[工学]土力学5-土的抗剪强度.ppt

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1、工学土力学5-土的抗剪强度 Still waters run deep.流静水深流静水深,人静心深人静心深 Where there is life,there is hope。有生命必有希望。有生命必有希望 本章提要本章提要 学习难点学习难点第五章：第五章：土的抗剪强度土的抗剪强度土是如何破坏的？土是如何破坏的？如何衡量土的强度？如何衡量土的强度？如何测定土的强度？如何测定土的强度？如何应用土的强度指标？如何应用土的强度指标？土的抗剪强度理论及本质土的抗剪强度理论及本质土的抗剪强度指标及测试方法土的抗剪强度指标及测试方法土的抗剪强度指标的种类及选取土的抗剪强度指标的种类及选取5.1 5.1 概

2、述概述5.2 5.2 强度概念与莫尔库仑理论强度概念与莫尔库仑理论 5.3 5.3 确定强度指标的试验确定强度指标的试验5.4 5.4 三轴压缩试验中的孔隙应力系数三轴压缩试验中的孔隙应力系数5.5 5.5 三轴试验中土的剪切性状三轴试验中土的剪切性状第五章：第五章：土的抗剪强度土的抗剪强度仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水5.1 5.1 概述概述 -土体强度及其特点土体强度及其特点概概述述F土体强度及其特点土体强度及其特点F工程中土的强度问题工程中土的强度问题土的抗剪强度土的抗剪强度土的强度的特点土的强度的特点各种类型的滑坡各种类型的滑坡(sliding)挡土和支护结构的破坏挡土和支护结构的

3、破坏地基的破坏地基的破坏砂土的液化砂土的液化(liquefaction)仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水土的强度及其特点土的强度及其特点n天然状态下的砂天然状态下的砂沿坡方向的平衡：沿坡方向的平衡：F 天然休止角，也是最天然休止角，也是最松状态下的砂内摩擦角松状态下的砂内摩擦角 砂堆砂堆 TWN5.1 5.1 概述概述 -土体强度及其特点土体强度及其特点仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水土的强度及其特点土的强度及其特点静止砂丘静止砂丘 移动砂丘移动砂丘3035 n天然状态下的沙丘天然状态下的沙丘F固定沙丘背风坡角度接近天然休止角，一般固定沙丘背风坡角度接近天然休止角，一般为为=30-35，大

4、于矿物滑动摩擦角，大于矿物滑动摩擦角颗粒间存在一定的咬合作用颗粒间存在一定的咬合作用5.1 5.1 概述概述 -土体强度及其特点土体强度及其特点仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水土体强度的特点土体强度的特点F碎散性：碎散性：强度不是颗粒矿物本身的强度，强度不是颗粒矿物本身的强度，而是颗粒间相互作用而是颗粒间相互作用-主要是抗剪强度与主要是抗剪强度与剪切破坏，颗粒间粘聚力与摩擦力剪切破坏，颗粒间粘聚力与摩擦力F三相体系：三相体系：三相承受与传递荷载三相承受与传递荷载-有效应有效应力原理力原理F自然变异性：自然变异性：土的强度的结构性与复杂性土的强度的结构性与复杂性5.1 5.1 概述概述 -土体

5、强度及其特点土体强度及其特点仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水各种类型的滑坡各种类型的滑坡崩塌崩塌平移滑动平移滑动旋转滑动旋转滑动流滑流滑滑裂面滑裂面5.1 5.1 概述概述 -土体强度及其特点土体强度及其特点仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水u19941994年年4 4月月3030日日u崩塌体积崩塌体积400400万方，万方，1010万方进入万方进入乌江乌江u死死4 4人，伤人，伤5 5人，失踪人，失踪1212人；击沉人；击沉多艘船只多艘船只u19941994年年7 7月月2-32-3日降雨引起再次滑日降雨引起再次滑坡坡u滑坡体崩入乌江近百万方；江水滑坡体崩入乌江近百万方；江水位差数米，无法

