土的抗剪强度3.ppt

五、例题分析 【例】地基中某一单元土体上的大主应力为430kPa，小主应力为200kPa。通过试验测得土的抗剪强度指标c=15 kPa，? =20o。试问①该单元土体处于何种状态？②单元土体最大剪应力出现在哪个面上，是否会沿剪应力最大的面发生剪破？ 【解答】 已知?1=430kPa，?3=200kPa，c=15kPa，? =20o 1.计算法 计算结果表明：?1f大于该单元土体实际大主应力?1，实际应力圆半径小于极限应力圆半径，所以，该单元土体处于弹性平衡状态 计算结果表明：? 3f小于该单元土体实际小主应力? 3，实际应力圆半径小于极限应力圆半径 ，所以，该单元土体处于弹性平衡状态 在剪切面上 库仑定律 由于ττf ，所以，该单元土体处于弹性平衡状态 2.图解法 ? ? ? c ?1 ?1f ?3f 实际应力圆 极限应力圆 最大剪应力与主应力作用面成45o 最大剪应力面上的法向应力 库仑定律 最大剪应力面上ττf ，所以，不会沿剪应力最大的面发生破坏 τmax 土的 抗剪强度试验 一、室内试验 二、野外试验 直剪试验、三轴试验等 制样（重塑土）或现场取样 缺点：扰动 优点：应力条件清楚，易重复 十字板扭剪试验、旁压试验等 原位试验 缺点：应力条件不易掌握 优点：原状土的原位强度 一、直接剪切试验（室内试验） 试验仪器：直剪仪（应力控制式，应变控制式） 土的抗剪强度试验 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。 ? ? ? ? 一、直剪试验 土样 剪前施加在试样顶面上的竖向压力为剪破面上的法向应力?，剪应力由剪切力除以试样面积： 一、直接剪切试验（室内试验） 1、试验过程：试验时，由杠杆系统通过加压活塞和透水石对试样施加某一垂直压力?，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接触面上产生剪切变形，直至破坏，剪应力的大小可借助与土盒接触的量力环的变形值计算确定。 在法向应力?作用下，得到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 4mm a b 剪切位移△l (0.01mm) 剪应力?（kPa) 1 2 一、直接剪切试验（室内试验） 2、抗剪强度指标的选取 对硬黏土和密砂，曲线出现剪应力峰值，峰后强度随剪切位移增大而减小，称为应变软化现象，取峰值强度（a点）作为抗剪强度 对软黏土和松砂，曲线不出现剪应力峰值，强度随剪切位移增大而增大，称为应变硬化现象，此时应按某一剪切位移值（一般4mm）作为抗剪破坏强度控制点（b点） P S T A σ = 100KPa ? S σ = 200KPa σ = 300KPa ? ? O c ? 3、试验结果的整理 一、直接剪切试验（室内试验） 对对同一种土至少取4个重度和含水量相同的试样，分别在不同垂直压力?下剪切破坏，一般可取垂直压力为100、200、300、400 kPa，将试验结果绘制抗剪强度τf 和垂直压力? 之间关系曲线。 在不同的垂直压力?下进行剪切试验，得相应的抗剪强度τf，绘制τf -? 曲线，得该土的抗剪强度包线 3、试验结果的整理 通过控制剪切速率来近似模拟排水条件 （1） 快剪： 施加正应力后立即快速(0.02mm/ 分)施加水平剪应力，以保证无超静孔 压力产生 （2）固结快剪 施加正应力-充分固结后，快速施 加水平剪应力使试样剪切破坏。 （3）慢剪 施加正应力土体充分固结后，缓 慢施加水平剪应力使试样剪切破坏。 P S T A 一、直接剪切试验（室内试验） 4、直减试验类型 5、直剪试验优缺点 优点：仪器构造简单，试样的制备和安装方便，易于操作 缺点： ①剪切破坏面固定为上下盒之间的水平面不符合实际情况，不一定是土样的最薄弱面。 ②剪切面上的剪应力分布不均匀，剪切破坏开始于边缘，在边缘发生应力集中现象。 ③下盒的错动，剪切过程中试样剪切面积逐渐减小，计算时却还用原截面积。 ④试验中不能严格控制排水条件，对透水性强的土尤为突出，不能量测土样的孔隙水压力。 一、直接剪切试验（室内试验） 二、三轴压缩试验 第三节 土的抗剪强度试验 三轴压缩试验也称三轴剪切试验，是测定土抗剪强度的一 种较为完善的方法。三轴压缩仪由压力室、轴向加荷系统、施加围压系统、孔隙水压力量测系统等组成。 应变控制式三轴仪：压力室，量测系统 二、三轴压缩试验 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 二、