7抗剪强度.ppt

1.碎散性：强度不是颗粒矿物本身的强度，而是颗粒间相互作用——主要是抗剪强度与剪切破坏，颗粒间粘聚力与摩擦力； 2.三相体系：三相承受与传递荷载——有效应力原理； 3.自然变异性：土的强度的结构性与复杂性。 一、库仑公式及抗剪强度指标 二、土的强度机理 三、摩尔-库仑强度理论 密度（e, ?? ?? 粒径级配（Cu, Cc） 颗粒的矿物成分：对于?：砂土粘性土； 高岭石伊里石蒙特石 粒径的形状（颗粒的棱角与长宽比） 在其他条件相同时： 对于砂土，颗粒的棱角提高了内摩擦角? 对于碎石土，颗粒的棱角可能降低其内摩擦角? 一、室内试验 二、野外试验 抗剪强度曲线 应变控制式三轴仪：压力室，加压系统，量测系统组成 应力控制式三轴仪 试验步骤: 1.装样 2.施加周围压力 3.施加竖向压力 饱和松砂在振动情况下孔压急剧升高 在瞬间砂土呈液态 在饱和砂土中，由于振动引起颗粒的悬浮，超静孔隙水压力急剧升高，直到其孔隙水压力等于总应力时，有效应力为零，砂土的强度丧失，砂土呈液体流动状态，称为液化现象。 随着轴向应变的增加，松砂的强度逐渐增加，曲线应变硬化。 体积逐渐减小 紧砂的强度达到一定值后，随着轴向应变的继续增加，强度反而减小，最后呈应变软化型 体积开始时稍有减小，继而增加，超过它的初始体积 砂土的应力～轴向应变～体变 时间T 孔压 U 1.液化现象 饱和松砂的振动液化 P σ1σ1f 弹性平衡状态 σ1=σ1f 极限平衡状态 σ1σ1f 破坏状态 ? ? O ? c ?1f ?3 ?1 ?1 5. 破坏判断方法 ?3= 常数： 判别对象：土体微小单元（一点） 根据应力状态计算出大小主应力σ1、σ3，由σ3计算σ1f，比较σ1与σ1f σ3σ3f 弹性平衡状态 σ3=σ3f 极限平衡状态 σ3σ3f 破坏状态 ? ? O ? c ?1 ?3f ?3 ?3 ?1= 常数： 根据应力状态计算出大小主应力σ1、σ3，由σ1计算σ3f，比较σ3与σ3f ? ? 安全状态 ? = ? 极限平衡状态 ? ? 不可能状态 ? ? O ? c (?1 + ?3)/2 = 常数：圆心保持不变 ? 根据应力状态计算出大小主应力σ1σ3，由σ1、σ3计算?，与?比较 ?3 ?1f 45°＋?/2 ? ? O ? c ?1f ?3 2? 2? 6. 滑裂面的位置 与大主应力面夹角： α=45? + ?/2 图中虚线所指 位置为滑裂面 §7.3 土的抗剪强度试验 直剪试验、三轴试验等 制样（重塑土）或现场取样 缺点：扰动 优点：应力条件清楚，易重复 十字板扭剪试验、旁压试验等 原位试验 缺点：应力条件不易掌握 优点：原状土的原位强度 P S T A σ = 100KPa ? S σ = 200KPa σ = 300KPa ? ? O c ? 一、室内试验 1. 直剪试验 仪器 仪器 可观看试验过程动画演示 1.装样 2.施加轴向荷载 3.施加水平剪力 试验过程 通过控制剪切速率来近似模拟排水条件 3. 快剪 施加正应力后立即剪切3-5分钟内剪切破坏 1. 固结慢剪： 施加正应力-充分固结慢慢施加剪应力-小于0.02mm/分，以保证无超静孔压 2. 固结快剪 施加正应力-充分固结在3-5分钟内剪切破坏 试验方法 设备简单，操作方便 结果便于整理 测试时间短 试样应力状态复杂 应变不均匀 不能控制排水条件 剪切面固定 优点 缺点 试验成果 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. 三轴试验 （1）试样应力特点与试验方法 （2）强度包线 （3）试验类型 （4）优缺点 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 △? △? 三轴剪切试验 方法： 首先试样施加静水压力—室压（围压） ?1=?2=?3 ； 然后通过活塞杆施加的是应力差 Δ?1= ?1-?3 。 （1）试样应力特点与试验方法： 特点： 试样是轴对称应力状态。垂直应力?z一般是大主应力；径向与切向应力总是相等?r=??，亦即?1=?z；?2=?3=?r 强度包线 (?1-??)f c ? (?1-??)f ? ? ?1 ?1- ?3 ?1 =15% 分别作围压??为100 kPa 、200 kPa 、300 kPa的三轴试验，得到破坏时相应的（?1-??)f 绘制三个破坏状态的应力摩尔圆，画出它们的公切线——强度包线，得到强度指标 c 与 ? （2）强度包线 固结排水试验（CD试验） 1 打开排水阀门，施加围压??后充分固结，超静孔隙水压力完全消散； 2