任务3-4 土的力学性质.ppt

任务3–4 土的力学性质 土的压缩性 地基沉降量计算 土的抗剪强度 不同排水条件的强度指标及测定方法 砂类土的振动液化 压缩试验 压缩仪示意图 e-p曲线 压缩性指标 1.压缩系数a 将孔隙比e与垂直压力p的对数绘制成e-logp曲线 3.压缩模量Es 1、土体的固结试验基本介绍 本试验的目的是测定试样在侧限与轴向排水条件下的变形和压力或孔隙比和压力的关系，变形和时间的关系，以便计算土的压缩系数、压缩指数、回弹指数、压缩模量、固结系数及原状土的先期固结压力等，测定项目视工程需要而定。本规程适用于饱和的粘质土，当只进行压缩试验时允许用于非饱和土。 2、标准固结试验基本操作流程 （1）首先将土样轻轻压入环刀内并整理将其切平。 （2）将带有环刀的试样小心装入护环，然后再装入固结仪容器内，这时候放上透水石和加压盖板，置于加压框下，对准加压框架的正中，安装量表。（透水石的湿度应尽量与试样保持一致）； （3）施加1kPa的预压压力，使试样与仪器上下各部分之间接触良好之后调整量表，使指针读数为零。 （4）确定需要施加的各级压力。对试样施加压力，加压等级一般为50.0、100、200、400kPa，第一级压力的大小应当视土的软硬程度而定，一般采用的是12.5、25或50。最后一级压力应大于上覆土层的400～200kPa，在每次加压后应立即调整杠杆之水平。 （5）加压后测记1h时的试样高度变化，立即施加下一级压力，逐级加压至所需压力。加最后一级压力时除测记1h时的试样变形外，还需侧记试样达到压缩稳定时的量表读数。稳定标准为每小时试样变形不超过0.005mm。 （6）试验结束后，迅速拆除仪器部件，取出带环刀的试样。（如系饱和试样，则用干滤纸吸去试样两端表面上的水，取出试样，测定试验后的含水量）。 4、土体的标准固结试验数据整理 (4)以孔隙比e为纵坐标，压力p为横坐标，绘制孔隙比与压力的关系曲线。 分层总和法 4.单向压缩分层总和法计算步骤 绘制基础中心点下地基中自重应力和附加应力分布曲线 地基沉降计算中的有关问题 例题分析 【解答】 工程中的强度问题概述 土的抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力 土的抗剪强度与极限平衡条件 库仑定律 土体抗剪强度影响因素 摩擦力(σtanφ)的两个来源 1.滑动摩擦：剪切面土粒间表面的粗糙所产生的摩擦 2.咬合摩擦：土粒间互相嵌入所产生的咬合力 粘聚力：由土粒之间的胶结作用和电分子引力等因素形成 抗剪强度影响因素 摩擦力：剪切面上的法向总应力、土的初始密度、土粒级配、土粒形状以及表面粗糙程度 粘聚力：土中矿物成分、粘粒含量、含水量以及土的结构 土中一点的应力状态 土体内一点处不同方位的截面上应力的集合（剪应力? 和法向应力?） 土的极限平衡条件 应力圆与强度线相离： 莫尔－库仑破坏准则 莫尔应力圆与库仑强度线相切的应力状态作为土的破坏准则 (目前判别土体所处状态的最常用准则) 莫尔－库仑破坏准则 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试验中不能严格控制排水条件，对透水性强的土尤为突出，不能量测土样的孔隙水压力。 ③上下盒的错动，剪切过程中试样剪切面积逐渐减小，剪切面上的剪应力分布不均匀 应变控制式三轴仪：压力室，量测系统 抗剪强度包线 分别在不同的周围压力?3作用下进行剪切，得到3～4 个不同的破坏应力圆，绘出各应力圆的公切线即为土的抗剪强度包线 十字板剪切试验 适用于现场测定饱和粘性土的不排水强度，尤其适用于均匀的饱和软粘土 排水条件与试验成果的关系 总应力强度指标与有效应力强度指标 抗剪强度指标的选用 例题分析 【例】对某种饱和粘性土做固结不排水试验，三个试样破坏时的大、小主应力和孔隙水压力列于表中，试用作图法确定土的强度指标ccu、? cu和c ?、? ? 饱和砂类土在振动时完全丧失抗剪强度而呈现类似液体状态的现象，叫做砂类土的振动液化。地震，车辆行驶、机器震动、打桩以及爆破等，都可能引起饱和砂类土的液化，其中又以地震引起的大面积砂类土液化的危害性最大，经常造成工程场地的整体失稳。因此引起国内外工程界普遍重视。 砂类土振动液化的危害 ⒈喷砂冒水。 ⒉震陷。 ⒊滑坡。 ⒋地基失稳。 判定砂类土液化可能性的方法 判定砂类土液化可能性的方法较多 防止振动液化的措施 对可能发生液化的砂土层一般可采用避开、开挖或加固等一些工程措施。当可能发生液化的范围不大时，可根据具体情况改变工程的位置，或挖除砂土层；当可能发生液化的范围较大较深时，一般