土的抗剪強度ppt課件.ppt

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1、5、土的抗剪強度5.1土的抗剪強度與極限平衡原理5.2土的剪切試驗方法5.3不同排水條件時的剪切試驗成果5.4地基破壞型式和地基承載力土的抗剪強度：土體抵抗剪切破壞的極限能力工程實例－地基承載力問題工程實例－地基承載力問題1911年動工1913年完工谷倉自重20000噸1913年10月17日發(fā)現1小時內豎向沉降達30.5厘米，結構物向西傾斜，并在24小時內傾倒，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)強度破壞而產生滑動。加拿大特朗斯康谷倉工程實例－地基承載力問題工程實例－地基承載力問題近代世界

2、上最嚴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。傾斜45度，地基土被擠出達5.18米，23米外的辦公樓也發(fā)生傾斜。美國紐約某水泥倉庫5.1土的抗剪強度與極限平衡原理5.1.1庫侖定律1776年，庫侖根據砂土剪切試驗得出?f=?tan?砂土后來，根據粘性土剪切試驗得出?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力?的線性函數??f??f庫倫公式抗剪強度指標c:土的粘聚力?:土的內摩擦角(無粘性土：c=0)土的抗剪強度一般可分為兩部分：一部分與顆粒間的法向應力

3、有關，通常呈正比例關系，其本質是摩擦力；另一部分是與法向應力無關的土粒之間的粘結力，通常稱為粘聚力。影響因素土的抗剪強度內在因素外在因素：試驗時的排水條件等因素顆粒間的有效法向應力土的孔隙比表達方法土的抗剪強度總應力法：總應力強度指標有效應力法：有效應力強度指標莫爾包線表示材料在不同應力作用下達到極限狀態(tài)時，滑動面上法向應力?與剪應力?f的關系。莫爾包線?f=c+?tan?5.1.2莫爾-庫倫強度理論土體內一點處不同方位的截面上應力的集合（剪應力?和法向應力?）?3?3?1?1????3?1?斜面上的應力5.1.3土中一點的應

4、力狀態(tài)??O?1?31/2(?1+?3)?2?A(?,?)土中某點的應力狀態(tài)可用莫爾應力圓描述?3?1???莫爾圓可以表示土體中一點的應力狀態(tài)，莫爾圓圓周上各點的坐標就表示該點在相應平面上的正應力和剪應力。應力圓與強度線相離：??強度線應力圓與強度線相切：應力圓與強度線相割：極限應力圓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)5.1.4土的極限平衡條件莫爾－庫侖破壞準則?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－庫侖破壞準則極限應力圓破壞

5、應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，破壞面與大主應力作用面的夾角為?f＝?f2?f?3?1c?A??cctg?1/2(?1+?3)說明：剪破面并不產生于最大剪應力面，而與最大剪應力面成?/2的夾角。因此，土的剪切破壞并不是由最大剪應力τmax所控制。?max的方法測定土抗剪強度直接剪切試驗三軸壓縮試驗無側

6、限抗壓強度試驗現場十字板剪切儀5.2土的剪切試驗方法試驗儀器：直剪儀（應變控制式，應力控制式）5.2.1直接剪切試驗應變控制式直剪儀的試驗原理：對同一種土至少取4個平行試樣，分別在不同垂直壓力?下剪切破壞，將試驗結果繪制抗剪強度?f與相應垂直壓力?的關系圖。剪切容器與應力環(huán)在不同的垂直壓力?下進行剪切試驗，得相應的抗剪強度τf，繪制τf-?曲線，得該土的抗剪強度包線在法向應力?作用下，剪應力與剪切位移關系曲線。4mmab剪切位移△l(0.01mm)剪應力?（kPa)12快剪固結快剪慢剪在直剪試驗過程中，根據加荷速率的快慢可將試

7、驗劃分為:直剪試驗優(yōu)缺點優(yōu)點：儀器構造簡單，試樣的制備和安裝方便，易于操作。缺點：①剪切破壞面固定，且不一定是土樣的最薄弱面。②不能嚴格控制排水條件，不能量測土樣的孔隙水壓力。③剪切過程中試樣剪切面積逐漸減小，剪切面上的剪應力分布不均勻。一、抗剪強度包線分別在不同的周圍壓力?3作用下進行剪切，得到3～4個不同的破壞應力圓，繪出各應力圓的公切線即為土的抗剪強度包線?？辜魪姸劝€??c?5.2.2三軸壓縮試驗二、三軸剪切試驗試驗儀器：應變控制式三軸儀：壓力室，加壓系統(tǒng)，量測系統(tǒng)組成(常用）應力控制式三軸儀試驗步驟:?3?3?3?3

8、?3?3△?△?2.施加周圍壓力3.施加豎向壓力1.裝樣三軸壓縮儀應變控制式三軸儀：壓力室加壓系統(tǒng)量測系統(tǒng)軸向加荷系統(tǒng)加壓和量測系統(tǒng)三軸試驗優(yōu)缺點優(yōu)點：①能控制排水條件，量測孔隙水壓力。②試樣的應力分布比較均勻，剪切破壞面為最薄弱面。缺點：①試驗儀器復雜，操作技術要求高，試樣