6、通航。位差数米，无法通航。乌江武隆鸡冠岭山体崩塌5.1 5.1 概述概述 -土体强度及其特点土体强度及其特点仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水滑坡堰塞湖滑坡堰塞湖易贡湖易贡湖湖水每天上涨湖水每天上涨50cm！天然坝天然坝坝高坝高290m滑坡堰塞湖滑坡堰塞湖库容库容15亿方亿方20002000年西藏易贡巨型滑坡年西藏易贡巨型滑坡5.1 5.1 概述概述 -土体强度及其特点土体强度及其特点仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水锚固破坏锚固破坏整体滑动整体滑动底部破坏底部破坏土体下沉土体下沉墙体折断墙体折断挡土支护结构的破坏挡土支护结构的破坏5.1 5.1 概述概述 -土体强度及其特点土体强度及其特点仁

7、者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水广州京光广场基坑塌方使基坑旁办公室、民工宿舍使基坑旁办公室、民工宿舍和仓库倒塌，死和仓库倒塌，死3人，伤人，伤17人人5.1 5.1 概述概述 -土体强度及其特点土体强度及其特点仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水大阪的港口码头挡土墙由于液化前倾大阪的港口码头挡土墙由于液化前倾5.1 5.1 概述概述 -土体强度及其特点土体强度及其特点仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水地基的破坏地基的破坏地基地基P滑裂面滑裂面5.1 5.1 概述概述 -土体强度及其特点土体强度及其特点仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水某某谷谷仓仓地地基基的的破破坏坏5.1 5.1 概述概述 -土

8、体强度及其特点土体强度及其特点仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水砂土的液化砂土的液化(liquefaction)日本新泻日本新泻1964年地震引起大面积液化年地震引起大面积液化5.1 5.1 概述概述 -土体强度及其特点土体强度及其特点仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水F土压力土压力F边坡稳定性边坡稳定性F地基承载力地基承载力F振动液化特性振动液化特性n挡土结构物破坏挡土结构物破坏n各种类型的滑坡各种类型的滑坡n地基的破坏地基的破坏n砂土的液化砂土的液化核心问题核心问题:土体的强度理论土体的强度理论5.1 5.1 概述概述 -土体强度及其特点土体强度及其特点5.1 5.1 概述概述5.2 5.

9、2 强度概念与莫尔库仑理论强度概念与莫尔库仑理论 5.3 5.3 确定强度指标的试验确定强度指标的试验5.4 5.4 三轴压缩试验中的孔隙应力系数三轴压缩试验中的孔隙应力系数5.5 5.5 三轴试验中土的剪切性状三轴试验中土的剪切性状第五章：第五章：土的抗剪强度土的抗剪强度5.2 5.2 强度概念与莫尔库仑理论强度概念与莫尔库仑理论仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水强度概念与莫尔库仑理论强度概念与莫尔库仑理论F固体间的摩擦力固体间的摩擦力F莫尔应力圆莫尔应力圆F莫尔莫尔-库仑破坏准则库仑破坏准则5.2 5.2 强度概念与莫尔库仑理论强度概念与莫尔库仑理论仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水固体间

10、的摩擦力固体间的摩擦力5.2 5.2 强度概念与莫尔库仑理论强度概念与莫尔库仑理论仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水法国军事工程师，在摩法国军事工程师，在摩擦、电磁方面做出了奠擦、电磁方面做出了奠基性的贡献。基性的贡献。17731773年发年发表了关于土压力方面论表了关于土压力方面论文，成为土压力的经典文，成为土压力的经典理论理论库仑（C.A.Coulomb）(1736-1806)莫尔莫尔-库仑破坏准则库仑破坏准则5.2 5.2 强度概念与莫尔库仑理论强度概念与莫尔库仑理论仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水土的抗剪强度规律土的抗剪强度规律Fc和和 是决定土的抗剪强度的两个指标，称是决定土的抗剪

11、强度的两个指标，称为抗剪强度指标为抗剪强度指标对无粘性土（砂土）通常认为，粘聚力对无粘性土（砂土）通常认为，粘聚力C=0n 库仑公式（库仑公式（17761776年）年）:Oc O 粘性土粘性土砂土砂土5.2 5.2 强度概念与莫尔库仑理论强度概念与莫尔库仑理论仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水1.1.土单元的某一个平面上的抗剪强度土单元的某一个平面上的抗剪强度 f f是该面是该面上作用的法向应力上作用的法向应力 的单值函数的单值函数,f f=f(=f()2.2.在一定的应力范围内，可以用线性函数近似在一定的应力范围内，可以用线性函数近似 f f=c+=c+tgtg 3.3.某土单元的任一个平面

