第章__土的抗剪强度.ppt

第七章 土的抗剪强度 第一节 概述 一、抗剪强度的意义 二、土的破坏形式和机理 土的破坏形式： 破坏机理： 第一节 土的强度理论 一 、直剪试验 二、库仑（Coulomb）公式 抗剪强度的来源 1. 摩擦力：剪切面土粒间表面的粗糙所产生的摩擦或土粒间互相嵌入所产生的咬合力. 抗剪强度的影响因素 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 三、摩尔—库仑强度理论 1、材料的破坏是剪切破坏； 极限平衡条件 粘性土： 无粘性土： cu = qu/2 cu qu = ?? ? ? 3.无侧限压缩试验：?3 =0的不排水试验 4 十字板剪切试验 一般适用于测定软粘土的不排水强度指标； 钻孔到指定的土层，插入十字形的探头； 通过施加的扭矩计算土的抗剪强度 时： M1 H D M2 * * 例一：加拿大特朗斯康谷仓 例二：香港宝成大厦的倒塌 m m τ τf 剪切破坏 试验成果 粘性土 砂性土 砂土： 粘性土： c:土的粘聚力 ?:土的内摩擦角 土的强度指标 2. 粘聚力：由土粒之间的胶结作用和电分子引力等因素形成 提问: 土的抗剪强度是不是一个定值? σ τf 摩尔-库仑理论 2、破坏面上的抗剪强度τf是 该法向应力σ的函数，即 τf =σtanφ+c 3、当土中一点τ=τf时，该点处于极限平衡状态。 (重点难点) ?3 ?3 ?1 ?1 ? ? ? ?3 ?1 ? dscos? dssin ? 土中一点的应力状态 应力摩尔圆 2α σ τ σ3 σ1 σ τ o1 o 圆心坐标[1/2(?1 +?3 )，0] 应力圆半径r＝1/2(?1－?3 ) 斜面上的应力 不同状态时的摩尔圆 σ τ/ τf 应力圆与强度线相离： ττf 应力圆与强度线相切： τ=τf 应力圆与强度线相割： ττf 极限应力圆 莫尔－库仑破坏准则 ?3 ?1 c ? 2? f A ? ?/ ?f cctg? 1/2(?1 +?3 ) o1 o 在△ABO1中 B (极限平衡条件) o1 ?3 ?1 c ? 2? f A ? ? o B 土体处于极限平衡状态时， 破坏面与大主应力作用面的夹角为? f 提问：剪切破坏面为什么不是剪应力最大的平面？ 【例】地基中某一点所受的大主应力为600kPa，小主应力为280kPa。通过试验测得土的抗剪强度指标c=15 kPa，? =20o。试判断该处土体处于何种状态？ 【解答】： 已知?1=600kPa，?3=280kPa，c=15kPa，? =20o 614 计算结果表明：?1f 大于该点土体实际大主应力?1，即 实际应力圆半径小于极限应力圆半径，所以，该点处于 弹性平衡状态 ⑴ 273 计算结果表明：? 3f小于该单元土体实际小主应力? 3， 实际应力圆半径小于极限应力圆半径 ，所以，该单元 土体处于弹性平衡状态 在剪切面上 385.3 150 库仑定律 由于ττf ，所以，该单元土体处于弹性平衡状态 ⑵ ⑶ 155 P S T A ? ? O c ? §7.3土的抗剪强度试验 1. 直剪试验 S T 1. 固结慢剪： 2. 固结快剪 3. 快剪 1. 直剪试验 P S T A 试样 压力室 压力水 排水管 阀门 轴向加压杆 有机玻璃罩 橡皮膜 透水石 顶帽 2. 三轴压缩试验 （1）试验方法 σ1 σ1 σ1 σ1 σ3 σ3 σ1 σ1 强度包线 c ? ? ? （2）抗剪强度曲线 σ1 σ3 （3）试验类型 不固结不排水试验（UU试验） cu 、?u 固结不排水试验（CU试验） ccu 、?cu 固结排水试验（CD试验） cd 、?d ?u =0 , cu, 并且有效应力摩尔圆是唯一的 饱和试样的不排水强度指标 ? ? cu 3.无侧限压缩试验： ?3 =0的不排水试验 *