土力学第六章.ppt
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1、道路与机场工程系第六章土的抗剪强度道路与机场工程系第2页杭州地铁事故杭州地铁事故pp1111月月月月1515日日日日1515时时2020分分分分许许,一段杭州地,一段杭州地,一段杭州地,一段杭州地铁铁施工工地突然施工工地突然施工工地突然施工工地突然发发生路面大面生路面大面生路面大面生路面大面积积塌塌塌塌陷事故,陷事故,陷事故,陷事故,导导致致致致萧萧山湘湖山湘湖山湘湖山湘湖风风情大道情大道情大道情大道7575米路面坍塌,并下陷米路面坍塌,并下陷米路面坍塌,并下陷米路面坍塌,并下陷1515米。正在路米。正在路米。正在路米。正在路面行面行面行面行驶驶的多的多的多的多辆车辆车陷入深坑,多数地陷入深坑
2、,多数地陷入深坑,多数地陷入深坑,多数地铁铁工地施工人工地施工人工地施工人工地施工人员员被困地下被困地下被困地下被困地下土土质学与土力学第学与土力学第6章章道路与机场工程系第3页道路与机场工程系第4页道路与机场工程系第5页土土质学与土力学第学与土力学第6章章道路与机场工程系第6页杭州地铁施工方称坍塌事故初步查明杭州地铁施工方称坍塌事故初步查明杭州地铁施工方称坍塌事故初步查明杭州地铁施工方称坍塌事故初步查明3 3点原因点原因点原因点原因(?)pp 是什么原因造成是什么原因造成是什么原因造成是什么原因造成这这起事故呢?起事故呢?起事故呢?起事故呢?*表示,事故表示,事故表示,事故表示,事故发发生后
3、,中生后,中生后,中生后,中铁铁四局立刻成立了事故四局立刻成立了事故四局立刻成立了事故四局立刻成立了事故调查专调查专家家家家组组,对对事故原因展开事故原因展开事故原因展开事故原因展开调查调查。他介他介他介他介绍绍,初步得出的原因有三点。,初步得出的原因有三点。,初步得出的原因有三点。,初步得出的原因有三点。一是一是一是一是杭州的土杭州的土杭州的土杭州的土质质特殊,特殊,特殊,特殊,经经勘勘勘勘测测,发发生事故的生事故的生事故的生事故的这这段路属于淤泥段路属于淤泥段路属于淤泥段路属于淤泥质质黏土黏土黏土黏土,含水的流失,含水的流失,含水的流失,含水的流失性性性性强强。第二个原因是第二个原因是第二
4、个原因是第二个原因是事故坍塌所在地点事故坍塌所在地点事故坍塌所在地点事故坍塌所在地点风风情大道一直作情大道一直作情大道一直作情大道一直作为为一条交通主干道来使用,来往一条交通主干道来使用,来往一条交通主干道来使用,来往一条交通主干道来使用,来往车车流量大,包括不少流量大,包括不少流量大,包括不少流量大,包括不少负载负载量量量量很大的大型客很大的大型客很大的大型客很大的大型客车车、货车货车都来往于都来往于都来往于都来往于这这条路上,条路上,条路上,条路上,这给这给基坑西面基坑西面基坑西面基坑西面的承重的承重的承重的承重墙带墙带来太大冲来太大冲来太大冲来太大冲击击。另外一个原因另外一个原因另外一个
5、原因另外一个原因是今年十月份杭州是今年十月份杭州是今年十月份杭州是今年十月份杭州出出出出现现的一次罕的一次罕的一次罕的一次罕见见的持的持的持的持续续性性性性降雨降雨降雨降雨过过程,使得地底沙土地流程,使得地底沙土地流程,使得地底沙土地流程,使得地底沙土地流动动性性性性进进一步加大。一步加大。一步加大。一步加大。(http:/2008(http:/2008年年年年1111月月月月1818日日日日07:2607:26中国新中国新中国新中国新闻闻网网网网)土土质学与土力学第学与土力学第6章章道路与机场工程系第7页主要内容主要内容(4 4学时)学时)学时)学时)pp土体抗剪土体抗剪强度的基本概念和工程
