第五章 抗剪强度综述.ppt

第五章 土的抗剪强度理论;主要内容;一、材料的破坏形式 铸铁： （1）断裂型破坏（脆断破坏）； 拉伸试件沿横截面断裂，扭转圆试件沿斜截面断裂，但断裂面都是最大拉应力所在平面；是正截面破坏； （2）剪切型破坏（屈服破坏）： 压缩试件沿斜截面发生错动而破坏，是由于斜截面上的剪应力所引起的剪断破坏。 低碳钢： 拉伸和压缩试件的破坏由斜截面上的剪应力引起，属于剪切型破坏。 结论： 材料的破坏按其物理本质而言分为断裂型和剪切型两大类。 ;二、材料的强度理论;边坡;三、土的破坏形式——剪切破坏 因为土颗粒自身的强度远大于颗粒间的联接强度，在外力作用下，土中的颗粒沿接触处互相错动而发生剪切破坏。 四、土的强度理论 滑裂面上的剪应力达到极限值。 （注：与最大剪应力理论不同）;土的抗剪强度定义 土体抵抗剪切破坏的极限能力。 剪切破坏时滑动面上的剪应力。 工程应用 边坡的稳定性由强度控制； 土压力的计算； 地基的承载力需通过强度确定。;土力学研究内容;第二节 库仑定律与摩尔-库仑强度准则;（一）直剪试验（法国库仑） 1. 试验原理;2. 试验结果 ;?;砂土: τf =σtg ? 粘性土: τf = c +σtg ? 有效应力原理： 有效应力与抗剪强度存在唯一对应关系 用有效应力表达： τf =c′+σ′tgφ′=c′+（σ-u）tgφ′;N;（2）咬合摩擦引起的剪胀;密度（e, ?? ?? 粒径级配（Cu, Cc） 颗粒的矿物成分 对于?：砂土粘性土； 高岭石伊里石蒙特石 粒径的形状（颗粒的棱角与长宽比） 在其他条件相同时： 对于砂土，颗粒的棱角提高了内摩擦角? 对于碎石土，颗粒的棱角可能降低其内摩擦角? ;粘聚强度机理 静电引力（库仑力） 范德华力 颗粒间胶结 假粘聚力（毛细力等）;（三）应力状态分析;二、摩尔-库仑强度理论（1910年）;极限平衡状态： 土单元体中任一平面上的τ=τf 的临界状态。 极限平衡条件： 土体中某点处于极限平衡状态时的应力条件。 （τ=τf ，土的剪切破坏条件）;1. 土中一点 的应力状态 （平面应变）;摩尔应力圆与抗剪强度包线之间的关系有三种： （1）整个摩尔圆位于抗剪强度包线的下方——平衡状态 （2）摩尔圆与抗剪强度包线相切（切点为A）——极限平衡状态 （3）摩尔圆与抗剪强度包线相割——破坏状态;2、摩尔—库伦破坏准则;?1f;极限平衡条件表达式;根据应力状态计算出大小主应力σ1、σ3;根据应力状态计算出大小主应力σ1、σ3;?;总结：Mohr-Coulomb破坏理论的要点;莫尔—库仑强度理论与材料力学中的最大剪应力理论有何区别？土体的剪切破坏是发生在τmax作用面上吗？;第三节 抗剪强度指标的试验方法及其应用;1、试验装置及试验方法： 试验装置——应变控制式和应力控制式;直剪试验根据排水条件可分为：快剪、固结快剪和慢剪． （1）快剪：竖向应力施加后，立即快速施加水平剪力使试样剪切破坏,以模拟不排水的工况。如《土工试验规程》规定，要使试样在3～5分钟内剪坏。其快剪强度指标为cq、?q。 （2）固结快剪：竖向应力施加后，让试样充分固结。固结完成后，再进行快速剪切，其剪切速率与快剪相同。其固快指标为ccq、?cq。 （3）慢剪：竖向应力施加后，允许试样排水固结。待固结完成后，施加水平剪应力，剪切速率放慢，使试样在剪切过程中有充分的时间产生体积变形和排水（对剪胀性土为吸水）。其慢剪强度指标为cs、?s。;3、不同土类的试验;4、直剪试验的优缺点;二、三轴试验;;;?3;强度包线;固结排水试验（CD试验） （1）施加围压??后，打开排水阀门充分固结，超静孔隙水压力完全消散； （2）打开排水阀门，慢慢施加?????以便充分排水，避免产生超静孔压;固结排水试验（CD试验） Consolidated Drained shear test (CD) 抗剪强度指标： cd ?d （c? ??）;优点： 1 应力状态和应力路径明确； 2 排水条件清楚，可控制； 3 可量测孔隙水压力 4 破坏面不是人为固定的。;6、饱和粘性土的抗剪强度;（2）固结不排水抗剪强度;（3）固结排水抗剪强度;同一种土不同排水条件下的试验结果对比;;三、真三轴试验;四、无侧限抗压强度试验;五、十字板剪切试验——适用于饱和软粘土;六、抗剪强度指标的选择;;第四节 孔隙应力系数 及土的剪胀性;一、孔隙应力系数