第八章土的抗剪强度.ppt

第八章　土的抗剪强度 一、直剪试验及库仑定律 2、直剪按排水条件分快剪（不排水剪）固结快剪（固结不排水剪）慢剪（排水剪） 2、取样要求： 第二节 土的强度理论 土处于极限平衡状态下时 第二节 土的抗剪指标测定方法 2、试验原理 4、直剪试验优缺点 二、三轴压缩试验 ２、三轴压缩仪的试验装置 * 学习要求： 1. 掌握抗剪强度公式，熟悉抗剪强度的影响因素； 2．掌握摩尔-库仑抗剪强度理论和极限平衡理论； 3．掌握抗剪强度指标的测定方法； 4．掌握不同固结和排水条件下土的抗剪强度指标的意义； 一、 概述 土的强度是指一部分土体相对于另一部分土体滑动时的抵抗力，实质上就是土体与土体之间的摩擦力。 土的抗剪强度，首先决定于它本身的性质，即土的组成，土的状态和土的结构，这些性质又与它形成的环境和应力历史等因素有关；其次还决定于它当前所受的应力状态。 滑动面 滑前边坡 原地面 图８-1 土坡滑动 图８-2 地基失稳 土的强度问题实质上是土的抗剪强度 （一）直剪试验原理 1、试验装置 A P F t s 2 2 2 1 1 1 f f P P t s 试验时，在传压板上加P，然后在下盒施加水平剪力F，测得土样发生剪切破坏时的剪应力值即为t f （1）、快剪（不排水剪） 这种试验方法要求在剪切过程中土的含水量不变，因此，无论加垂直压力或水平剪力，都必须迅速进行，不让孔隙水排出。 适用范围：加荷速率快，排水条件差，如斜坡的稳定性、厚度很大的饱和粘土地基等。 （2）、固结快剪（固结不排水剪） 试样在垂直压力下排水固结稳定后，迅速施加水平剪力，以保持土样的含水量在剪切前后基本不变。 试用范围：一般建筑物地基的稳定性，施工期间具有一定的固结作用。 （3）、慢剪（排水剪） 土样的上、下两面均为透水石，以利排水，土样在垂直压力作用下，待充分排水固结达稳定后，再缓慢施加水平剪力，使剪力作用也充分排水固结，直至土样破坏。 适用范围：加荷速率慢，排水条件好，施工期长，如透水性较好的低塑性土以及再软弱饱和土层上的高填方分层控制填筑等等。 用环刀取，环刀面积不小于30cm2，环刀高度不小于2cm，同一土样至少切取4个试样。 3、试验方法 （1）快剪（q）：试样在垂直压力施加后立即进行快速剪切，试验全过程都不许有排水现象产生。 （2）固结快剪（Cq）：试样在垂直压力下经过一定程度的排水固结后，再进行快速剪切。 （3）慢剪（S）：试样在垂直压力排水固结后慢慢的进行剪切，剪切过程中孔隙水可自由排出。 试验结果：一般情况下，快剪所得的值最小，慢剪所得的值最大，固结快剪居中。 无粘性土 粘性土 4、成果分析： 用同一土试样切取不少于四个试样进行不同垂直压力作用下的剪切试验后，用相同的比例尺在坐标纸上绘制抗剪强度与垂直压力P的相关直线，直线交轴的截距即为土的内聚力c，直线倾斜角即为土的内摩擦角，相关直线可用图解法或最小二乘法确定。 莫尔—库仑强度理论 1910年莫尔(Mohr)提出材料的破坏是剪切破坏，当任一平面上的剪应力等于材料的抗剪强度时该点就发生破坏，并提出在破坏面上的剪应力τf 是该面上法向应力? 的函数，即τf ＝f (?) 这个函数在τf ～ ? 坐标中是一条曲线，称为莫尔包线(或称为抗剪强度包线)，莫尔包线表示材料受到不同应力作用达到极限状态时、滑动面上法向应力?与剪应力τf的关系。理论分析和实验都证明，莫尔理论对土比较合适，土的莫尔包线通常近似地用直线代替，该直线方程就是库仑公式。由库伦公式表示莫尔包线的强度理论称为莫尔—库仑强度理论。 ●当土体中任意一点在某一平面上的剪应力达到土的抗剪强度时，就发生剪切 破坏。即土体处于极限平衡状态，根据莫尔—库伦理论、和莫尔应力圆可得到土体中一点的剪切破坏条件，即土的极限平衡条件。 ●极限平衡状态时，大、小主应力之间的关系，称为莫尔—库仑破坏准则。 ●将抗剪强度包线与莫尔应力圆画在同一张坐标图上。它们之间的关系有以下三种情况。 Ⅰ稳定状态 Ⅱ极限平衡状态 Ⅲ不可能状态 抗剪强度 剪应力 莫尔圆与抗剪强度之间的关系 τ＝τf 四、 莫尔—库仑破坏准则 ——极限平衡条件 （1）库伦公式基本形式（总应力抗剪强度公式） 式中 ——剪切破坏面上的剪应力，即土的抗剪强度 ——破坏面上的法向应力 ——土的粘聚力，对于无粘性土， ——土的内摩擦角 * 称为抗剪强度指标，同一种土，它们与试验方法有关 （2）有效应力抗剪强度公式 式中