土的抗剪强度与特殊性土.doc

第七讲　土的抗剪强度和特殊性土 一、内容提要：本讲主要讲述①土的抗剪强度、土中一点的应力状态、库仑定律、土的极限平衡条件、内摩擦角、粘聚力直剪试验及其适用条件、三轴试验、总应力法、有效应力法；②软土、黄土、膨胀土、红粘土、盐渍土、冻土、填土； 二、重点、难点：土的抗剪强度、土的极限平衡条件、三轴试验；各种特殊性土的工程特性 三、内容讲解： 第一节? 土的抗剪强度 土的抗剪强度是指土体对于外荷载所产生的剪应力的极限抵抗能力。在外荷载作用下，土体中将产生剪应力和剪切变形，当土中某点由外力所产生的剪应力达到土的抗剪强度时，土就沿着剪应力作用方向产生相对滑动，该点便发生剪切破坏。工程实践和室内试验都证实了土是由于受剪而产生破坏，剪切破坏是土体强度破坏的重要特点，因此，土的强度问题实质上就是土的抗剪强度问题。 【例题1】当土中某点由外力所产生的剪应力达到土的抗剪强度时，该点便发生剪切破坏，此时土产生相对滑动的方向为（　　　　）。 答案：A 【例题2】土的强度问题实质上是指土的（　　　　）问题。 A.　抗压强度B.　抗拉强度C.　抗剪强度D.　抗疲劳强度 答案：C 一、土的强度理论与强度指标(一)抗剪强度的库仑定律1776年，法国学者库仑(C。A。Coulomb)提出了土的抗剪强度表达形式：  【例题3】抗剪强度的库仑公式为（　　）。 答案：B ??? (二)土的强度理论与极限平衡条件 1.土中一点的应力状态  2.　摩尔—库仑强度理论 在一定的压力范围内，土的抗剪强度可用库仑公式表示，当土体中某点的任一平面上的剪应力达到土的抗剪强度时，就认为该点已发生剪切破坏，该点也即处于极限平衡状态。土的这种强度理论称为摩尔—库仑强度理论。 【例题5】当土体中某点的任一平面上的剪应力达到土的抗剪强度时，该点处于极限平衡状态，此强度理论称为（　　　　）。 A.　摩尔强度理论　B.　库仑强度理论C.　 摩尔—库仑强度理论D.　太沙基理论答案：C 3.?土中应力与土的平衡状态 将抗剪强度包线与摩尔应力图画在同一张坐标图上，观察应力圆与抗剪强度包线之间? 的位置变化，如图15-7-2所示。随着土中应力状态的改变，应力圆与强度包线之间的位置关系将发生三种变化情况，土中也将出现相应的三种平衡状态： 1)当整个摩尔应力圆位于抗剪强度包线的下方时(圆I)，表明通过该点的任意平面上的剪应力都小于土的抗剪强度，此时该点处于稳定平衡状态，不会发生剪切破坏； 2)当摩尔应力圆与抗剪强度包线相切时(圆II)，表明在相切点所代表的平面上，剪应力正好等于土的抗剪强度，此时该点处于极限平衡状态，相应的应力圆称为极限应力圆。 3)当摩尔应力圆与抗剪强度包线相割时(圆III)，表明该点某些平面上的剪应力已超过了土的抗剪强度，此时该点已发生剪切破坏(由于此时地基应力将发生重分布，事实上该应力圆所代表的应力状态并不存在)； 【例题6】根据图15-7-2进行分析，当整个摩尔应力圆位于抗剪强度包线的下方时(圆I)时，表明土中的某应力点处于（　　　　）。 A.　稳定平衡状态B.　极限平衡状态C.　剪切破坏答案：A 【例题7】随着土中应力状态的改变，土中将出现三种平衡状态，其中不包括（　　　）。 ? A．稳定平衡状态B．极限平衡状态C．剪切破坏D．劈裂破坏　 答案：D 4.　土的极限平衡条件 根据极限应力圆与抗剪强度包线之间的几何关系，可以建立土中主应力表示的土的极限平衡条件。设土体中某点剪切破坏时的破裂面与大主应力的作用面成a角，该点处于极限平衡状态时的摩尔圆与抗剪强度包线相切于A点，如图15-7-3所示。将抗剪强度线延长与轴相交于B点，由直角三角形ABO1可知： 5. 土的极限平衡条件的应用  采用应力圆与抗剪强度包络线相互位置关系来评判的图解法也可以得到相同的结果。? 二、土的抗剪强度指标的试验方法 1.　直接剪切试验 直剪试验所使用的仪器称为直剪仪，按加荷方式的不同，直剪仪可分为应变控制式和应力控制式两种。前者是以等速水平推动试样产生位移并测定相应的剪应力；后者则是对试样分级施加水平剪应力，同时测定相应的位移。我国目前普遍采用的是应变控制式直剪仪，该仪器的主要部件由固定的上盒和活动的下盒组成，试样放在盒内上下两块透水石之间。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法向应力 ，然后等速推动下盒，使试样在沿上下盒之间的水平面上受剪直至破坏，剪应力 的大小可借助与上盒接触的量力环测定。试验时对同一种土取3～4个试样，分别在不同的法向应力不剪切破坏，可将试验结果绘制成抗剪强度f 与法向应力 之间的关系。大量的试验结果表明，对于砂性土，抗剪强度与法向应力之间的关系是一条通过原点的直线，该直线与横轴的夹角为内摩擦角 ；对于粘