第6章(学生)ppt.pdf

第6章 土的抗剪强度 学习要求： 1. 掌握抗剪强度公式，熟悉抗剪强度的影响因素； 2．掌握摩尔-库仑抗剪强度理论和极限平衡理论； 3．掌握抗剪强度指标的测定方法； 4．掌握不同固结和排水条件下土的抗剪强度指标的意义； 基本内容： 5.1 土的强度概念与工程意义 5.2 土体强度理论 5.3 饱和粘性土的抗剪强度 6.1 土的强度概念与工程意义 ●土的抗剪强度指土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土的主要力 学性质之一。土体的破坏通常部是剪切破坏。 ●建筑物地基在外荷载作用下将产生剪应力和剪切变形，土具有 抵抗剪应力的潜在能力——剪阻力，它随着剪应力的增加而逐 渐发挥，剪阻力被完全发挥时，土就处于剪切破坏的极限状 态，此时剪应力也就到达极限，这个极限值就是～。 ●建筑物安全正常使用，要求建筑地基必须同时满足以下两条件： 第一：地基的变形条件； 第二：地基的强度条件。 ●工程事例 ★加拿大特郎斯特康谷仓倾倒事故； ★巴西的大厦倒塌事件（l=29m，b=12m，柱长21m，99根，地基 土为软弱的沼泽土。） ●土体强度问题在工程中应用 如果土体内某—部分的剪应力达到土的抗剪强度，在该部分 就开始出现剪切破坏。随着荷载的增加．剪切破坏的范围逐渐 扩大，最终在土体中形成连续的滑动面，地基发生整体剪切破 坏而丧失稳定性。 土体强度问题在工程实践中应用有以下三类： （1）地基承载力与地基稳定性问题； （2 ）挡土墙及地下结构土压力问题； （3 ）土坡稳定性问题。 6.2 土体强度理论 一、库仑公式 1773年C ．A ．库仑(Coulomb)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 τ= σtanϕ f 以后（1776年）又提出了适合粘性土的更普遍的形式： τ= c ＋σtanϕ f 式中 τ —— 土的抗剪强度，kPa f σ —— 剪切滑动面上法向总应力，kPa c —— 土的粘聚力( 内聚力) ，kPa ϕ —— 土的内摩擦角，度。 以上两式统称为库仑公式或库仑 定律，c、ϕ称为抗剪强度指标或抗 剪强度参数。 由库伦公式可知： 无粘性土的抗剪强度与剪切面上的法向应力成正比，其本质是由于土粒之间的 滑动摩擦以及凹凸面间的镶嵌作用所产生的摩阻力，其大小决定于土粒表面的粗糙 度、密实度、土颗粒的大小以及颗粒级配等因素。 粘性土的抗剪强度由两部分组成，一部分是摩擦力(与法向应力成正比) ，另—部 分是土粒之间的粘结力，它是由于粘性土颗粒之间的胶结作用和静电引力效应等因 素引起的。 大量试验表明，土的抗剪强度不仅与土的性质有关，还与试验时的排水条件、 剪切速率、应力状态和应力历史等许多因素有关。其中最重要的是试验时的排水条 件．根据K ．太沙基(Terzaghi) 的有效应力概念，土体内的剪应力仅能由土的骨架承 担，由此，土的抗剪强度应表示为剪切破坏面上法向有效应力的函数．库伦公式应 修改为： 无粘性土: ´ ´ ´ τ=σtanϕ =(σ-u) tanϕ f ´ ´ ´ ´ ´ 粘性土: τ= c ＋σtanϕ = c ＋(σ-u) tanϕ f ´ 式中 σ—— 剪切滑动面上的法向有效应力，kPa u —— 孔隙水压力， kPa ； c ´—— 土的有效粘聚力( 内聚力) ，kPa ´ ϕ —— 土的有效内摩擦角，度。