抗剪强度72465幻灯片.ppt

第七章土的抗剪强度 Mohr（1910）提出剪切面上的剪应力是该面上法向应力的函数： 同一层土的抗剪强度是随着深度而增大的，抗剪强 度与土中应力有关，但抗剪强度指标为一常数。用 有效应力表达为： P152 例题7-1 一、总应力强度指标和有效应力强度指标 饱和土样在不排水过程中土体体积保持不变，围压 不变，测定剪切破坏时大小主应力和超静孔隙水压力。 已知粘性土试样的有效应力抗剪强度指标 。若三 轴室压力都保持在210kPa不变，试求： 1 在固结不排水剪试验时，破坏时 ，试问破坏时孔隙水压力是多少？ 2 在固结排水剪时，如果试样内一直保持有50kPa的孔隙水压力，则破坏时的压缩强度 等于多少？ 用有效应力分析地基稳定性时，需要预估荷载作用下，土层 中超静孔隙水压力的分布。 饱和土：B=1情况下 不固结不排水试验： 固结不排水试验： 固结排水试验： 例：在地面瞬时施加一宽度为B的条形均布荷载P=100kPa。若地基土的孔隙水压力系数A=0.6，B=1，试计算M点可能产生的最大超孔隙水压力为多少？ C=0，抗剪强度表达式为： 破坏主应力线与p轴的倾角为α，与q轴的截距为a；破坏包线与?轴的倾角为?，与?轴的截距为c。α和a与?和c的关系可以从图5-15的应力圆导出 土体中的应力状态可以用总应力表示，也可以用有效应力表示。 同样，土体的应力路径可以用总应力变化的轨迹表示，也可以用有效应力变化的轨迹来表示。 两者之间的关系可以推导如下： 可见，用有效应力表示的应力圆与用总应力表示的应力圆大小相等，但是圆心的位置相差一个孔隙水压力值，如图所示。也就是说，通过单元土体的任意平面，用总应力表示的法向应力同用有效应力表示的法向应力的差值为孔隙水压力值u。而剪应力则不论是以总应力表示或以有效应力表示，其值不变。因为水不能承受剪应力，所以水压力的大小不会影响土骨架所受的剪应力值 对于排水试验由于总应力等于有效应力，所以总应力路径和有效应力路径重合，总应力破坏主应力线和有效应力破坏主应力线重合。 所以下面以固结不排水试验为例来说明有效应力路径和有效应力破坏主应力线的确定方法。 剪切过程中存在孔隙水压力，将总应力路径上的点减去该时刻的孔隙水压力值可得到相应的有效应力路径上的点。 所以，当孔隙水压力0时，有效应力路径在总应力路径的左边；相反当孔隙水压力0时，有效应力路径在总应力路径的右边。 另外，根据孔隙水压力u的计算公式，当A是常数时，有效应力路径为直线，一般情况下A不为常数，有效应力路径为曲线。 同样可知，将总应力破坏主应力线上的点减去该破坏点孔隙水压力值uf可得到相应的有效应力破坏主应力线上的点 固结排水试验是指在三轴试验中，排水阀门始终打开，试件先在周围压力?3作用下充分固结。稳定后缓慢增加轴向偏差应力??1，让剪切过程中充分排水。这样，试件中恒不出现超静孔隙水压力，总应力恒等于有效应力。 用这种试验方法测得的抗剪强度称为排水强度。相应的抗剪强度指标为排水强度指标cd和?d。因为试件内的应力始终为有效应力，所以cd和?d也可视为就是有效应力抗剪强度指标c?和??。 这是一组典型松砂或正常固结粘土应力变形曲线和强度包线的试验结果，可以看出松砂和正常固结粘土的应力变形曲线和强度包线具有如下的特点： 在实验室里，将加在试件上的固结周围压力?3作为试件的当今有效应力，以此划分土样属于正常固结状态或超固结状态。当?3大于或等于土的先期固结压力?p时，土样处于正常固结状态，而当?3小于?p时，则处于超固结状态。按这一标准，在天然土层取出的土样，不论天然土层是正常固结还是超固结，在试验中都可能是正常固结状态或超固结状态，取决于试验中所加的有效固结压力?3大于或小于天然状态下的先期固结压力。这一点与地基中的正常固结土与超固结土的定义略有差别。 实验室中恒处于正常固结状态的土，当?3＝0时，必然?p＝0，表示这种土历史上从未受过任何应力的固结，必定处于很软弱的泥浆状态，抗剪强度?f＝0。这就是说实验室正常固结土的抗剪强度包线应该通过原点，不论是粗粒土或细粒土都如此 固结不排水试验是在不排水条件下加偏应力??1进行剪切，剪切中试件内将出现一定数值的孔隙水压力，其值可从孔压量测系统中测定 摩擦强度决定于剪切面上的正应力σ和土的内摩擦角?。粗粒土的内摩擦涉及颗粒之间的相对移动，其物理过程包括如下两个组成部分：一是颗粒之间滑动时产生的滑动摩擦；另一是颗粒之间脱离咬合状态而移动所产生的咬合摩擦 。 滑动摩擦是由于颗粒接触面粗糙不平所引起，与颗粒的形状，矿物组成，级配等因素有关。土粒间的滑动摩擦可用滑动摩擦角?u表示。以石英砂为例。?u值与颗粒组成的关系如图5-26所示。图