5.1抗剪强度概述.ppt

土体强度的特点 碎散性：强度不是颗粒矿物本身的强度，而是颗粒间相互作用 - 主要是抗剪强度与剪切破坏，颗粒间粘聚力与摩擦力 三相体系：三相承受与传递荷载 - 有效应力原理 自然变异性：土的强度的结构性与复杂性 §5.1 抗剪强度概述 各种类型的滑坡 崩塌 平移滑动 旋转滑动 流滑 滑裂面 §5.1 抗剪强度概述 1994年4月30日 崩塌体积400万方，10万方进入乌江 死4人，伤5人，失踪12人；击沉多艘船只 1994年7月2-3日降雨引起再次滑坡 滑坡体崩入乌江近百万方；江水位差数米，无法通航。 乌江武隆鸡冠岭山体崩塌 §5.1 抗剪强度概述 滑坡堰塞湖—易贡湖 湖水每天上涨50cm！ 天然坝 坝高290 m 滑坡堰塞湖 库容15亿方 2000年西藏易贡巨型滑坡 §5.1 抗剪强度概述 锚固破坏 整体滑动 底部破坏 土体下沉 墙体折断 挡土支护结构的破坏 §5.1 抗剪强度概述 广州京光广场基坑塌方 使基坑旁办公室、民工宿舍和仓库倒塌，死3人，伤17人 §5.1 抗剪强度概述 大阪的港口码头挡土墙由于液化前倾 §5.1 抗剪强度概述 地基的破坏 地基 P 滑裂面 §5.1 抗剪强度概述 某谷仓地基的破坏 §5.1 抗剪强度概述 砂土的液化(liquefaction) 日本新泻1964年地震引起大面积液化 §5.1 抗剪强度概述 土压力 边坡稳定性 地基承载力 振动液化特性 挡土结构物破坏 各种类型的滑坡 地基的破坏 砂土的液化 核心问题: 土体的强度理论 §5.1 抗剪强度概述 土的抗剪强度理论 直剪试验与库仑公式 土的抗剪强度机理 莫尔-库仑强度理论 §5.1 抗剪强度概述 法国军事工程师，在摩擦、电磁方面做出了奠基性的贡献。1773年发表了关于土压力方面论文，成为土压力的经典理论 库仑 （C. A. Coulomb） (1736-1806) §5.1 抗剪强度概述 直 剪 试 验 P T 土样 下盒 上盒 S 面积A 直剪试验 法向应力?： 剪应力?： 剪切变形S ?1 ? S ?2 ?3 §5.1 抗剪强度概述 直剪试验的强度包线 ? S ?1 ?2 ?3 ? ? O c 库仑公式：（1776） ?f1 ?f2 ?f3 ? ?f ： 土的抗剪强度 ?tg?： 摩擦强度-正比于压力? ?： 土的内摩擦角 c： 粘聚强度-与所受压力无关 §5.1 抗剪强度概述– 直剪试验与库伦公式 土的抗剪强度指标 c和?是决定土的抗剪强度的两个指标，称为抗剪强度指标 当?采用总应力时，称为总应力抗剪强度指标 当?采用有效应力时，称为有效应力抗剪强度指标 对无粘性土通常认为，粘聚力C=0 库仑公式: §5.1 抗剪强度概述– 直剪试验与库伦公式 摩 擦 强 度 摩擦强度：决定于剪切面上的正应力σ和土的内摩擦角? 由颗粒之间发生滑动时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 0.02 0.06 0.2 0.6 2 30? 20? 颗粒直径 (mm) 滑动摩擦角 ?u 粗粉 细砂 中砂 粗砂 滑动摩擦 咬合摩擦 包括如下两个组成部分 ： 滑动摩擦 §5.1 抗剪强度概述 – 土的抗剪强度机理 摩擦强度：决定于剪切面上的正应力σ和土的内摩擦角? 滑动摩擦 咬合摩擦 包括如下两个组成部分 ： 是指相邻颗粒对于相对移动的约束作用 当发生剪切破坏时，相互咬合着的颗粒A必须抬起，跨越相邻颗粒B，或在尖角处被剪断（C），才能移动 土体中的颗粒重新排列，也会消耗能量 咬合摩擦 C A B C A B 剪切面 §5.1 抗剪强度概述 – 土的抗剪强度机理 摩 擦 强 度 摩 擦 强 度 密度 粒径级配 颗粒的矿物成分 粒径的形状 粘土颗粒表面的吸附水膜 影响土的摩擦强度的主要因素: §5.1 抗剪强度概述 – 土的抗剪强度机理 凝 聚 强 度 细粒土：粘聚力c取决于土粒间的各种物理化学作用力 作用机理：库伦力（静电力）、范德华力、 胶结作用力和毛细力等 影响因素：地质历史、粘土颗粒矿物成分、 密度与离子浓度 粗粒土：一般认为是无粘性土，不具有粘聚强度： 当粗间有胶结物质存在时可具有一定的粘聚强度 非饱和砂土，粒间受毛细压力，具有假粘聚力 §5.1 抗剪强度概述 – 土的抗剪强度机理 应力状态与莫尔圆 极限平衡应力状态 莫尔-库仑强度理论 破坏判断方法 滑裂面的位置 莫尔-库仑强度