6、意度的基本概念和工程意义pp土体抗剪土体抗剪强度度规律律(库仑定律定律)pp土中一点的极限平衡条件及其判定土中一点的极限平衡条件及其判定(摩摩尔-库仑强度理度理论)pp抗剪抗剪强度度测试方法方法pp土的土的应力力历史史(应力路径力路径)土土质学与土力学第学与土力学第6章章道路与机场工程系土体抗剪强度土体抗剪强度的基本概念和工程意义的基本概念和工程意义土土质学与土力学第学与土力学第6章章道路与机场工程系第9页剪切破坏剪切破坏土土质学与土力学第学与土力学第6章章pp桥墩墩道路与机场工程系第10页剪切破坏剪切破坏pp黏土的拉伸和黏土的拉伸和压缩试验与局部化条与局部化条带(Desrues&Chambo
7、n,2002Desrues&Chambon,2002)土土质学与土力学第学与土力学第6章章试验和观察表明岩体、试验和观察表明岩体、试验和观察表明岩体、试验和观察表明岩体、混凝土、土体的破坏混凝土、土体的破坏混凝土、土体的破坏混凝土、土体的破坏主要是剪切破坏主要是剪切破坏主要是剪切破坏主要是剪切破坏道路与机场工程系第11页抗剪强度抗剪强度pp土体破坏的土体破坏的强度机理度机理n n 在外荷载作用下,土体中将产生剪应力和剪切变在外荷载作用下,土体中将产生剪应力和剪切变在外荷载作用下,土体中将产生剪应力和剪切变在外荷载作用下,土体中将产生剪应力和剪切变形,当土中某点由外力所产生的剪应力达到土的抗剪形
8、,当土中某点由外力所产生的剪应力达到土的抗剪形,当土中某点由外力所产生的剪应力达到土的抗剪形,当土中某点由外力所产生的剪应力达到土的抗剪强度时,土就沿着剪应力作用方向产生相对滑动,该强度时,土就沿着剪应力作用方向产生相对滑动,该强度时,土就沿着剪应力作用方向产生相对滑动,该强度时,土就沿着剪应力作用方向产生相对滑动,该点便发生剪切破坏。点便发生剪切破坏。点便发生剪切破坏。点便发生剪切破坏。pp土体抗剪土体抗剪强度度n n土体对于外荷载所产生的土体对于外荷载所产生的土体对于外荷载所产生的土体对于外荷载所产生的剪应力剪应力剪应力剪应力的极限抵抗能力的极限抵抗能力的极限抵抗能力的极限抵抗能力土土质学
9、与土力学第学与土力学第6章章道路与机场工程系第12页工程问题工程问题土土质学与土力学第学与土力学第6章章pp土工构筑物的土工构筑物的稳定性定性问题道路与机场工程系第13页工程问题工程问题pp构筑物构筑物环境安全境安全问题(土土压力力问题)土土质学与土力学第学与土力学第6章章道路与机场工程系第14页工程问题工程问题pp地基承地基承载力力问题土土质学与土力学第学与土力学第6章章道路与机场工程系土体抗剪强度规律土体抗剪强度规律(库仑定律库仑定律)土土质学与土力学第学与土力学第6章章道路与机场工程系第16页库仑定律和抗剪强度指标库仑定律和抗剪强度指标pp砂土砂土pp黏性土黏性土土土质学与土力学第学与土
10、力学第6章章 f=tan 砂土砂土 f黏土黏土c f库仑定律:库仑定律:库仑定律:库仑定律:在一般应力水在一般应力水在一般应力水在一般应力水平下,土的抗剪强度与滑平下,土的抗剪强度与滑平下,土的抗剪强度与滑平下,土的抗剪强度与滑动面上的法向应力动面上的法向应力动面上的法向应力动面上的法向应力 之间呈之间呈之间呈之间呈直线关系直线关系直线关系直线关系抗剪强度指标:抗剪强度指标:抗剪强度指标:抗剪强度指标:c c:土土土土的黏聚的黏聚的黏聚的黏聚力力力力 :土的内摩擦角土的内摩擦角土的内摩擦角土的内摩擦角道路与机场工程系第17页有效应力抗剪强度指标有效应力抗剪强度指标pp当法向当法向应力采用有效力
