土力學(xué)課件第五章 土的抗剪強(qiáng)度

《土力學(xué)課件第五章 土的抗剪強(qiáng)度》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第五章土的抗剪強(qiáng)度5-1概述與土體強(qiáng)度有關(guān)的工程問題：建筑物地基穩(wěn)定性、填方或挖方邊坡、擋土墻土壓力等。土體強(qiáng)度表現(xiàn)為：一部分土體相對(duì)與另一部分土體的滑動(dòng)，滑動(dòng)面上剪應(yīng)力超過了極限抵抗能力－抗剪強(qiáng)度；土的抗剪強(qiáng)度是指土體對(duì)于外荷載所產(chǎn)生的剪應(yīng)力的極限抵抗能力。第五章土的抗剪強(qiáng)度5-1概述在外荷載的作用下，土體中任一截面將同時(shí)產(chǎn)生法向應(yīng)力和剪應(yīng)力，其中法向應(yīng)力作用將使土體發(fā)生壓密，而剪應(yīng)力作用可使土體發(fā)生剪切變形。當(dāng)土中一點(diǎn)某一截面上由外力所產(chǎn)生的剪應(yīng)力達(dá)到土的抗剪強(qiáng)度時(shí)，它將沿著剪應(yīng)力作用方向產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，該點(diǎn)便發(fā)生剪切

2、破壞。土的破壞主要是由于剪切所引起的，剪切破壞是土體破壞的重要特點(diǎn)。第五章土的抗剪強(qiáng)度5-2強(qiáng)度概念與莫爾——庫侖理論一、固體間的摩擦力固體間的摩擦力直接取決于接觸面上的法向力和接觸材料的摩擦角。第五章土的抗剪強(qiáng)度5-2強(qiáng)度概念與莫爾——庫侖理論一、固體間的摩擦力合力傾角af，摩擦力全部動(dòng)用，滑動(dòng)產(chǎn)生；滑動(dòng)準(zhǔn)則是水平推力等于豎向反力所能提供的摩擦力。即合力的傾角等于外摩擦角。第五章土的抗剪強(qiáng)度二、莫爾應(yīng)力圓土體內(nèi)部的滑動(dòng)可沿任何一個(gè)面發(fā)生，只要該

3、面上的剪應(yīng)力達(dá)到其抗剪強(qiáng)度。第五章土的抗剪強(qiáng)度二、莫爾應(yīng)力圓研究土體內(nèi)任一微小單元體的應(yīng)力狀態(tài)。1、主應(yīng)力與主應(yīng)力面2、主應(yīng)力相互正交3、任意一面上：正應(yīng)力和剪應(yīng)力一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)的表示方法：？？？第五章土的抗剪強(qiáng)度二、莫爾應(yīng)力圓在στ坐標(biāo)平面內(nèi)，土單元體的應(yīng)力狀態(tài)的軌跡是一個(gè)圓，圓心落在σ軸上，與坐標(biāo)原點(diǎn)的距離為(σ1+σ2)/2,半徑為(σ1-σ2)/2,該圓就稱為莫爾應(yīng)力圓。與大主應(yīng)力σ1面成q角的面上的正應(yīng)力σ和剪應(yīng)力t。第五章土的抗剪強(qiáng)度二、莫爾應(yīng)力圓可以證明：D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的正應(yīng)力和剪應(yīng)力剛好等于?面上等于正應(yīng)力和剪應(yīng)

4、力。莫爾應(yīng)力圓圓周上的任意點(diǎn)，都代表著單元土體中相應(yīng)面上的應(yīng)力狀態(tài)第五章土的抗剪強(qiáng)度三、莫爾——庫侖破壞準(zhǔn)則（一）土的抗剪強(qiáng)度規(guī)律庫侖抗剪強(qiáng)度（總應(yīng)力）表達(dá)式：對(duì)于砂土τf=σtgφ對(duì)于粘性土τf=c+σtgφc、φ為土體總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)；庫侖抗剪強(qiáng)度（有效應(yīng)力）表達(dá)式：對(duì)于砂土τf=σ’tgφ’對(duì)于粘性土τf=c’+σ’tgφ’c’、φ’為土體有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)；對(duì)粘性土，抗剪強(qiáng)度由凝聚分量和摩擦分量兩部分組成一般土作為摩擦類材料：τ<τf穩(wěn)定τ=τf極限τ>τf破壞第五章土的抗剪強(qiáng)度（二）土的極限平衡條件τ=τf時(shí)的極限