12、上某土单元的任一个平面上=f f ，该单元就达，该单元就达到了极限平衡应力状态到了极限平衡应力状态莫尔莫尔库仑强度理论库仑强度理论5.2 5.2 强度概念与莫尔库仑理论强度概念与莫尔库仑理论仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水应力分析符号规定应力分析符号规定n 材料力学材料力学+-正应力正应力剪应力剪应力拉为正拉为正压为负压为负顺时针为正顺时针为正逆时针为负逆时针为负+-n 土力学土力学压为正压为正拉为负拉为负逆时针为正逆时针为正顺时针为负顺时针为负5.2 5.2 强度概念与莫尔库仑理论强度概念与莫尔库仑理论仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水土体中一点的应力状态土体中一点的应力状态为土的静止侧压

13、力系数，小于为土的静止侧压力系数，小于1 1，因为只有土的自重作用，因而在因为只有土的自重作用，因而在这两个面上没有剪应变，也就没这两个面上没有剪应变，也就没有剪应力，没有剪应力的面称为有剪应力，没有剪应力的面称为主应面，作用在主应面上的力称主应面，作用在主应面上的力称为主应力为主应力dxdz 1 3 2dy 1 3dxdz 根据静力平衡条件，分别取水平和垂直根据静力平衡条件，分别取水平和垂直方向合力为零：方向合力为零：5.2 5.2 强度概念与莫尔库仑理论强度概念与莫尔库仑理论仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水莫尔应力圆莫尔应力圆 O2 1 3rp大主应力：大主应力：小主应力小主应力:圆心：

14、圆心：半径：半径：(,)莫尔圆：单元的应力状态莫尔圆：单元的应力状态圆上点：一个面上的圆上点：一个面上的 与与 莫尔圆转角莫尔圆转角2：作用面转角：作用面转角 1 3dxdz O5.2 5.2 强度概念与莫尔库仑理论强度概念与莫尔库仑理论仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水土的极限平衡条件土的极限平衡条件 f强度包线以下：强度包线以下：任何一个面任何一个面上的一对应力上的一对应力 与与 都没有达都没有达到破坏包线，不破坏到破坏包线，不破坏与破坏包线相切：与破坏包线相切：有一个面有一个面上的应力达到破坏上的应力达到破坏与破坏包线相交：与破坏包线相交：有一些平有一些平面上的应力超过强度面上的应力超过

15、强度 不可能发生不可能发生5.2 5.2 强度概念与莫尔库仑理论强度概念与莫尔库仑理论仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水 O c f=c+tg 1 3n 土的极限平衡条件：土的极限平衡条件：处于极限平衡状态时，处于极限平衡状态时，1和和 3之间应满足的关系之间应满足的关系无粘性土无粘性土土的极限平衡条件土的极限平衡条件5.2 5.2 强度概念与莫尔库仑理论强度概念与莫尔库仑理论仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水n根据极限平衡条件可以用来判别一点土体是否根据极限平衡条件可以用来判别一点土体是否已发生剪切破坏已发生剪切破坏F计算主应力计算主应力 1,3：F确定土单元体的应力状态（确定土单元体的应力

16、状态（x，z，xz）F判别是否剪判别是否剪切破坏：切破坏：由由 3 1f，比较，比较 1和和 1f由由 1 3f，比较，比较 3和和 3f由由 1,3 m，比较，比较 和和 m土的极限平衡条件土的极限平衡条件5.2 5.2 强度概念与莫尔库仑理论强度概念与莫尔库仑理论仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水 c f=c+tg O土单元是否土单元是否破坏破坏的的判别判别F 1=1f极限平衡状态极限平衡状态（破坏）（破坏）F 1 1f不可能状态不可能状态（破坏）（破坏）1f 3n方法一：方法一：由由 3 1f，比较，比较 1和和 1f5.2 5.2 强度概念与莫尔库仑理论强度概念与莫尔库仑理论仁者乐山仁

17、者乐山 智者乐水智者乐水 O c f=c+tg 土单元是否土单元是否破坏破坏的的判别判别n方法二：方法二：由由 1 3f，比较，比较 3和和 3fF 3=3f极限平衡状态极限平衡状态（破坏）（破坏）F 3 3f安全状态安全状态F 3 3f不可能状态不可能状态（破坏）（破坏）1 3f5.2 5.2 强度概念与莫尔库仑理论强度概念与莫尔库仑理论仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水 O f=c+tg O c 土单元是否土单元是否破坏破坏的的判别判别n方法三：方法三：由由 1,3 m，比较，比较 和和 mF m 不可能状态不可能状态（破坏）（破坏）F处于极限平衡状态处于极限平衡状态所需的内摩擦角所需的内

