固结理论-同济教案分析.ppt

三、 土的剪切试验方法 1. 直接剪切试验 试验仪器：直剪仪（应力控制式，应变控制式） P T 上盒 下盒 透水石 土样 T P 试样内的 变形分布 剪切前施加在试样顶面上的竖向压力为剪破面上的法向应力?，剪应力为剪切力T除以试样面积A 在法向应力?作用下，剪应力与剪切位移关系曲线，根据曲线得到该?作用下，土的抗剪强度 6mm a b 剪切位移△l (0.01mm) 剪应力?（kPa) 1 2 直剪试验原理 直剪试验原理 直剪试验方法分类 通过控制剪切速率来近似模拟排水条件 1. 快剪 施加正应力后 立即剪切3-5分钟内剪切破坏 2. 固结快剪 施加正应力-充分固结 在3-5分钟内剪切破坏 3. 固结慢剪 施加正应力-充分固结 慢慢施加剪应力-小于0.02mm/分，以保证无超静孔压 cq 、?q ccq 、?cq cs 、?s 2. 三轴压缩试验 仪器设备：压力室，加压系统，量测系统等组成。 试样 压力室 压力水 排水管 阀门 轴向加压杆 有机玻璃罩 橡皮膜 透水石 顶帽 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 △? △? 1.施加周围压力 2.施加竖向压力 试验加载的基本步骤: 三轴试验的强度包线 分别作围压??为100 kPa 、200 kPa，得到破坏时相应的（?1-??)f 绘制两个破坏状态的应力摩尔圆，画出它们的公切线，即强度包线 ?1 ?1- ?3 ?1 =15% 强度包线 (?1-??)f c ? (?1-??)f ? ? ??＝100 kPa ??＝200 kPa 三轴试验方法 三轴试验方法 固结排水试验（CD试验） 1 打开排水阀门，施加围压??后充分固结，超静孔隙水压力完全消散； 2 打开排水阀门，慢慢施加轴向应力差?????以便充分排水，避免产生超静孔压 固结不排水试验（CU试验） 1 打开排水阀门，施加围压??后充分固结，超静孔隙水压力完全消散； 2 关闭排水阀门，很快剪切破坏，在施加轴向应力差?????过程中不排水 不固结不排水试验（UU试验） 1 关闭排水阀门，围压??下不固结； 2 关闭排水阀门，很快剪切破坏，在施加轴向应力差?????过程中不排水 cd 、?d ccu 、?cu cu 、?u 有效应力圆 总应力圆 ?u=0 B C cu ? ? uA A ? 3A ? 1A 饱和粘性土在三组?3下的不排水剪试验得到A、B、C三个不同?3作用下破坏时的总应力圆 试验表明：三个试样的周围压力?3不同，但破坏时的主应力差相等，三个极限应力圆的直径相等，因而强度包线是一条水平线 三个试样只能得到一个有效应力圆 （1）不固结不排水剪（UU） 不同试验方法的剪切试验结果 （1）不固结不排水剪的剪切试验结果 将总应力圆在水平轴上左移uf得到相应的有效应力圆，按有效应力圆强度包线可确定c ?、? ? ? ? ccu c ? ?cu ?? 饱和粘性土在三组?3下进行固结不排水剪试验得到A、B、C三个不同?3作用下破坏时的总应力圆，由总应力圆强度包线确定固结不排水剪总应力强度指标ccu、? cu A B C （2）固结不排水剪（CU） （2）固结不排水剪的剪切试验结果 实验室的UU试验： 在有效固结压力?c 条件下的CU强度值。 地基中的正常固结粘土：?’z ? ?’ z 取回室内, 如 ?c ?’ z，不再是正常固结土。 ? ? ?f? “正常固结粘土” UU与CU强度指标的相关性 抗剪强度指标有时失去其物理意义，而变成计算参数的含义 ?’ z 固结压力为0的正常固结粘土（如地表土）: 亦即其历史上的最大固结压力是0，则室内UU试验的抗剪强度为0，即处于泥浆状态。 c=0是否意味着正常固结粘土无粘聚力? 粘聚力随?c增加而增加 ? ? ?cu ? σp1 cu1 ? ?σp2 cu2 ? ?σp3 cu3 ? 正常固结粘土层 固结不排水试验强度包线(破坏主应力线)上的每一点对应于一个具有相同先期固结压力的不排水强度指标，数值上等于相应莫尔圆的半径 ?cu 在整个排水剪试验过程中， uf ＝0，总应力全部转化为有效应力，所以总应力圆即是有效应力圆，总应力强度线即是有效应力强度线。强度指标为cd、?d ? ? cd ?d （3）固结排水剪（CD） （3）固结排水剪的剪切试验结果 四、工程中抗剪强度指标选用 名称 指标 地基稳定性 坝体稳定性 不排水剪 (快剪) cu、?u cq、 ?q 软土地基上 快速施工 土坝快速施工， 心墙未固结 固结不排水剪 (固结快剪) ccu、 ?cu ccq、 ?cq 固结完成后 受突然荷载 水位骤降 固结排水剪 (慢剪) cd、 ?d cs、 ?s 地基透水性强 施工较慢 稳定渗流期 或正常运行