土力学-第七章土的抗剪强度.ppt

7.6 应力路径在强度问题中的应用 　加荷方法不同，应力路径也不同，在三轴压缩试验中，如果保持?3不变，逐步增加?1，最大剪应力面上的应力路径AB线，如保持?1 不变，逐渐减少?3，则应力路径为AC线。 Ｋf线和Ｋf ’线 　　总应力和有效应力表示的极限应力圆顶点的连线。 应力路径 　　表示总应力变化的总应力路径；表示有效应力变化的有效应力路径。 Ｋf（Ｋf’）线和τf线之间的关系 7.6 应力路径在强度问题中的应用 Ｋf线和τf线之间的关系 总应力表示 有效应力表示 第7章　土的抗剪强度 【例7-1】某正常固结饱和粘性土试样在三轴仪中进行固结不排水实验，施加周围压力?3 =200 kPa，试件破坏时主应力差?1-?3=280 kPa，如果破坏面与水平面的夹角αf= 57°，（1）试求破坏面上的法向应力和剪应力以及试件中的最大剪应力。 （2）测得孔隙水压力uf=180 kPa，测得c’=80 kPa，?’= 24°，试说明为什么试样的破坏面发生在αf= 57°的平面而不发生在最大剪应力的作用面上？ 第7章　土的抗剪强度 ? f 2? f ?3 ?1 A ? ? ?max 【解答】 总应力法 破坏面上的法向应力和剪应力为 最大剪应力发生在?=45°的平面上，为： （1） 破坏面上的法向应力和抗剪强度为 第7章　土的抗剪强度 【解答】 有效应力法 最大剪应力?=45°的平面上 （2） 因此在?f=57°的平面上,τf=τ=128kPa，故在该面上剪切破坏 ? f 2? f ?3 ?1 c ? A ? ? ?max 因此在?=45°的平面 上,τfτ=140kPa， 故在该面上不发生剪 切破坏 7.1 概述 7.2 土的抗剪强度理论 7.3 土的抗剪强度试验 7.4 三轴压缩试验中的孔隙压力系数 7.5 饱和粘性土的抗剪强度 7.6 应力路径在强度问题中的应用 7.7 无粘性土的抗剪强度 第7章　土的抗剪强度 7.7 无粘性土的抗剪强度 砂土受剪时的应力—应变关系和体积变化 紧砂 松砂 松砂 紧砂 σ1-σ3 ε ε ΔV -ΔV 　密实的紧砂初始孔隙比较小，其应力－应变关系有明显的峰值，超过峰值后，随应变的增加应力逐步降低，呈应变软化型，体积变化是开始稍有减少，继而增加（剪胀）。　　 　　松砂的强度随轴向应变的增加而增大，应力－应变呈应变硬化型，其体积减少（剪缩）。 　对于同一种土，紧砂和松砂的强度最终趋向同一值。在高围压下，不论砂土的松紧如何，受剪时都将剪缩。 　　在同一压力下进行剪切试验，可以得出初始孔隙比e0与体积变化Δv/v之间的关系，相对于体积变化为0的初始孔隙比称为临界孔隙比ecr。 e0 ecr ΔV/V 7.7 无粘性土的抗剪强度 　当饱和松砂受动荷载作用（如地震），由于孔隙水来不及排出，孔隙水压力不断增加，就有可能使有效应力降低为0，因而使砂土完全失去抗剪强度，这种现象称为砂土的液化。　　 e0 ecr ΔV/V 　无粘性土的抗剪强度决定于有效法向应力和内摩擦角。 　密实砂土的内摩擦角与初始孔隙比、土粒表面的粗糙度以及颗粒级配等因素有关。初始孔隙比小、土粒表面粗糙，级配良好的砂土其内摩擦角较大。 　近年来的研究表明，无粘性土的强度还受各向异性、试样的沉积方法、应力历史等因素影响。 * * * * 7.3 土的抗剪强度试验 7.3.1 直接剪切试验 在不同的垂直压力?（一般取100、200、300、400）下进行剪切试验，得相应的抗剪强度τf，绘制τf -? 曲线，得该土的抗剪强度包线。 对于无粘性土，直线通过原点。 7.3 土的抗剪强度试验 7.3.1 直接剪切试验 快剪试验：是在试样施加竖向压力后，立即快速（0.02mm/min）施加水平剪应力使试样剪切。 固结快剪试验：是允许试样在竖向压力下排水，待固结稳定后，再快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。 慢剪试验：是允许试样在竖向压力下排水，待固结稳定后，则以缓慢的速率施加水平剪应力使试样剪切。 7.3 土的抗剪强度试验 7.3.1 直接剪切试验 直剪试验优缺点 优点：仪器构造简单，试样的制备和安装方便，易于操作 缺点： ①剪切破坏面固定为上下盒之间的水平面不符合实际情况，不一定是土样的最薄弱面。 ②剪切面上剪应力分布不均匀，土样剪切破坏时先从边缘开始，在边缘发生应力集中现象。 ③剪切过程中试样剪切面积逐渐减小，而在计算抗剪强度时却是按土样的原截面积计算的。 ④试验中不能严格控制排水条件，不能量测土样的孔隙水压力，在进行不排水剪切时，试件仍有可能排水，因此快剪试验和固结快剪试验仅适用于渗透