18、摩擦角5.2 5.2 强度概念与莫尔库仑理论强度概念与莫尔库仑理论仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水剪切破坏面的位置剪切破坏面的位置 3 1f2 2=90+=45+/2 O 1f 3F可可见见土土体体破破坏坏的的剪剪切切破破坏坏不不在在45最最大大剪剪应应力力面面上，为什么？上，为什么？n与大主应力面夹角与大主应力面夹角:2 5.2 5.2 强度概念与莫尔库仑理论强度概念与莫尔库仑理论仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水小小结结F莫尔莫尔-库仑强度理论库仑强度理论莫尔莫尔-库仑强度理论库仑强度理论应力状态与莫尔圆应力状态与莫尔圆极限平衡应力状态极限平衡应力状态土体破坏判断方法土体破坏判断方法滑裂

19、面的位置滑裂面的位置5.2 5.2 强度概念与莫尔库仑理论强度概念与莫尔库仑理论5.1 5.1 概述概述 5.2 5.2 强度概念与莫尔库仑理论强度概念与莫尔库仑理论 5.3 5.3 确定强度指标的试验确定强度指标的试验5.4 5.4 三轴压缩试验中的孔隙应力系数三轴压缩试验中的孔隙应力系数5.5 5.5 三轴试验中土的剪切性状三轴试验中土的剪切性状第五章：第五章：土的抗剪强度土的抗剪强度5.3 5.3 确定强度指标的试验确定强度指标的试验仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水n 室内试验：室内试验：直剪试验直剪试验三轴试验三轴试验无侧限抗压强度试验无侧限抗压强度试验n 野外试验：野外试验：十字板

20、扭剪试验十字板扭剪试验旁压试验等旁压试验等抗剪强度测定试验抗剪强度测定试验F重塑土制样或现场取样重塑土制样或现场取样F缺点：扰动缺点：扰动F优点：应力和边界条件优点：应力和边界条件清楚清楚F缺点：应力和边界条缺点：应力和边界条件不易掌握件不易掌握F优点：原状土的原位优点：原状土的原位强度强度5.3 5.3 确定强度指标的试验确定强度指标的试验仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水直直剪剪试试验验PT土样土样下盒下盒上盒上盒S面积面积A Oc 1 S23 f1 f2 f3直剪仪直剪仪(directsheartestapparatus)5.3 5.3 确定强度指标的试验确定强度指标的试验仁者乐山仁者乐

21、山 智者乐水智者乐水直剪试验的类型直剪试验的类型(1)(1)快剪快剪(Q)(Q)施加正应力后立即剪切施加正应力后立即剪切 3-5 3-5分钟内剪切破坏分钟内剪切破坏(2)(2)固结快剪固结快剪(R)(R)施加正应力施加正应力-充分固结充分固结 在在3-53-5分钟内剪切破坏分钟内剪切破坏(3)(3)固结慢剪固结慢剪(S)(S)施加正应力施加正应力-充分固结充分固结 剪切速率很慢，剪切速率很慢，0.02mm/0.02mm/分，分，以保证无超静孔压以保证无超静孔压通过控制通过控制剪切速率剪切速率近似模拟近似模拟排水条件排水条件5.3 5.3 确定强度指标的试验确定强度指标的试验仁者乐山仁者乐山 智

22、者乐水智者乐水三种直剪试验方法成果的比较三种直剪试验方法成果的比较 Ocs Q R ScRcQ5.3 5.3 确定强度指标的试验确定强度指标的试验仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水直剪试验的优缺点直剪试验的优缺点C设备和操作简单设备和操作简单D人为固定剪切面人为固定剪切面D剪切面积逐渐减小剪切面积逐渐减小D排水条件不明确排水条件不明确PT土样土样TP试样内的试样内的变形分布变形分布5.3 5.3 确定强度指标的试验确定强度指标的试验仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水试试样样围压围压力力 3阀门阀门阀门阀门马达马达横梁横梁量力环量力环百分表百分表量量水水管管孔压孔压量测量测三轴试验三轴试验F试样

