土力学-5土的抗碱强度.ppt

§5.1 土的抗剪强度概述 §5.2 抗剪强度的测定方法 §5.3 孔隙压力系数 §5.4 抗剪强度指标 §5.5 应力路径 §5.1 土的抗剪强度概述 土的抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力 在一坐标图上，应力圆顶点的坐标为 ，若将 、 作为纵横坐标，并在坐标图上，分别点绘常规三轴压缩试验过程中各个莫尔圆应力顶点的坐标值，各点的连线即为三轴试验在 - 坐标上的应力路径表达形式。 无侧限抗压强度试验是三轴剪切试验的特例，对试样不施加周围压力，即?3=0，只施加轴向压力直至发生破坏，试样在无侧限压力条件下，剪切破坏时试样承受的最大轴向压力qu，称为无侧限抗压强度。 根据试验结果只能作出一个极限应力圆（?3=0，?1=qu）。因此对一般粘性土，无法作出强度包线。 ? ? qu cu ?u=0 说明：对于饱和软粘土，根据三轴不排水剪试验成果，其强度包线近似于一水平线，即?u=0，因此无侧限抗压强度试验适用于测定饱和软粘土的不排水强度。 无侧限抗压强度试验仪器构造简单，操作方便，可代替三轴试验测定饱和软粘土的不排水强度。 灵敏度 粘性土的原状土无侧限抗压强度与原土结构完全破坏的重塑土的无侧限抗压强度的比值。 反映土的结构受挠动对强度的影响程度 根据灵敏度将饱和粘性土分类： 低灵敏度土 1St≤2 中灵敏度土 2 St≤4 高灵敏度土 St4 四、十字板剪切试验 适用于现场测定饱和粘性土的不排水强度，尤其适用于均匀的饱和软粘土 柱体上下平面的抗剪强度产生的抗扭力矩 柱体侧面剪应力产生的抗扭力矩 5.3 孔隙应力系数 斯肯普顿1954年根据三轴压缩试验的结果，首先提出孔隙压力系数的概念，并用以表示土中孔隙压力的大小。 不排水剪试验中的孔隙水压力 孔隙应力系数B 定义：当试样在不排水条件下受到各向相等压力增量时，产生的孔隙应力增量与压力增量之比定义为孔隙应力系数。 B反映土体在各向相等压力作用下，孔隙应力变化情况的指标，也是反映土体饱和程度的指标。 B=1 饱和土的不固结不排水试验试验中，试样在周围压力增量下将不发生竖向和侧向变形，这时的周围压力增量完全由孔隙水承担。 B=0 土完全干燥，周围压力增量完全由土骨架承担。 0B1 非饱和土，孔隙中流体的压缩性与土骨架的压缩性为一个量级，饱和度越大，B越接近于1。 定义：当试样在轴向应力增量作用时，产生的孔隙水应力为为△u2 ,A为偏应力增量作用下的孔隙压力系数。 综合反映主应力差作用下孔隙水应力变化的一个指标 孔隙应力系数A 三轴试验根据试样的固结和排水条件不同，可分为不固结不排水剪（UU）、固结不排水剪（CU）、固结排水剪（CD）。分别对应于直剪试验的快剪、固结快剪、和慢剪试验。 5.4 土的抗剪强度指标 一、不同固结和排水条件下的抗剪强度指标 1.不固结不排水剪（UU） 三轴试验：施加周围压力?3、轴向压力△?直至剪破的整个过程都关闭排水阀门，不允许试样排水固结 。 直剪试验：通过试验加荷的快慢来实现是否排水。使试样在3～5min之内剪破，称之为快剪。 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 △? △? 关闭排水阀 有效应力圆 总应力圆 ?u=0 B C cu ? ? uA A ? 3A ? 1A 饱和粘性土在三组?3下的不排水剪试验得到A、B、C三个不同?3作用下破坏时的总应力圆。 试验表明：虽然三个试样的周围压力?3不同，但破坏时的主应力差相等，三个极限应力圆的直径相等，因而强度包线是一条水平线。三个试样只能得到一个有效应力圆 。 抗剪强度指标为cu、?u 2. 固结不排水剪（CU） 三轴试验：施加周围压力?3时打开排水阀门，试样完全排水固结，孔隙水压力完全消散。然后关闭排水阀门，再施加轴向压力增量△?，使试样在不排水条件下剪切破坏。 直剪试验：剪切前试样在垂直荷载下充分固结，剪切时速率较快，使土样在剪切过程中不排水，这种剪切方法为称固结快剪。 ? ? ccu c ? ?cu ?? A B C 固结不排水剪试验得到A、B、C三个不同?3作用下破坏时的总应力圆，由总应力圆强度包线确定固结不排水剪总应力强度指标ccu、? cu 将总应力圆在水平轴上左移uf得到相应的有效应力圆，按有效应力圆强度包线可确定c ?、? ? 3. 固结排水剪（CD） 三轴试验：试样在周围压力?3作用下排水固结，再缓慢施加轴向压力增量△?，直至剪破，整个试验过程中打开排水阀门，始终保持试样的孔隙水压力为零。 直剪试验：试样在垂直压力下固结稳定，再以缓慢的速率施加水平剪力