第7章 土的抗剪强度解析.ppt

第七章土的抗剪强度 概述 土的抗剪强度理论 土的抗剪强度试验 三轴压缩试验中的孔隙压力系数 饱和黏性土的抗剪强度 无黏性土的抗剪强度 关于土的抗剪强度影响因素的讨论 应力路径在强度问题中的应用 2 应变控制式直剪仪的试验方法简介： 通过杠杆将力传给加压活塞对土样施加垂直压力p后，等速转动手轮，匀速推进对下盒施加剪应力，使试样沿上下盒水平接触面产生剪切变形，直至剪破。 通常取四个试样，分别在不同?（一般取50、100、200、300、400kPa）下进行剪切，求得相应的 绘制τ---△ 曲线。从中确定 . 在直剪试验过程中，不能量测孔隙水应力，也不能控制排水，所以只能以总应力法来表示土的抗剪强度。但是，为了模拟土体在现场受剪的固结程度和排水条件对抗剪强度的影响，根据加荷速率的快慢将直剪试验划分为 快剪（quick shear test, Q-test） 固结快剪（consolidated quick shear test， R-test） 慢剪（slow shear test, S-test） 由于快剪和固结快剪试验在剪切过程中仍有可能排水，故适用于渗透系数小于10-6cm/s的细粒土。 评价 优点 仪器构造简单、传力明确、操作方便、试样薄、固结快、省时、仪器刚度大，不可能发生横向变形，仅根据竖向变形量就可计算试样体积的变化。 缺点 1 试样内的应力状态又比较复杂，应力、应变分布不均匀。 2 剪切破坏面事先已确定，这不能真实反映实际中的复杂情况。 3 在试验直至破坏的过程中，受剪切的实际面积在不断缩小，上下盒边缘处的应力集中很明显，所以剪切面上的应力、应变很不均匀又难测定。 4 直剪仪还有一个明显缺点就是不能控制排水条件，不能测试样中的孔隙水压力及其变化。 .  . 7.5.5 黏土的残余强度 1.粘土的残余强度与它的应力历史无关 2.在大剪切位移下超固结粘土的强度降低幅度比正常固结粘土的大 3.残余强度线为通过坐标原点的直线（图b虚线） 地基的长期稳定性（例如土坡的长期稳定性分析，估计挡土结构物的长期土压力、位于软土地基上结构物的长期稳定分析等）宜用有效应力强度指标。 饱和软黏土的短期稳定性问题，则宜采用不固结不排水试验的强度指标,以总应力法进行分析。 一般工程间题多采用总应力法分析，其指标和测试方法的选择大致如下： ①UU试验：地基为透水性差的饱和粘性土或排水不良，且建筑物施工速度快．常用于施工期的强度与稳定验算。 ②CU试验：建筑物竣工后较长时间，突遇荷载增大。如房屋加层、天然土坡上堆载等。 ③CD试验：地基的透水性较佳（如砂土等低塑性土）和排水条件良好（如粘土层中夹有砂层），而建筑物施工速度又较慢时。 总原则：在确定强度指标时应结合土性和工程实际。 . . . . . . 注释 1. 排水强度是指加载过程中，孔隙水压力全部并及时消散，密度不断增加情况下的强度，工程中，当建筑物的施工速度较慢、如地基的黏性小或无粘性，透水性好、排水良好，那么，在地基极限承载力计算中可用排水试验的强度指标。 2.试验证明：固结排水剪的 与固结不排水剪的 很接近， 略大于 。由于排水试验所需时间太长，实用上以 代替 。但要注意两者试验条件的差异：固结不排水剪在剪切过程中不排水，试样体积不变；固结排水剪在剪切过程中排水，试样体积变化。 7.5 饱和黏性土的抗剪强度 7.5.4 抗剪强度指标的比较 一、正常固结土 7.5 饱和黏性土的抗剪强度 二、超固结土 7.5.4 抗剪强度指标的比较 图7-21表示同一种黏性土分别在三种不同排水条件下的试验结果，由图可见，如果以总应力表示，将得出完全不同的试验结果，而以有效应力表示，则不论采用哪种试验方法，都得到近乎同一条有效应力破坏包线（如图中虚线所示），由此可见，抗剪强度与有效应力有惟一的对应关系。 7.5 饱和黏性土的抗剪强度 7.5 饱和黏性土的抗剪强度 超固结粘土在剪切试验中有与紧砂相似的应力～应变特征，当强度随着剪位移达到峰值后，如果剪切继续进行，随着剪位移继续增大，强度显著降低，最后稳定在某一数值不变，该不变的值即称为粘土的残余强度。正常固结粘土亦有此现象，只是降低的幅度较超固结粘土要小些。 这是由于在受剪过程中土的结构性损伤、土粒的排列变化及粒间引力减少；吸着水层中水分子的定向排列和阳离子的分布因受剪而遭到破坏。 残余强度线为通过坐标原点的直线，即 τr=σtgφr 式中： τr——粘土的残余强度； σ——剪破面上的法向应力；