第3章土的力学性质.pptVIP

; ;; 若试验前试样的横截面积为A，土样的原始高度为h0，原始孔隙比为e0，当加压p1后，土样的压缩量为Δh1，土样高度由h0减至h1=h0-Δh1，相应的孔隙比由e0减至e1，如图4-2所示。由于土样压缩时不可能发生侧向膨胀，故压缩前后土样的横截面积不变。压缩过程中土粒体积也是不变的，因此: 加压前土粒体积 等于加压后土粒体积 ， 即： ;; ;（二）压缩定律 1、压缩系数 在压缩曲线（图4-3）上，当压力的变化范围不大时，可将压缩曲线上相应一小段M1M2近似地用直线来代替。若M1点的压力为p1相应孔隙比为e1；M2点的压力为p2相应孔隙比为e2；则M1M2段的斜率可用下式表示，即： ; 从图4-3中可以看出，压缩系数随所取压力变化范围的不同而改变。在《建筑地基基础设计规范》（GBJ7-89）中规定,以p1=0.1MPa，p2=0.2MPa时相应的压缩系数a1-2作为判断土的压缩性的标准。 低压缩性土：a1-20.1MPa-1中等压缩性土：0.1MPa-1≤a1-20.5 MPa-1高压缩性土：a1-2≥0.5 MPa-1 2、压缩指数 当采用半对数的直角坐标来绘制室内侧限压缩试验e-p关系时，就得到了e-lgp曲线（见图4-4）。; ;3、压缩模量 压缩模量Es——指土在侧限条件下受压时压应力σz与相应的应变εz之间的比值 (单位为MPa或kPa)，即： ;三、土的变形模量 土的变形模量：是指土在无侧限压缩条件下，压应力与相应的压缩应变的比值，单位也是MPa，它是通过现场载荷试验求得的压缩性指标，能较真实地反映天然土层的变形特性。 变形模量的确定方法： ; 现场载荷试验得到的各级荷载与相应的稳定沉降量可绘制成载荷试验p－s曲线，如图4-5。 设地基土压密阶段为弹性变形体，由p－s曲线，可求地基的变形模量E0： ;变形模量与压缩模量的关系： 压缩模量——指土在侧限压缩条件下竖向附加压应力与应变增量之比。 变形模量——指土在无侧限条件下附加压应力与压缩应变之比。两者之间存在如下的换算关系： ;四、土的前期固结压力 （一）天然土层的固结状态 一般来说，沉积时间较长的土层经历固结时间长，比较密实，压缩性较低；而沉积时间较短的土层经历固结时间短，比较疏松，压缩性较高.。 固结——指土体在建筑物荷重或自重压力及其它应力作用下，其变形随时间发展至完全稳定的全过程。 前期固结压力(σp′)——是指土层在地质历史上曾经受过的最大有效固结压力。 ; 工程中根据先期固结压力与目前自重应力的相对关系，将土层的天然固结状态划分为三种，即正常固结、超固结和欠固结。;用超固结比OCR作为反映土层天然固结状态的定量指标：; ;第二节 土的抗剪强度 一 土的抗剪强度的概念 在外部荷载作用下，土体中的应力将发生变化。当土体中的剪应力超过土体本身的抗剪强度时，土体将产生沿着其中某一滑裂面滑动, 使土体丧失整体稳定性。所以，土体的破坏通常都是剪切破坏。 在工程建设实践中，道路的边坡、路基、土石坝、建筑物的地基等丧失稳定性的例子是很多的(图5-1)。为了保证土木工程建设中建(构)筑物的安全和稳定，就必须详细研究土的抗剪强度和土的极限平衡等问题。; ; 土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的能力，其数值等于土体产生剪切破坏时滑动面上的剪应力。 土体破坏时的应力组合关系称为土体破坏准则。 土的抗剪强度，首先取决于其自身的性质，即土的物质组成、土的结构和土所处的状态等。其次，还取决于土当前所受的应力状态。 土的抗剪强度主要由土的抗剪强度指标（粘聚力c和内摩擦角φ）来表示。土的抗剪强度指标主要依靠土的室内剪切试验和土体原位测试来确定。 ;土的抗剪强度试验 试验的目的： 测土体抗剪强度指标c、φ。 试验的方法： 室内试验：有直剪、三轴剪切、无侧限抗压等方法； 室外试验：主要是十字板剪切试验、大面积剪切试验、 水平推剪试验。;二、直接剪切试验 这是一种快速有效求抗剪强度指标的方法，在一般工程中普遍使用。 1.试验设备—直接剪切仪　　直接剪切仪分为应变控制式和应力控制式两种，前者是等速推动试样产生位移，测定相应的剪应力，后者则是对试件分级施加水平剪应力测定相应的位移，目前我国普遍采用的是应变控制式直剪仪. 该仪器的主要部件由固定的上盒和活动的下盒组成，试样放在盒内上下两块透水石之间。 ; 2.试验要点 试验时，由杠杆系统通过加压活塞和透水石对试件施加某一垂直压力σ，然后等速转动手轮对下盒施加水平推力，使试样在上下盒的水平