5 土的抗剪强度-2.ppt

第五节 关于土的抗剪强度影响因素的讨论 土的抗剪强度受到多种因素的影响，归纳起来，主要是土的性质(如土的颗粒组成、原始密度、粘性土的触变性等)和应力状态(如前期固结压力等)两个方面。现分述如下： ? 就粘性土而言，主要是矿物成分的影响。一般来说，粘性土的抗剪强度随着粘粒和粘土矿物含量的增加而增大，或者说随着胶体活动性的增强而增大。 就砂性土而言，主要是颗粒的形状、大小及级配的影响。一般来说，在土的颗粒级配中，粗颗粒越多、形状越不规则、表面越粗糙，则其内摩擦角越大，因而其抗剪强度也越高。 一、土的矿物成分、颗粒形状和级配的影响 含水量的增高一般将使土的抗剪强度降低。这种影响主要表现在两方面，一是水分在较粗颗粒之间起着润滑作用，使摩阻力降低；另一是粘土颗粒表面结合水膜的增厚使原始粘聚力减小。 试验研究表明，砂土在干燥状态的内摩擦角 值与饱和状态时的内摩擦角 值差别很小( ～ )，即含水量对砂土的抗剪强度的影响是很小的。 而对粘性土来说，含水量则对抗剪强度有重大影响。下图表示粘土在相同的法向应力 下的不排水抗剪强度随含水量的增高而急剧下降的情况。 二、含水量的影响 含水量对粘性土抗剪强度的影响 * * 第五章 土的抗剪强度 第一节 概 述 第二节 土的强度理论与强度指标 第三节 土的抗剪强度指标试验方法 第五节 关于土的抗剪强度影响因素的讨论 第四节 土的天然强度及其强度增长 同济大学地下建筑与工程系-梁发云 2005年11月22日 直剪试验所使用的仪器称为直剪仪。 按加荷方式的不同，直剪仪可分为应变控制式和应力控制式两种。前者是以等速水平推动试样产生位移并测定相应的剪应力；后者则是对试样分级施加水平剪应力，同时测定相应的位移。 第三节 土的抗剪强度指标试验方法 直接剪切试验 室内剪切试验 三轴压缩试验 无侧限抗压强度试验 现场剪切试验：十字板剪切试验。 试验方法 一、直接剪切试验 1. 直剪试验仪器 我国目前普遍采用的是应变控制式直剪仪。 该仪器的主要部件由固定的上盒和活动的下盒组成，试样放在盒内上下两块透水石之间。 由杠杆系统通过加压活塞和透水石对试样施加某一法向应力，然后等速推动下盒，使试样在沿上下盒之间的水平面上受剪直至破坏，剪应力的大小可借助与上盒接触的量力环测定。 直接剪切试验是测定土的抗剪强度的最简单的方法，所测定的是土样预定剪切面上的抗剪强度。试验时对同一种土取3～4个试样，分别在不同的法向应力下剪切破坏，测得对应法向应力下的抗剪强度。将试验结果绘制成抗剪强度 与法向应力 之间的关系。 试验结果表明：对于砂性土，抗剪强度与法向应力之间的关系是一条通过原点的直线，直线方程可用库仑公式表示；对于粘性土，抗剪强度与法向应力之间也基本成直线关系，该直线与横轴的夹角为内摩擦 角 ，在纵轴上的截距为粘聚力 ，直线方程可用库仑公式 表示。 2.直剪试验原理 对密实砂土、坚硬粘土等，其 ～ 曲线将出现峰值，可取峰值剪应力作为该级法向应力 下的抗剪强度 ；对松砂、软土等， ～ 曲线一般无峰值出现，可取剪切位移 ＝2mm时所对应的剪应力作为该级法向应力下的抗剪强度 。 试验结果表明，不同土性的土样在剪切试验时的剪应力 与剪切位移 关系曲线形态时有较大差异的。土样的抗剪强度应根据其 ～ 曲线形态分别确定： 3.强度取值 大量的试验和工程实践都表明，土的抗剪强度是与土受力后的排水固结状况有关，故测定强度指标的试验方法应与现场的施工加荷条件一致。 直剪试验由于其仪器构造的局限无法做到任意控制试样的排水条件，为了在直剪试验中能尽量考虑实际工程中存在的不同固结排水条件，通常采用不同加荷速率的试验方法近似的来模拟土体在受剪时的不同排水条件，由此产生了三种不同的直剪试验方法: 快剪 固结快剪 慢剪 4. 直剪试验方法分类 (1)快剪。快剪试验是对试样施加竖向压力后，立即以0.8mm/min的剪切速率快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。从加荷到土样剪坏约3～5分钟。由于剪切速率较快，可认为对于渗透系数小于10-6cm/s的粘性土在剪切过程中没有排水固结，近似模拟“不排水剪切”过程，得到的强度指标用 、 表示。 (2)固结快剪。固结快剪是对试样施加竖向压力后，让试样充分排水固结，待沉降稳定后，在0.8mm/min的剪切速率快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。固结快剪试验近似模拟“固结不排水剪切”过程，适用于渗透系数小于1