第五章、土抗剪强度及其参数确定.ppt

6 土的抗剪强度 6.1 土的抗剪强度概述 6.3.1 直接剪切试验 6.2 土的抗剪强度理论 　　无粘性土的抗剪强度与剪切面上的法向应力成正比，其本质是由于土粒之间的滑动摩擦以及凹凸面间的镶嵌作用所产生的摩阻力，其大小决定于土粒表面的粗糙度、密实度、土颗粒的大小以及颗粒级配等因素。 　　粘性土的抗剪强度由两部分组成，一部分是摩擦力(与法向应力成正比)，另—部分是土粒之间的粘结力，它是由于粘性土颗粒之间的胶结作用和静电引力效应等因素引起的。 大量试验表明，土的抗剪强度不仅与土的性质有关，还与试验时的排水条件、剪切速率、应力状态和应力历史等许多因素有关。其中最重要的是试验时的排水条件．根据K．太沙基(Terzaghi)的有效应力概念，土体内的剪应力仅能由土的骨架承担，由此，土的抗剪强度应表示为剪切破坏面上法向有效应力的函数．库仑公式应修改为： 6.2.2 莫尔—库伦强度理论及极限平衡条件 莫尔—库伦破坏准则 —— 土的极限平衡条件 破裂面、破裂角 6.3 抗剪强度指标的测定方法 　　 土的抗剪强度是土的一个重要力学性能指标．在计算承载力、评价地基的稳定性以及计算挡土墙的土压力时，都要用到土的抗剪强度指标，因此，正确地测定土的抗剪强度在工程上具有重要意义。 　　 抗剪强度的试验方法: 直接剪切试验 三轴压缩试验 实验室 无侧限抗压试验 十字板剪切试验 大型直接剪切试验 抗剪强度指标的测定方法 直接剪切试验方法： 为了近似模拟土体在现场受剪的排水条件，直接 剪切试验可分为快剪、固结快剪和慢剪： 快剪试验——在试样施加垂直压力? 后．立即快速施加水 平剪应力使试样剪切破坏。 固结快剪——在试样施加垂直压力? 后，允许试样充分排 水，待固结完成后，再快速施加水平剪应 力使试样剪切破坏。 慢剪试验——在试样施加垂直压力? 后，允许试样充分排 水，待固结完成后，以缓慢的速率施加水 平剪应力使试样剪切破坏。 直接剪切试验优缺点 直剪仪内试件的应力和应变 　 试样内的应力状态复杂，应变分布不均匀。在加剪应力以前，大主应力?1就是作用于试样上的竖向应力?n 。试件处于侧限状态，所以? 2＝?3 ＝k? 1 。加剪应力τ后，主应力的方向产生偏转，剪应力愈大，偏转角也愈大，所以试验过程中主应力的方向是不断变化的。 直剪仪内试件的应力和应变 另外，在试验资料的分析中，假定试件中的剪应力均匀分布，但事实上并非如此。当试件被剪破时，靠近剪力盒边缘的应变最大，而试件的中间部分的应变相对要小得多，剪切面附近的应变又大于试件顶部和底部的应变。所以，在剪切过程中，特别是在剪切破坏时，试件内的应力和应变，既非均匀又难确定。 三轴压缩试验 三轴压缩试验 三轴压缩试验 三轴压缩试验方法 三轴压缩试验优缺点 6.3.3 无侧限抗压强度试验 无侧限抗压强度试验 6.3.3 十字板剪切试验 6.4 饱和粘性土的抗剪强度 一、不固结不排水抗剪强度 二、固结不排水抗剪强度 　 如果试样所受到的?3 pc，属于正常固结试样；如果?3 pc，则属于超固结试样。试验结果证明，这两种不同固结状态的试样，其抗剪强度性状是不同的。 　 正常固结饱和粘性土固结不排水试验结果 超固结土的固结不排水试验结果 三、固结排水抗剪强度 例 题 　　不固结不排水试验是在施加周围压力和轴向压力直至剪切破坏的整个试验过程中都不允许排水，如果有一组饱和粘性土试件，首先在某一围压下固结至稳定．试件中的初始孔隙水压力为零，然后分别在不排水条件下施加围压和轴向压力至剪切破坏． 一般只用于测定饱和土的不排水强度 　　不排水条件下，试样在试验过程中含水量不变，体积不变。改变围压增量只能引起孔隙水压力的变化，并不会改变试样中的有效应力，各试样在剪切前的有效应力相等，因此抗剪强度不变。 　　 不固结不排水试验的“不固结”是在三轴压力室压力下不再固结．而保持试样原来的有效应力不变，如果饱和粘性土从未固结过，将是一种泥浆状土，抗剪强度也必然等于零。从天然土层中取出的试样，相当于在某一压力下