第2章 土的抗剪强度.ppt

第2章 土的抗剪强度 加拿大特朗斯康谷仓：概况：1911年动工，1913年完工，自重20000T。1913年9月装谷物，10月17日装了31822Ｔ谷物时，1小时竖向沉降达30.5cm，24小时倾斜26°53，西端下沉7.32m，东端上抬1.52m，上部钢混筒仓完好无损 2.1库仑公式 砂土库仑公式 粘土库仑公式 抗剪强度的来源 1 无粘性土 ：滑动摩擦 咬合摩擦 2粘性土：内摩擦力 范德华力 粘聚力 库仑力 天然胶结力 无粘性土的抗剪强度取决于颗粒间的磨擦阻力，它包括土颗粒间滑动磨擦阻力和土颗粒表面凸凹不平所形成的机械咬合力，其大小取决于颗粒大小、级配状况、密实度、颗粒形状以及粗糙程度等因素。 粘聚力C:是土粒间胶结作用和各种物理化学键作用的结果，其大小与土矿物成份、压密程度有关。粘聚力分为原始粘聚力和固化粘聚力。原始粘聚力是由土颗粒之间的分子引力形成。它随土的压密、土颗粒间的距离减少而增大。固化粘聚力是由土中化合物的胶结作用形成，随胶结物的结晶和硬化而增强。如果土的结构破坏，这部分粘聚力即丧失，而且不能恢复，故在基础施工时，应尽可能不扰动地基土的结构。 影响抗剪强度的因素 1土的物理化学作用的影响 土的矿物成份 土的颗粒形状和级配 土的原始密度 土的含水率 土的结构 2 孔隙水压力的影响 只有作用在土颗粒骨架上的有效应力才能产生内摩擦力 土的极限平衡条件 无粘性土极限平衡条件 粘性土的极限平衡条件 土的极限平衡条件 土的极限平衡条件 2.2确定强度指标的试验 测定土抗剪强度指标的试验称为剪切试验 按照常用的试验仪器将剪切试验分为 直接剪切试验 三轴压缩试验 无侧限抗压强度试验 十字板剪切试验 近似模拟 直接剪切试验 直接剪切试验 直接剪切试验 直接剪切试验 直接剪切试验 直接剪切试验 直接剪切试验 直接剪切试验 直接剪切试验 在直剪试验过程中，不能量测孔隙水应力，也不能控制排水，所以只能以总应力法来表示土的抗剪强度。但是为了考虑固结程度和排水条件对抗剪强度的影响，根据加荷速率的快慢可将之间试验划分为 快剪 固结快剪 慢剪 直接剪切试验 直接剪切试验 直剪试验的缺点 剪切破坏面固定为上下盒之间的水平面 试验中的排水程度靠试验速度的快慢控制 由于上下土盒的错动，剪切过程中试样的有效面积减小，使试样中的应力分布不均匀，主应力方向发生变化，当剪切变形较大时这一缺陷表现更为突出 三轴压缩试验 三轴压缩试验直接量测的是试样在不同恒定周围压力下的抗压强度，然后利用莫尔－库仑破坏理论间接推求土的抗剪强度。 三轴压缩试验 三轴压缩试验 三轴压缩试验 三轴压缩试验 三轴压缩试验 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。 结果比较： ζ UU ζ CU ζCD 三轴压缩试验 剪切破坏有效应力 无侧限抗压强度试验 三轴压缩试验当周围压力为零时即为无侧限试验条件，此时只有轴向压力，所以也称单轴压缩试验。 由于试样的侧向压力为零，在轴向受压时，其侧向变形不受限制，故又称无侧限压缩试验。 由于试样是在轴向压缩的条件下破坏的，因此把这种情况下土能承受的最大轴向压力称为无侧限抗压强度，以qu表示 无侧限抗压强度试验 无侧限抗压强度试验 原位十字板剪切试验 原位十字板剪切试验是一种利用十字板剪切仪在现场测定土的抗剪强度的方法。这种方法适用于在现场测定饱和粘性土的原位不排水强度，特别适用于均匀的饱和软粘土。 原位十字板剪切试验 原位十字板剪切试验 正常固结土－UU试验 正常固结土－UU试验 正常固结土－CU试验 正常固结土－CU试验 正常固结土－CD试验 正常固结土－CD试验 三种试验结果的对比 粘土的残余强度 粘土的残余强度 粘土的残余强度与它的应力历史无关 在大位移下超固结粘土的强度降低幅度比正常固结粘土的大 残余强度线为通过坐标原点的直线 粘土的结构性与触变性 粘土的强度随着其结构的改变而发生变化的特性称为土的结构性 某些在含水率不变的条件下使其原有结构受彻底扰动的粘土，称为重塑土 在含水率不变的条件下粘土因重塑而软化（强度降低），软化后又随静置时间的延长而硬化（强度增长）的这种性质称为粘土的触变性。 土的灵敏度是指粘土在未扰动状态下的无侧限抗压强度与其重塑后立即进行试验的无侧限抗压强度之比值。 砂性土的剪切性状 砂土的抗剪强度受密度、颗粒