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3土力学性质
第三章 土的力学性质;第一节 土的压缩性 ;二、 压缩实验与压密定律 ;1、土的无侧向膨胀压缩试验 ;固结仪; 试验时,通过加荷装置将压力均匀加到土样上,压力由小到大逐级增加,每级压力待压缩稳定后,再施加下一级压力。土的压缩量可通过测微表观测,并根据每级压力下的稳定变形量,计算出与各级压力相应的稳定孔隙比。 ; 若试验前试样的横截面积为A,
土样的原始高度为h0,
原始孔隙比为e0,
当加压p1后,土样的压缩量为h1,
土样的高度由h0减小到h1= h0-Δh1 ,
相应的孔隙比由e0减小到e1,
由于土样压缩时不可能发生侧向膨胀,故压缩前后的横截面积不变。在压缩过程中土粒的体积是不变的,故加压前土粒体积等于加压后土粒体积。;土粒体积:
; 通过试验,求得在各级压力pi作用下,土样压缩稳定后相应的孔隙比ei ,若纵坐标表示孔隙比e ,横坐标表示压力p ,根据压缩试验的数据,可以绘出孔隙比与压力的关系曲线,称压缩曲线,如图所示。 ;e0;压密定律;压缩模量Es;2、现场原位载荷试验 ;三、土的变形模量(E0 ) ; 土的侧膨胀系数μ是指土的无侧限条件下受压时,侧向膨胀应变εx 与竖向压缩应变εz 的比值,即 ;四、土的前期固结压力 ;确定土的前期固结压力的方法——卡萨格兰德图解法 ;超固结比R ; 某饱和粘性土样的原始高度为20mm,试样面积为3×103mm2, 原始孔隙比e0为0.606,在固结仪中做压缩试验。当压力P1=100kPa增加到P2=200kPa时,土样变形稳定后的高度相应地由19.31mm减小为18.76mm。试计算及回答:
(1)与P1及P2相对应的孔隙比e1及e2;
(2)该土的压缩系数a1-2;
(3)评价该土高、中还是低压缩性。;第二节 土的抗剪性 ;土工建筑物(如:
路堤、土坝等) ;工程中的强度问题;大阪的港口码头档土墙由于液化前倾;广州京光广场基坑塌方;龙观嘴;日本新泻1964年地震引起大面积液化;粘土地基上的某谷仓地基破坏;一、土的直剪试验与库仑定律 ;蔗厨淳凛委傣值匀究赊曼且孰绊捏粕女四蜜待疯咯胚潘笼霓羌狐痴壕卉掉3土力学性质3土力学性质;青宽挠早高骡切座褐居觉讯渝基眷苏上抿汇挣茶柳颜控坪变嘿赔旬噪糊狼3土力学性质3土力学性质;2、库仑定律;2、库仑定律 ;3.2对某土样进行直接剪切试验,在法向应力为100、200、300、400kPa时,测得其破坏时土样的最大剪切应力分别为90、122、147、180kPa。试问该土样的抗剪强度指标c、φ 为多少?
;无粘性土:
粘性土: ; 通过对土中某一点的剪应力τ及其抗剪强度τf进行比较,可以判断该点是否达到强度破坏,即:
ττf弹性平衡,安全
τ=τf极限平衡,临界状态
ττf塑性破坏
但通过一点有无数个平面,因此要全面判断该点的茳应力状态,必须求出无数个面上的剪应力再与抗剪强度比较后,方能做出判别,这在实际工作中是不可能做到的。因此,就需要用其他的标准(准则)判断。 ;土体中任一点的应力状态 ; dl - dl + dl =0
dl - dl - dl =0;然后再将两式相加,则可得:
2
+ =; 通过M点的任一平面上的法向应力与剪应力,均可用相应莫尔应力圆周上某一点的横、纵坐标值表示。如果把库仑强度线也画在同一个-坐标图中,则单元体的应力圆与强度破坏线的相互位置必然处于下列三种情况中的一种:不相交、相切和相割。如果库仑强度线与应力圆不相交,表明通过该点的任一个平面上的剪应力都小于土的抗剪强度,该点不会发生剪切破坏,土体处于弹性状态(图中的c圆);如果库仑强度线与应力圆相切,则该点某一平面上的剪应力等于抗剪强度,此时,该点处在濒于剪切破坏的极限状态,称为极限平衡状态(图中b圆);如果库仑强度线与应力圆相割,表示该点已经破坏(图中a圆),实际上这种应力状态并不存在,因为在此之前,土单元体早已沿着某一个平面剪破了。;土的极限平衡条件 ;再通过三角函数间的变换关系,最后可以得到土中某点处于极限平衡状态时主应力之间的关系式,即极限平衡条件:
或
以上是基于粘性土推导得到的极限平衡条件,对于无粘性土,由于c=0,则其极限平衡条件为:
或
;分析图中三角形ABO1的几何图形可知,剪切破坏面与主应力面之间的夹角为:
说明剪切破坏发生在与大主
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