土的排水与不排水强度.ppt

4.4 砂土的排水和不排水强度 4.5 黏土的排水与不排水强度 复习 有效应力原理的推导(2) 孔隙水压力系数 孔隙应力系数定义 1、轴对称三维应力状态 增量形式： （1）等向压缩应力状态——孔隙应力系数B 孔隙应力系数B：表示单位周围压力增量所引起的孔隙应力增量 考虑土的剪胀性，A.W.Skempton引入经验系数A代替1/3 对于非完全饱和土，B1，而且随应力水平而变化，故： 不同固结和排水条件的三轴试验中，孔隙应力增量是不同的。 以饱和土为例： UU试验： 4.4 砂土的排水和不排水强度 4.4 砂土的排水和不排水强度 4.5 黏土的排水与不排水强度 1. 饱和黏土的排水试验CD 2. 饱和黏土的三轴固结不排水试验CU 3. 固结不排水试验（CU）确定的强度指标 4. 黏土的不固结不排水试验（UU） 5. 排水和不排水强度指标的工程应用 6. 非饱和土的强度与强度理论 三轴排水与不排水试验 不固结不排水(UU)： unconsolidated undrained 固结不排水(CU)： consolidated undrained 固结排水(CD)： consolidated drained 2. 饱和黏土的三轴固结不排水试验CU 正常固结土－剪缩（正孔压）；超固结土－剪胀（负孔压） 5 . 排水和不排水强度指标的工程应用（1） 有效应力强度指标(CD) ①对于砂土，在一般加载的速率下，用有效应力强度指标进行分析——CD。 ②对于黏性土，如果在计算中，超静孔压已经全部消散(加载很慢），或者土中的孔隙水压力可以准确地确定，也可以用有效应力强度指标。 ③有效应力强度指标可以通过排水试验或者CU+孔压量测来确定。 （2）固结不排水（CU）强度指标 （3）不排水（UU）强度指标 在原来的应力状态上，施加围压??和剪应力?????时，都不会排水，存在超静孔压。 6. 非饱和土的排水强度 Bishop非饱和土的有效应力原理及强度准则： 弗雷德伦德（D. G. Fredlund）非饱和土理论 双应力体系： 净应力（外荷有效应力） 吸力（土体内部的有效应力） 弗雷德伦德（D. G. Fredlund）非饱和土的强度准则 图4－76 天然土坡上快速填方 CU指标 (c)黏土地基上，快速施工的建筑物 (a)在软黏土地基上快速施工的填方 (b)土坝快速施工,竣工后,心墙未固结 图4－77 UU强度指标的应用 土质 排水条件 施工速度 考虑的工况 ——根据对工程情况的了解，经验判断 选择指标要考虑一下因素： 其中?是一个与土的饱和度有关的参数，一般不易确定。 * * 由于颗粒间接触点的面积很小。 图4－53 土粒的接触 饱和土的有效应力原理的推导(1)： 有效应力的定义 土颗粒之间为点接触，接触面积可以忽略?c?0。 A ? 三轴应力状态的孔压系数A与B 土体在不排水和不排气的条件下，外荷载引起的孔隙应力增量与应力增量（用总应力表示）的比值，其表征了孔隙应力对总应力变化的反映。 基本假设： 假设土体为各向同性的理想弹性体； 单元立方体的体积为V0，孔隙率为n。 等向压缩应力状态 偏差应力状态 孔隙压力系数的推导 Cs—土骨架的体积压缩系数，表示单位有效周围压力作用下土骨架的体应变； Cf—孔隙流体的体积压缩系数，表示单位孔隙压力作用下，单位体积孔隙流体的体积变化。 对于饱和土，Cf=CwCs，∴ B=1.0；( Cw-水的体积压缩系数) 对于干土， Cf=CaCs， ∴ B=0； ( Ca-空气的体积压缩系数) 对于部分饱和土 B=0~1 之间。 所以B值是可用作反映土体饱和程度的指标。 孔压系数B与饱和度Sr的关系 说明：偏差应力为轴向压力与周围压力之差 （2）偏差应力状态——孔隙应力系数A （2）偏差应力状态——孔隙应力系数A 说明：上式假设土体为弹性体。弹性体的剪应力只引起受力体的形状变化而不引起体积变化。而土并非理想弹性体，在受剪后，体积要发生膨胀或收缩，故上式系数1/3只适用于弹性体而不符合实际土体的情况。引入经验系数A代替1/3 对于饱和土，B=1 ，Δu2 =A（Δσ1-Δσ3） 饱和土的孔隙应力系数A 孔隙应力系数A——饱和土体在单位偏应力增量(?σ1-?σ3)作用下产生的孔隙水应力增量。 A值是反映土体剪胀性的重要指标。 总结：土体在轴对称三维应力增量作用下所引起的总孔隙应力增量为： 实际工程问题中求土体在剪切破坏时的孔隙压力系数Af： 对于饱和土： 孔隙应力系数A、B均可在室内常规三轴试验中通过量测土样中的孔隙应力确定。 CU试验：因试样在Δσ3作用下排水固结，Δu1=0，故Δu=Δu2=A（Δσ1-Δσ3）；