(zhì)是摩擦力；另一部分是與法向應(yīng)力無關(guān)的土粒之間的粘結(jié)力，通常稱為粘聚力。影響因素土的抗剪強(qiáng)度內(nèi)在因素外在因素：正應(yīng)力試驗(yàn)時(shí)的排水條件等因素土顆粒的性質(zhì)表達(dá)方法土的抗剪強(qiáng)度總應(yīng)力法：總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)有效應(yīng)力法：有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)莫爾包線表示材料在不同應(yīng)力作用

5、下達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)，滑動(dòng)面上法向應(yīng)力?與剪應(yīng)力?f的關(guān)系。莫爾包線?f=c+?tan?五、莫爾-庫倫強(qiáng)度理論土體內(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?3?1?1????3?1?斜面上的應(yīng)力1、土中一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)用摩爾圓表示土中一點(diǎn)的應(yīng)力??O?1?31/2(?1+?3)?2?A(?,?)土中某點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)可用莫爾應(yīng)力圓描述?3?1???莫爾圓可以表示土體中一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)，莫爾圓圓周上各點(diǎn)的坐標(biāo)就表示該點(diǎn)在相應(yīng)平面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。應(yīng)力圓與強(qiáng)度線相離：??強(qiáng)度線應(yīng)力圓與強(qiáng)度線相切：應(yīng)力圓與強(qiáng)度線

6、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)2、土的極限平衡條件莫爾－庫侖破壞準(zhǔn)則?3?1c??f2?fA??cctg?1/2(?1+?3)無粘性土：c=0粘性土：ABDOτστ＝τf極限平衡條件莫爾－庫侖破壞準(zhǔn)則極限應(yīng)力圓破壞應(yīng)力圓剪切破壞面粘性土的極限平衡條件σ1=σ3tg2(45+φ/2)＋2ctg(45+φ/2)σ3=σ1tg2(45－φ/2)－2ctg(45－φ/2)無粘性土的極限平衡條件σ1=σ3tg2(45+φ/2)σ3=σ1tg2(45－φ/2)土體處于極限平衡狀態(tài)時(shí)，破壞面

7、與大主應(yīng)力作用面的夾角為?f＝?f2?f?3?1c?A??cctg?1/2(?1+?3)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。因此，土的剪切破壞并不是由最大剪應(yīng)力τmax所控制。?max注意?。。。。〉牵簩?duì)于飽和軟粘土，在不排水條件下，其內(nèi)摩擦角為0，土體的最大剪應(yīng)力面即為剪切破裂面。?3?1f45°＋?/2??O?c?1f?32?2?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【例】地基中某一單元土體上的大主應(yīng)力為430kPa，小主應(yīng)力為200kPa。通過試

8、驗(yàn)測(cè)得土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c=15kPa，?=20o。試問①該單元土體處于何種狀態(tài)？②單元土體最大剪應(yīng)力出現(xiàn)在哪個(gè)面上，是否會(huì)沿剪應(yīng)力最大的面發(fā)生剪破？已知?1=430kPa，?3=200kPa，c=15kPa，?=20o【解答】1.大小主應(yīng)力法計(jì)算結(jié)果表明：?1f大于該單元土體實(shí)際大主應(yīng)力?1，實(shí)際應(yīng)力圓半徑小于極限應(yīng)力圓半徑，所以