土的抗剪强度讲稿.ppt

土的抗剪强度第一页，讲稿共二十二页哦主要内容主要内容3.1 3.1 概述概述3.2 3.2 土的破坏准则土的破坏准则3.3 3.3 抗剪强度的测定方法抗剪强度的测定方法3.4 3.4 饱和粘性土的抗剪强度饱和粘性土的抗剪强度3.5 3.5 无粘性土的抗剪强度无粘性土的抗剪强度第三章第三章 土的抗剪强度土的抗剪强度2022/10/12第二页，讲稿共二十二页哦3.1 3.1 概述概述第三章第三章 土的抗剪强度土的抗剪强度土的抗剪强度 定义取决于确定方法室内试验和原位测试破坏准则定义破坏过程：局部土体剪切破坏荷载增加剪切破坏的范围逐渐扩大，最终在土体中形成连续的滑动面，地基发生整体剪切破坏而丧失稳定性。2022/10/13第三页，讲稿共二十二页哦3.2 3.2 土的破坏准则土的破坏准则 f 土的抗剪强度；剪切面上的法向应力；c，f f 土的粘聚力和内摩擦角。剪切面上的法向有效应力；c土的有效粘聚力；f f土的有效内摩擦角。一、库伦公式1773年库仑提出砂土抗剪强度公式：后又提出适合粘性土的更普遍形式：根据有效应力原理，土体内的剪应力仅能由土骨架承担，因此土的抗剪强度应用有效应力表示：第三章第三章 土的抗剪强度土的抗剪强度2022/10/14第四页，讲稿共二十二页哦3.2 3.2 土的破坏准则土的破坏准则定义1910年莫尔（Mohr）提出材料破坏面上的剪切应力是该面上法向应力的函数：二、摩尔-库伦强度理论该函数在 f 坐标中是一条曲线，称为莫尔包线，表示材料受到不同应力作用达到极限状态时，滑动面上法向应力与剪应力的关系。理论要点：第三章第三章 土的抗剪强度土的抗剪强度2022/10/15第五页，讲稿共二十二页哦3.2 3.2 土的破坏准则土的破坏准则三、土的极限平衡分析极限平衡状态 定义极限平衡条件 定义土单元中与大主应力作用面成任意角a a的平面上的应力，有：对于给定的 1 1 和 3，该函数该函数在-坐标中是一个圆，即为应力莫尔圆。莫莫尔圆圆周上各点的坐标就表示该点尔圆圆周上各点的坐标就表示该点在相应平面上的正应力和剪应力。在相应平面上的正应力和剪应力。第三章第三章 土的抗剪强度土的抗剪强度2022/10/16第六页，讲稿共二十二页哦 fcf f抗剪强度包线与莫尔圆之间的关系：(1)整个莫尔圆位于抗剪强度包线下方(圆I)，该点处于弹性平衡状态。(3)抗剪强度包线是应力莫尔圆的一条割线(圆III)，该种情况不可能出现。(2)莫尔圆与抗剪强度包线相切(圆II),该点处于极限平衡状态。3.2 3.2 土的破坏准则土的破坏准则第三章第三章 土的抗剪强度土的抗剪强度IIIIII2022/10/17第七页，讲稿共二十二页哦3.2 3.2 土的破坏准则土的破坏准则土体处于极限平衡状态时，极限应力圆与抗剪强度包线相切，则：对上式进行整理，可得：对于无粘性土：第三章第三章 土的抗剪强度土的抗剪强度2022/10/18第八页，讲稿共二十二页哦3.3 3.3 抗剪强度的测定方法抗剪强度的测定方法一、直接剪切试验试验设备：直接剪切仪(a)d关系曲线(b)关系曲线缺点：(1)剪切面限定在两盒之间；(2)剪切面上应力分布不均；(3)剪切面面积变化；(4)排水条件不可控。优点：(1)设备构造简单，操作方便。第三章第三章 土的抗剪强度土的抗剪强度2022/10/19第九页，讲稿共二十二页哦3.3 3.3 抗剪强度的测定方法抗剪强度的测定方法二、三轴压缩试验试样压压力力室室阀门阀门阀门阀门马 达横梁横梁量量水水管管孔孔压压计计量力环量力环百分表百分表第三章第三章 土的抗剪强度土的抗剪强度2022/10/110第十页，讲稿共二十二页哦3.3 3.3 抗剪强度的测定方法抗剪强度的测定方法在不同围压下进行一组试验，即可得如右图所示结果：试验种类：(1)不固结不排水(UU)剪切试验；(2)固结不排水(CU)剪切试验；(3)固结排水(CD)剪切试验。优点：(1)能较严格地控制排水条件；(2)可量测试件中孔隙水压力；(3)应力状态比较明确。