岩土力学第五章 土抗剪强度.ppt

课件 第五章 土的抗剪强度 §1 概述 ?§2 土的抗剪强度和破坏理论 §3 土的抗剪强度试验方法 二、直剪试验 （三）无侧限压缩试验 四、十字板剪切试验——原位试验 §4 土的抗剪强度机理和影响因素 §5 土在剪切中的性状和各类抗剪强度指标 二、总应力抗剪强度指标和有效应力抗 剪强度指标 三、三轴不固结不排水剪切试验（UU）和直剪快剪试验 四、三轴固结排水试验和直剪慢剪试验 五．三轴固结不排水试验和直剪快剪试验 六．土的残余强度 七、抗剪强度指标的选用 课件 1、排水剪 密砂： →很小，收缩→膨胀 →密度降低→承受剪应力能力降低 →峰值→残余值 松砂：→剪缩→密度增大→ 稳定的应力 竖向应变 密砂 ?l 松砂 松砂 竖向应变 体积应变 增大 密砂 ?v 图3-3三轴试验应力应变曲线 课件 结论： 若两种不同密实状态的砂的组成相同，则剪应变很大时两种砂的密度和残余强度将趋于一致，对应于该密度的孔隙比，称为临界孔隙比 ，它表示土处于这种密实状态时，受剪切作用只产生剪应变而不产生体应变。 课件 细粒土：类似粗料土性状 正常固结及轻度超固结土类似于松砂和中密砂重度的超固结土则类似于密砂。 2．不排水剪 剪切中不让土样排水，控制体积固定不变 机理： ①土体积有膨胀趋势→土产生负值的孔隙水压力→作用于骨架的有效应力增加，使土体不能膨胀。 ②土体有收缩的趋势而控制不让其收缩时→土产生正的孔隙水压力→减小作用于骨架上的有效应力→土体不发生收缩。 课件 结论： 密砂产生负值孔隙水压力，增加土的抗剪强度；松砂则产生正值孔隙水压力，降低土的抗剪强度 正常固结土和轻度超固结土，类似于松砂和中密砂 ，重度超固结土类似于密砂。 课件 砂：总应力： 有效应力： 式中： ——总应力内摩擦角 ——有效应力内摩擦角 同一个试件，同一种试验方法测得的强度只有一个，但却有两种表达方式 显然： 例：松砂： 密砂： ? ? ?/ u ? ?f ?/ 图5-32 有效应力破坏包线和总应力破坏包线 课件 结论 有效应力强度指标与总应力强度指标的差别实质上是反映试件中孔隙水压力对土的抗剪强度的影响。 总应力法：用试验方法模拟原位土体的工作条件测 。 有效应力法：确切反映土的抗剪强度的实质，是今后发展方向。但孔隙水压力 不易测得。 说明：理论上，若试件中的孔压比 （ 为滑动面上的正应力）与原位土体的孔压比相同，则用总应力法与有效应力法得到的抗剪强度就能相互一致。 课件 1、主要试验过程 土样 课件 ? cu ?/ u ? c/ u I II 图5-33 饱和土不固结不排水强度包线 2．试验结论 1）饱和试件： ① 不变 不变 不变 ② ③ ? 大小取决于先期固结压力 愈高， 愈小， 愈大。 2）饱和土的孔压系数B=1。有效应力圆只有一个 证明：设饱和粘土试样在地层中所受的垂直固结压力为 ，则侧向固结压力为 （ 为侧向压力系数） 课件 应力圆I，相当于 时的情况 应力圆II，相当于 对I试件： 其中 ——初始孔隙水压力 （1） 试样II： ∴ 有效应力圆只有一个 课件 3．与其它试验关系 无侧限压缩，十字板剪切测得的 4．应用 不排水强度用于荷载增加所引起的孔隙水压力不消散，密度保持不变的情况，如地基的极限承载计算中，若建筑物的施工速度快，地基土的粘性大，透水性小，排水条件差时应采用不排水强度。 （二）快剪试验 与三轴不固结不排水试验方法相对应，在直剪试验中称为快剪试验 粘性较大的土样，快剪试验与UU试验性质基本相同 低性粘或无粘性土，快剪试验与UU试验性质差别较大 课件 土样 2．试验结论 （1） （2）试验室土样划分 注：上述定义与天然土层正常固结、超固结定义有区别? 课件 正常固结土： 天然土： 3．应用 （1）施工速度较慢，地基土的粘性小，透水性大，排水条件良好时应采用排水强度。 （二）慢剪试验 与三轴排水试验方法相对应，在直剪试验中为慢剪试验。 ? ? ?d o 摩擦强度 粘聚强度 图5-35 正常固结土强度包线 ? cd o ? b 正常固结段 超固结段 ?p 图5-36 天然土?f包线 ?d c e d a 课件 土样 （一）三轴固结不排水试验 ． 1、试验过程 2．试验结论 将试样在不同的 下