5土的抗剪强度-上海大学.ppt

5-2 土的抗剪强度理论 一 、库伦公式及抗剪强度指标 　 库伦 (Coulomb, 1773) 根据砂土的试验，将土的抗剪强度 ， 表达为滑动面上法向总应力 的函数，即 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(5 － 1) 5-2 土的抗剪强度理论 5-2 土的抗剪强度理论 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： 一般，对于粗粒土，颗粒的棱角提高了内摩擦角? 5-2 土的抗剪强度理论 土的抗剪强度有两种表达方法，一种是以总应力表示剪切破坏面上的法向应力，抗剪强度表达式即为库伦公式，称为抗剪强度总应力法，相应的 c 、 φ 称为总应力强度指标 ( 参数 ) ；另一种则以有效应力表示剪切破坏面上的法向应力，称为抗剪强度有效应力法， c’ 、 φ’ 称为有效应力强度指标 ( 参数) 。试验研究表明，土的抗剪强度取决于土粒间的有效应力，然而，由库伦公式建立的概念在应用上比较方便，许多土工问题的分析方法都还建立在这种概念的基础上，故在工程上仍沿用至今。 抗剪强度有效应力表达式： 对于砂土 对于粘性土 1、 正常固结粘土 固结不排水强度（CU） 固结不排水剪切试验的过程如图所示。 正常固结土的CU试验总强度线是如图所示一条通过坐标原点的直线，倾角为 ， 。其抗剪强度可表示为 5-7 三轴试验中土的剪切性状 固结不排水强度（CU） 若在固结不排水剪试验中量测孔隙水应力，则结果可用有效应力整理。从破坏时的总应力中减去 ,可得到相应破坏时的有效大主应力 和有效小主应力 及破坏应力圆，绘出这些破坏应力圆的包线，可得有效应力强度包线。由于正常固结土剪破时的孔隙水应力为正值，则剪破时的有效应力圆总在总应力圆的左边。有效应力强度包线也是通过坐标原点的直线，直线的倾角 大于 ， ，于是用有效应力表示的CU试验抗剪强度为 5-7 三轴试验中土的剪切性状 1、 正常固结粘土 固结排水强度（CD) 固结排水剪切试验的过程如图所示。 如图所示，由于试验过程中孔隙水应力始终保持为零，有效应力就等于外加总应力，极限总应力圆就是极限有效应力圆，因而总应力强度包线即为有效应力强度包线。CD试验中的有效应力强度指标常用 ， 表示。其强度包线是一条通过坐标原点的直线，其倾角为 ， 。于是，CD试验抗剪强度可表示为 5-7 三轴试验中土的剪切性状 1、 正常固结粘土三种结果比较 将上述三种三轴压缩试验的结果汇总 于图中。由图可见，对于同一种正常 固结的饱和粘土，当采用三种不同的 试验方法来测定其抗剪强度时，其强 度包线是不同的。其中UU试验结果是 一条水平线，CU和CD试验各是一条 通过坐标原点的直线。三种方法所得 到的强度指标间的关系是 ， 5-7 三轴试验中土的剪切性状 1、 正常固结粘土 三种试验结果比较 试验结果表明，当用有效应力表示试验结果时，三种剪切试验将得到基本相同的强度包线及十分接近的有效应力强度指标，这就意味着同一种土三种试验的试样将沿着同一平面剪破。 实测资料表明，θf通常约为60°，而粘性土的 一般在30°左右，实测的θf角接近于 ，这也是有效应力概念下的理论剪破角。 正常固结土为应变硬化型，体变多表现为剪缩。 5-5 三轴试验中土的剪切性状 2、 超固结粘土三轴试验应力－应变特性 超固结粘土三轴试验指对试样施加的围压即初始有效固结应力小于先期固结压力。其三轴试验结果出现类似于密砂的剪涨特性。CD试验试样破坏时的体积增大（膨胀）。 5-7 三轴试验中土的剪切性状 超固结土 正常固结土 超固结土 正常固结土 应力－应变曲线 CD试验体变－应变曲线 2、 超固结粘土三轴试验应力－应变特性 在UU、CU试验中，试样体积不变，试样内先出现正的孔压，随后减小。弱固结土破坏时的孔压小于正常固结土，强超固结粘土破坏时的孔压可能为负。 5-7 三轴试验中土的剪切性状 UU试验孔压－应变曲线 CU试验孔压－应变曲线 强超固结 超固结土 正常固结土 弱超固结 2、 超固结粘土三轴试验