缺点：(1)仪器设备和操作相对比较复杂；(2)中主应力和小主应力相等；第三章第三章 土的抗剪强度土的抗剪强度 f=c+tgf fcf fIIIIII 3 12022/10/111第十一页，讲稿共二十二页哦试 件升升降降螺螺杆杆手轮手轮横梁横梁加压加压框架框架量力环量力环量表量表3.3 3.3 抗剪强度的测定方法抗剪强度的测定方法三、无侧限抗压强度试验围压为零，只能得到一个莫尔圆。图中qu称为土的无侧限抗压强度，根据qu可求得饱和粘性土的UU强度：第三章第三章 土的抗剪强度土的抗剪强度2022/10/112第十二页，讲稿共二十二页哦3.3 3.3 抗剪强度的测定方法抗剪强度的测定方法三、十字板剪切试验试验时：o先钻孔到指定的土层，将十字板压入土中750mm。o然后通过地面扭力设备施加的扭矩剪切土样直至破坏。第三章第三章 土的抗剪强度土的抗剪强度2022/10/113第十三页，讲稿共二十二页哦假定土体为各向同性，fH=fV=f：MV fV fHMHDHM图 中：3.3 3.3 抗剪强度的测定方法抗剪强度的测定方法第三章第三章 土的抗剪强度土的抗剪强度2022/10/114第十四页，讲稿共二十二页哦3.4 3.4 饱和粘性土的抗剪强度饱和粘性土的抗剪强度一、饱和土中的孔隙压力系数 各向相等的应力(围压)作用下：根据弹性理论，各向相等的应力引起的土体体积变化为：m m 土的泊松比；E 土的弹性模量。而土不是理想的弹性体，因此：Cs 土的体积压缩系数。第三章第三章 土的抗剪强度土的抗剪强度2022/10/115第十五页，讲稿共二十二页哦第三章第三章 土的抗剪强度土的抗剪强度孔压作用下土体中的孔隙体积压缩量为：Cv孔隙的体积压缩系数；E 土的孔隙率。B为在各向应力相等条件下的孔隙压力系数。饱 和 土：干 土：0B1，土的饱和度越大，B值越大非饱和土：3.4 3.4 饱和粘性土的抗剪强度饱和粘性土的抗剪强度2022/10/116第十六页，讲稿共二十二页哦施加围压后，再施加偏应力s s1-3，土体产生孔隙水压力u1，则：引起的土体和孔隙体积变化为：(根据弹性理论)土并非理想弹性体，以A代替1/3，由V=Vv，有：第三章第三章 土的抗剪强度土的抗剪强度3.4 3.4 饱和粘性土的抗剪强度饱和粘性土的抗剪强度加上围压引起的孔压，得：2022/10/117第十七页，讲稿共二十二页哦3.4 3.4 饱和粘性土的抗剪强度饱和粘性土的抗剪强度f fu不排水内摩擦角；cu不排水抗剪强度。二、不固结不排水(UU)抗剪强度第三章第三章 土的抗剪强度土的抗剪强度2022/10/118第十八页，讲稿共二十二页哦3.4 3.4 饱和粘性土的抗剪强度饱和粘性土的抗剪强度三、固结不排水(CU)抗剪强度试样类型 正常固结：超 固 结：试样固结围压 3大于它曾受到的最大固结压力pc 试样固结围压 3小于它曾受到的最大固结压力pc正常固结饱和粘性土的CU试验结果 实线为总应力圆和总应力破坏包线；虚线为有效应力圆和有效应力破坏包线；uf为剪切破坏时的孔隙水压力。有效应力圆与总应力圆直径相等；土样有剪缩趋势，孔压为正，有效应力圆在总应力圆的左方；两破坏包线都通过原点；第三章第三章 土的抗剪强度土的抗剪强度2022/10/119第十九页，讲稿共二十二页哦3.4 3.4 饱和粘性土的抗剪强度饱和粘性土的抗剪强度第三章第三章 土的抗剪强度土的抗剪强度超固结段：破坏线不通过原点，且较正常固结段平缓；超固结段剪破时孔压为负，有效应力圆在总应力圆的右方；实用上将abc折线取为直线，如图：正常固结段剪破时孔压为正，有效应力圆在总应力圆的左方；2022/10/120第二十页，讲稿共二十二页哦3.4 3.4 饱和粘性土的抗剪强度饱和粘性土的抗剪强度四、固结排水(CD)抗剪强度 第三章第三章 土的抗剪强度土的抗剪强度孔隙水压力始终为零；正常固结土的破坏包线通过原点，超固结不过；正常固结剪缩，超固结剪胀。CD的cd、f fd与CU的c、f f很接近，实用上可用c、f f代替cd、f fd。正常固结：超 固 结：cd、f fd略大于c、f fcd、f fd略小于c、f f2022/10/121第二十一页，讲稿共二十二页哦3.4 3.4 饱和粘性土的抗剪强度饱和粘性土的抗剪强度抗 剪 强 度 指 标 的 比 较 第三章第三章 土的抗剪强度土的抗剪强度2022/10/122第二十二页，讲稿共二十二页哦