23、应力特点试样应力特点与试验方法与试验方法F强度包线强度包线F试验类型试验类型F优缺点优缺点5.3 5.3 确定强度指标的试验确定强度指标的试验仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水应力特点与试验方法应力特点与试验方法n 方法：方法：固结：试样施加围压力固结：试样施加围压力 1 1=2 2=3 3 剪切：施加应力差剪切：施加应力差 1 1=1 1-3 3 n 应力特点：应力特点：试样是轴对称应力状态试样是轴对称应力状态垂直应力垂直应力 z z一般是大主应力一般是大主应力 1 1侧向应力总是相等侧向应力总是相等 x x=y y，且，且为中、小主应力为中、小主应力 2 2=3 3试试样样水压水压力力 c

24、轴向力轴向力F5.3 5.3 确定强度指标的试验确定强度指标的试验仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水应力特点与试验方法应力特点与试验方法类型类型施加施加 3 3施加施加 1 1-3 3量测量测固结固结排水排水（CD）固结固结排水排水体变体变固结固结不排水不排水(CU)固结固结不排水不排水孔隙水孔隙水压力压力不固结不不固结不排水排水(UU)不固结不固结 不排水不排水孔隙水孔隙水压力压力常用试验类型常用试验类型试试样样围压围压力力 3阀门阀门阀门阀门马达马达横梁横梁量力环量力环百分表百分表量量水水管管孔压孔压量测量测5.3 5.3 确定强度指标的试验确定强度指标的试验仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者

25、乐水 1-3轴向应变轴向应变 1(1-3)f(1-3)f破坏偏差应力取值方法破坏偏差应力取值方法松软土松软土F取曲线的最大偏差应力值取曲线的最大偏差应力值作为作为(1-3)fF取规定的轴向应变值（通取规定的轴向应变值（通常常15%）所相应的偏差应）所相应的偏差应力作为力作为(1-3)f15%5.3 5.3 确定强度指标的试验确定强度指标的试验仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水 1-3 1 3=100kPa 3=300kPa 3=500kPa三轴试验确定土的强度包线三轴试验确定土的强度包线 O 3 1f强度包线强度包线c F由不同围压由不同围压 的三轴试验，得到破坏时相应的（的三轴试验，得到破坏

26、时相应的（1 1-)f fF分别绘制破坏状态的应力摩尔圆，其公切线即为强度包线，分别绘制破坏状态的应力摩尔圆，其公切线即为强度包线，可得强度指标可得强度指标c c与与 15%(1-3)f5.3 5.3 确定强度指标的试验确定强度指标的试验仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水F固结排水试验（固结排水试验（CDCD试验）试验）ConsolidatedDrainedTriaxialtest(CD)总应力抗剪强度指标：总应力抗剪强度指标：c cd d d d （c c ）试验类型与强度指标试验类型与强度指标F固结不排水试验（固结不排水试验（CUCU试验）试验）ConsolidatedUndrainedT

27、riaxialtest(CU)总应力抗总应力抗剪强度指标：剪强度指标：c ccu cu cucuF不固结不排水试验（不固结不排水试验（UUUU试验）试验）UnconsolidatedUndrainedTriaxialtest(UU)总应力抗总应力抗剪强度指标：剪强度指标：c cu u u u（c cuu uu uu uu）5.3 5.3 确定强度指标的试验确定强度指标的试验仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水常规三轴试验优缺点常规三轴试验优缺点C单元体试验，试样内应力和应变相对均匀单元体试验，试样内应力和应变相对均匀C应力状态和应力路径明确应力状态和应力路径明确C排水条件清楚，可控制排水条件清楚

28、，可控制C破坏面不是人为固定的破坏面不是人为固定的D设备操作复杂设备操作复杂D现场无法试验现场无法试验D常规三轴试验不能反映常规三轴试验不能反映 2的影响的影响说明：说明：3 30 0 即为无侧限抗压强度试验即为无侧限抗压强度试验5.3 5.3 确定强度指标的试验确定强度指标的试验仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水O=u=0 fcu 3=0qu=F 3 3=0 0的不排水试验的不排水试验F f f=c=cu u=q=qu u/2/2F由于土样扰动等的由于土样扰动等的影响，一般稍低于影响，一般稍低于原位不排水强度原位不排水强度无侧限抗压强度试验无侧限抗压强度试验5.3 5.3 确定强度指标的试验

