土的抗剪强度和地基承载力详解.ppt

土的破坏主要是由于剪切引起的，剪切破坏是土体破坏的重要特点。 工程实践中与土的抗剪强度有关工程主要有以下3类： 地基变形的三个阶段： （1）线性变形阶段：相应于P-S曲线的ｏａ部分。由于荷载较小，地基主要产生压密变形，荷载与沉降的关系接近于直线。 （２）弹塑性变形阶段：相应于P-S曲线ａｂ部分。当荷载增加到超过ａ点压力时，荷载与沉降之间成曲线。 （３）破坏阶段：相应于P-S曲线的ｂｃ段。在这个阶段塑性区已发展到形成一连续的滑动面，荷载略有增加或不增加，沉降均有急剧变化，地基丧失稳定。 4.4 地基的临塑荷载和临界荷载 一、临塑荷载的基本公式建立于下述理论之上： （1）应用弹性理论计算附加应力； （2）利用强度理论建立极限平衡条件。 二、塑性区的边界方程 通过研究地基中任一点M处产生的大、小主应力（如下图所示）和该点的大、小主应力应满足的极限平衡条件。 4.3.1 地基的破坏形式 试验研究表明，在荷载作用下，建筑物地基的破坏通常是由承载力不足而引起的剪切破坏，地基剪切破坏的形式可分为整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪破坏三种形式 整体剪切破坏 局部剪切破坏 冲剪破坏 O s p a b c 压力与沉降关系曲线 1.整体剪切破坏 1)p-s曲线上有两个明显的转折点，可区分地基变形的三个阶段 2) 地基内产生塑性变形区，随着荷载增加塑性变形区发展成连续的滑动面 3) 荷载达到极限荷载后，基础急剧下沉，并可能向一侧倾斜，基础两侧地面明显隆起 2.局部剪切破坏 1)p-s曲线转折点不明显，没有明显的直线段。 2)塑性变形区不延伸到地面，限制在地基内部某一区域内。 3)荷载达到极限荷载后，基础两侧地面微微隆起。 3. 冲剪破坏 1)p-s曲线没有明显的转折点。 2)地基不出现明显连续滑动面。 3)荷载达到极限荷载后，基础两 侧地面不隆起，而是下陷。 整体剪切破坏的曲线1有两个转折点a和b，相应于a点的荷载称为临塑荷载pcr，指地基土即将出现剪切破坏时的基础底面的压力；相应于b点压力称为极限荷载pu，是地基承受基础荷载的极限压力，当基底压力达到Pu时，地基就会发生整体剪切破坏。临塑荷载pcr和极限荷载pu称为地基的两个临界荷载。 冲剪破坏 均布条形荷载作用下地基中的应力 根据应力状态计算出大小主应力σ1、σ3 判断破坏可能性 由σ1计算σ3f 比较σ3与σ3f σ3σ3f 弹性平衡状态 σ3=σ3f 极限平衡状态 σ3σ3f 破坏状态 ? ? O ? c ?1 ?3f ?3 ?3 3. 破坏判断方法 三、摩尔-库仑强度理论 判别对象：土体微小单元（一点） ?1= 常数： ? ? O ? c ?1f ?3 2? ?3 ?1f 45°＋?/2 破裂面 2? 4. 滑裂面的位置 与大主应力面夹角： α=45? + ?/2 摩尔-库仑破坏准则 【 例3-1 】 地基中某一点的大主应力 kPa，小主应力 kPa。通过试验测得土的抗剪强度指标c=18kPa、 ，问最大剪应力面是否破坏？该点处于什么状态？小主应力减小时，该点状态如何变化？ 【解答】 （1）最大剪应力为 剪应力最大面上的正应力 =300.4 kPa 该面上的抗剪强度 因为在剪应力最大面上 ，所以不会沿该面发生剪破。 （2）地基中一点所处状态的判别:设达到极限平衡状态时所需小主应力为 ，则由式（3-9）得 =180.7 kPa 因为 等于该点的实际小主应力 ，因此该点处于极限平衡状态，相应的摩尔应力圆与强度包络线相切，如图3-6中的圆A。 （3）当小主应力 变小时，摩尔圆直径变大，与强度包络线相割，如图3-6中的B圆，该点已破坏。 小主应力 变小时，摩尔圆直径变大 4.2 抗剪强度的确定及试验方法 4.2.1直剪试验 直剪试验的目的是用直剪仪测定土的抗剪强度指标c、 值 直剪试验原理 对某一种土体而言，一定条件下抗剪强度指标c、 值为常数，所以，τf与 为线性关系，试验中，通常采用4个试件，分别在不同的垂直压力p下，施加水平剪切力进行剪切，使试件沿人为制造的水平面剪坏，得到4组数据（τ， ），其中，τ为剪坏面上所受最大剪应力，为相应正应力，这4组数据（τ， ）对应以τf为纵坐标， 为横坐标的坐标系中的4个点，根据4点绘一直线 ，直线的倾角为土的内摩擦角，纵轴截距为土的黏