5、平衡狀態(tài)作為土的破壞準(zhǔn)則：土體中某點(diǎn)任意面上剪應(yīng)力滿足該式，該點(diǎn)破壞?？梢园涯獱枒?yīng)力圓與庫侖抗剪強(qiáng)度定律互相結(jié)合起來。通過兩者之間的對(duì)照來對(duì)土所處的狀態(tài)進(jìn)行判別。把莫爾應(yīng)力圓與庫侖抗剪強(qiáng)度線相切時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)，破壞狀態(tài)—稱為莫爾－庫侖破壞準(zhǔn)則，它是目前判別土體(土體單元)所處狀態(tài)的最常用或最基本的準(zhǔn)則。第五章土的抗剪強(qiáng)度二、莫爾應(yīng)力圓可以證明：D點(diǎn)對(duì)應(yīng)的正應(yīng)力和剪應(yīng)力剛好等于?面上等于正應(yīng)力和剪應(yīng)力。莫爾應(yīng)力圓圓周上的任意點(diǎn)，都代表著單元土體中相應(yīng)面上的應(yīng)力狀態(tài)第五章土的抗剪強(qiáng)度（二）土的極限平衡條件根據(jù)這一準(zhǔn)則，當(dāng)土處于

6、極限平衡狀態(tài)即應(yīng)理解為破壞狀態(tài)，此時(shí)的莫爾應(yīng)力圓即稱為極限應(yīng)力圓或破壞應(yīng)力圓，相應(yīng)的一對(duì)平面即稱為剪切破壞面（簡稱剪破面）。第五章土的抗剪強(qiáng)度下面將根據(jù)莫爾－庫侖破壞準(zhǔn)則來研究某一土體單元處于極限平衡狀態(tài)時(shí)的應(yīng)力條件及其大、小主應(yīng)力之間的關(guān)系，該關(guān)系稱為土的極限平衡條件。根據(jù)莫爾－庫侖破壞準(zhǔn)則，當(dāng)單元土體達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)，莫爾應(yīng)力圓恰好與庫侖抗剪強(qiáng)度線相切。第五章土的抗剪強(qiáng)度根據(jù)圖中的幾何關(guān)系并經(jīng)過三角公式的變換，可得上式即為土的極限平衡條件。當(dāng)土的強(qiáng)度指標(biāo)c，φ為已知，若土中某點(diǎn)的大小主應(yīng)力σ1和σ3滿足上列關(guān)系式時(shí)

7、，則該土體正好處于極限平衡或破壞狀態(tài)。上式也可適用于有效應(yīng)力，相應(yīng)c，φ應(yīng)該用c’，φ’。第五章土的抗剪強(qiáng)度上式也可適用于有效應(yīng)力，相應(yīng)c，φ應(yīng)該用c’，φ’。第五章土的抗剪強(qiáng)度從圖中還可以看出，按照莫爾－庫侖破壞準(zhǔn)則，當(dāng)土處于極限平衡狀態(tài)時(shí)，其極限應(yīng)力圓與抗剪強(qiáng)度線相切與D點(diǎn)，這說明此時(shí)土體中已出現(xiàn)了一對(duì)剪破面。剪破面與大主應(yīng)力面的夾角θf稱為破壞角，從圖中的幾何關(guān)系可得到理論剪破角為：θf=45°+φ/2注意：給定大主應(yīng)力時(shí)，小主應(yīng)力越小，越接近破壞；給定小主應(yīng)力時(shí)，大主應(yīng)力越大，越接近破壞；第五章土的抗剪強(qiáng)度【例題

8、5－2】已知某土體單元的大主應(yīng)力σ1＝480kPa，小主應(yīng)力σ3＝210kPa。通過試驗(yàn)測(cè)得土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c=20kPa，φ＝18°，問該單元土體處于什么狀態(tài)？【解】已知σ1＝480kPa，σ3＝210kPa，c=20kPa，φ＝18°（1）直接用τ與τf的關(guān)系來判別第五章土的抗剪強(qiáng)度由式（5－2）和（5－3）分別