11、采用有效应力表示力表示时,抗剪抗剪强度的度的有效有效应力表示力表示为:土土质学与土力学第学与土力学第6章章式中式中式中式中、分别为分别为分别为分别为有效黏聚有效黏聚有效黏聚有效黏聚力和有效内摩擦角,力和有效内摩擦角,力和有效内摩擦角,力和有效内摩擦角,统称为有效应力抗剪强度指标统称为有效应力抗剪强度指标统称为有效应力抗剪强度指标统称为有效应力抗剪强度指标道路与机场工程系第18页抗剪强度的构成因素抗剪强度的构成因素pp内摩阻力内摩阻力(内摩擦角内摩擦角)n n 土粒之间的表面摩擦力土粒之间的表面摩擦力土粒之间的表面摩擦力土粒之间的表面摩擦力n n 土粒之间的联锁作用而产生的咬合力土粒之间的联锁作
12、用而产生的咬合力土粒之间的联锁作用而产生的咬合力土粒之间的联锁作用而产生的咬合力pp黏聚力黏聚力n n 原始黏聚力原始黏聚力原始黏聚力原始黏聚力n n 固化黏聚力固化黏聚力固化黏聚力固化黏聚力n n 毛细黏聚力毛细黏聚力毛细黏聚力毛细黏聚力土土质学与土力学第学与土力学第6章章道路与机场工程系土的强度理论土的强度理论-极限平衡理论极限平衡理论(摩尔摩尔-库仑强度理论库仑强度理论)土土质学与土力学第学与土力学第6章章道路与机场工程系第22页摩尔摩尔-库仑强度理论库仑强度理论n n 摩尔摩尔摩尔摩尔1910191019101910年提出材料的破坏是剪切破坏,即当土年提出材料的破坏是剪切破坏,即当土年
13、提出材料的破坏是剪切破坏,即当土年提出材料的破坏是剪切破坏,即当土中某点中某点中某点中某点 达到该点的抗剪强度时,即达到该点的抗剪强度时,即达到该点的抗剪强度时,即达到该点的抗剪强度时,即土发生破坏土发生破坏土发生破坏土发生破坏n n 在在在在 f f f f 坐标中摩尔包线坐标中摩尔包线坐标中摩尔包线坐标中摩尔包线 f f f f=f f()为曲线,它表为曲线,它表为曲线,它表为曲线,它表示材料在极限状态下滑动面上法向应力与剪应力的关示材料在极限状态下滑动面上法向应力与剪应力的关示材料在极限状态下滑动面上法向应力与剪应力的关示材料在极限状态下滑动面上法向应力与剪应力的关系系系系n n f f
14、 f f=f f()用直线(库仑定律用直线(库仑定律用直线(库仑定律用直线(库仑定律 )代替,代替,代替,代替,故称为摩尔故称为摩尔故称为摩尔故称为摩尔库仑强度理论库仑强度理论库仑强度理论库仑强度理论土土质学与土力学第学与土力学第6章章摩尔包线摩尔包线摩尔包线摩尔包线道路与机场工程系第23页土土质学与土力学第学与土力学第6章章 强度线强度线强度线强度线应力圆与强度线应力圆与强度线应力圆与强度线应力圆与强度线相切:相切:相切:相切:应力圆与强度线应力圆与强度线应力圆与强度线应力圆与强度线相割:相割:相割:相割:极限应力圆 f f 破坏状态破坏状态破坏状态破坏状态 应力圆与强度线应力圆与强度线应力
15、圆与强度线应力圆与强度线相离:相离:相离:相离:极限平衡状态极限平衡状态道路与机场工程系第24页极限平衡状态极限平衡状态pp摩摩尔应力力圆与与库仑强度度线相切的相切的应力状力状态作作为土的破坏准土的破坏准则(目前判目前判目前判目前判别别土体状土体状土体状土体状态态最常用的准最常用的准最常用的准最常用的准则则:摩摩摩摩尔尔-库仑库仑准准准准则则)土土质学与土力学第学与土力学第6章章 强度线 道路与机场工程系第25页极限平衡状态极限平衡状态pp在极限平衡状在极限平衡状态下主下主应力之力之间的关系即土体的的关系即土体的极限平衡条件极限平衡条件土土质学与土力学第学与土力学第6章章31c f2 fA c
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- 土力学 第六
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