29、确定强度指标的试验仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水十字板剪切试验十字板剪切试验F一般适用于测定饱和软粘土一般适用于测定饱和软粘土的不排水强度指标的不排水强度指标F钻孔到指定的土层，插入十钻孔到指定的土层，插入十字形的探头字形的探头F通过施加的扭矩计算土的抗通过施加的扭矩计算土的抗剪强度剪强度M5.3 5.3 确定强度指标的试验确定强度指标的试验仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水M2 fv fhM1DH HM假定土体为各向同性，假定土体为各向同性，fh=fv=f：十字板剪切试验十字板剪切试验5.3 5.3 确定强度指标的试验确定强度指标的试验由于饱和软粘土在不固结不排水剪中由于饱和软粘土在不固

30、结不排水剪中，故：故：fcu5.1 5.1 概述概述 5.2 5.2 强度概念与莫尔库仑理论强度概念与莫尔库仑理论 5.3 5.3 确定强度指标的试验确定强度指标的试验 5.4 5.4 三轴压缩试验中的孔隙应力系数三轴压缩试验中的孔隙应力系数5.5 5.5 三轴试验中土的剪切性状三轴试验中土的剪切性状第五章：第五章：土的抗剪强度土的抗剪强度5.4 5.4 三轴压缩试验中的孔隙应力系数三轴压缩试验中的孔隙应力系数仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水5.4 5.4 三轴压缩试验中的孔隙应力系数三轴压缩试验中的孔隙应力系数仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水孔隙应力系数孔隙应力系数BB B是反映土体在各

31、向相等压力作用下，孔隙应力变化情况的指标，是反映土体在各向相等压力作用下，孔隙应力变化情况的指标，也是反映土体饱和程度的指标，饱和度越大，也是反映土体饱和程度的指标，饱和度越大，B B越接近越接近1 1干土干土 B=0B=0饱和湿土饱和湿土B=1B=1非饱和土非饱和土0B10B0，cuC Ccucu=C=Cd d=0=0，d d cucu u u=0=0F同一种土三种试验的试样将沿着同一平面剪破同一种土三种试验的试样将沿着同一平面剪破f f约为约为6060度度正常固结饱和粘土三种试验结果强度包线正常固结饱和粘土三种试验结果强度包线5.5三轴试验中土的剪切性状三轴试验中土的剪切性状仁者乐山仁者乐

32、山 智者乐水智者乐水例例题题仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水超固结粘土不固结不排水试验超固结粘土不固结不排水试验5.5三轴试验中土的剪切性状三轴试验中土的剪切性状O cu 3fB u=0 f c有效应力有效应力莫尔圆莫尔圆A 3f 1fB 1fBCufBufCufAn 超固结粘土试验曲线与强度包线超固结粘土试验曲线与强度包线应力应变关系软化，孔压先增大，后减小，破坏时强超应力应变关系软化，孔压先增大，后减小，破坏时强超固结土小于零，弱超固结土仍为正值固结土小于零，弱超固结土仍为正值强度包线是一条水平线强度包线是一条水平线强超固结土有效应力圆在总应力圆右侧，弱超固结土在强超固结土有效应力圆在总

33、应力圆右侧，弱超固结土在左侧左侧 uuf f f弱超固结弱超固结强超固结强超固结u1仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水超固结粘土固结不排水试验超固结粘土固结不排水试验 u应力应变关系软化，孔压后段减小，可小于零应力应变关系软化，孔压后段减小，可小于零强度包线不过原点，强度包线不过原点，ccuc,cu 与超固结度有关与超固结度有关O=13 23n 超固结粘土试验曲线与强度包线超固结粘土试验曲线与强度包线cu f fccuu1fu2fu1fu2f f fc 5.5三轴试验中土的剪切性状三轴试验中土的剪切性状仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水 v应力应变关系软化，体应变后段发生剪胀应力应变关系软化，

34、体应变后段发生剪胀峰值强度包线峰值强度包线,密砂过原点，超固结粘土不过原点密砂过原点，超固结粘土不过原点残余强度包线两者均过原点残余强度包线两者均过原点O=13峰值强度峰值强度 f f=f f 23 33 13 33 23 d=cd=c n 超固结粘土试验曲线与强度包线超固结粘土试验曲线与强度包线残余强度残余强度 r r=r r5.5三轴试验中土的剪切性状三轴试验中土的剪切性状超固结粘土固结排水试验超固结粘土固结排水试验仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水饱和粘土三种类型三轴压缩试验汇总饱和粘土三种类型三轴压缩试验汇总 由三种三轴试验结果由三种三轴试验结果可见，同一种粘土当以可见，同一种粘土当以

35、总应力表示试验结果时，总应力表示试验结果时，由不同试验方式可得到由不同试验方式可得到不同的总应力强度指标。不同的总应力强度指标。当以有效应力表示试当以有效应力表示试验结果时，三种剪切试验结果时，三种剪切试验将得到十分接近的有验将得到十分接近的有效应力强度指标，这意效应力强度指标，这意味着粘土在三种试验中味着粘土在三种试验中将沿同一平面剪破。将沿同一平面剪破。5.5三轴试验中土的剪切性状三轴试验中土的剪切性状仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水超固结粘土当强度随着剪位移达到峰值后，若剪切继续进超固结粘土当强度随着剪位移达到峰值后，若剪切继续进行，则强度明显降低，最后达到某一定值，该值称为粘土的行，

36、则强度明显降低，最后达到某一定值，该值称为粘土的残余强度残余强度 粘土的残余强度粘土的残余强度5.5三轴试验中土的剪切性状三轴试验中土的剪切性状1.1.粘土的残余强度与粘土的残余强度与其应力历史无关；其应力历史无关；2.2.在大剪位移下超固在大剪位移下超固结粘土的强度降幅结粘土的强度降幅比正常固结土大；比正常固结土大；3.3.残余强度线为通过残余强度线为通过坐标原点的直线，坐标原点的直线，即：即：仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水某些粘土在含水率不变的条件下经搓捏使其原某些粘土在含水率不变的条件下经搓捏使其原有结构彻底扰动，它的强度将降低。这种搓捏有结构彻底扰动，它的强度将降低。这种搓捏过程称

37、为过程称为重塑重塑。灵敏度灵敏度定义为原状试样的不排水强度与相同含定义为原状试样的不排水强度与相同含水率下重塑试样的不排水强度之比。而饱和粘水率下重塑试样的不排水强度之比。而饱和粘土的不排水强度又可用无侧限抗压强度来度量，土的不排水强度又可用无侧限抗压强度来度量，故：故：粘土的结构性与灵敏度粘土的结构性与灵敏度5.5三轴试验中土的剪切性状三轴试验中土的剪切性状仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水粘土的蠕变：剪切试验中的蠕变是指在恒定剪应力作用下粘土的蠕变：剪切试验中的蠕变是指在恒定剪应力作用下应变随时间而改变的现象。应变随时间而改变的现象。粘土的蠕变粘土的蠕变5.5三轴试验中土的剪切性状三轴试验

38、中土的剪切性状5.1 5.1 概述概述 5.2 5.2 强度概念与莫尔库仑理论强度概念与莫尔库仑理论 5.3 5.3 确定强度指标的试验确定强度指标的试验 5.4 5.4 三轴压缩试验中的孔隙应力系数三轴压缩试验中的孔隙应力系数 5.5 5.5 三轴试验中土的剪切性状三轴试验中土的剪切性状 第五章：第五章：土的抗剪强度土的抗剪强度仁者乐山仁者乐山 智者乐水智者乐水小小 结结F土的抗剪强度理论土的抗剪强度理论F抗剪强度测定试验抗剪强度测定试验F三轴压缩试验中的三轴压缩试验中的孔隙应力系数孔隙应力系数F三轴试验中土的剪三轴试验中土的剪切性状切性状直剪试验与库仑公式直剪试验与库仑公式土的抗剪强度机理土的抗剪强度机理莫尔莫尔-库仑强度理论库仑强度理论室内：直剪试验、三轴试验室内：直剪试验、三轴试验野外：十字板试验野外：十字板试验孔隙应力系数孔隙应力系数A、B砂性土的剪切性状砂性土的剪切性状粘性土的剪切性状粘性土的剪切性状5 5 土的抗剪强度土的抗剪强度 5-1 5-1 5-3 5-3 5-5 5-5 3-9 3-9 5-8 5-8 5-4 5-4 5-9 5-9