土力学与地基基础教学课件作者李东侠项目4.ppt

图 4-9 返回 图 4-11 返回 图 4-12 返回 表 4-1 返回 表 4-4 返回 * 项目4　土的抗剪强度 　4.1　土的抗剪强度与极限平衡条件 　4.2　土的抗剪强度试验 　4.3　不同排水条件的强度指标及测定方法 　4.4　砂类土的振动液化 返回 4.1　土的抗剪强度与极限平衡条件 一、土的抗剪强度的基本含义 土与其他建筑材料类似，在一定条件下一也会发生破坏。大量的试验研究与对破坏土体的实际观察分析表明，土体的破坏形式除渗透破坏外，大都属于剪切破坏。所以把土的强度称为抗剪强度。土的剪切破坏形式也是多种多样的，有的表现为脆裂，破坏时形成明显剪裂面，如紧密砂土和干硬钻土等;有的表现为塑流，即剪应变随剪应力发展到一定阶段时，应力不增加而应变继续增大，形成流动状，如软塑钻土等。 例如路堤的边坡太陡时，要发生滑坡，如图4-1所示。滑坡就是边坡上的一部分土体相对于另一部分发生剪切破坏。地基土受过大的荷载作用时，一也会出现部分土体沿着某一滑动面挤出的现象，从而使土体丧失了稳定性，导致建筑物严重下陷，甚至倾倒，如图4-2所示。 下一页 返回 4.1　土的抗剪强度与极限平衡条件 二、库仑定律和土的抗剪强度指标 (一)库仑定律 1776年，法国学者库仑(Coulomb)在研究土的抗剪强度规律时，对砂土进行了一系列剪切试验，后来又对钻性土进行了多次剪切试验，先后提出了砂土与钻性土抗剪强度的表达式: 上一页 下一页 返回 4.1　土的抗剪强度与极限平衡条件 式(4-1)与式(4-2)的关系一也可用图4-3表示。该图所表示的t-6关系是通过对钻性土与砂土作剪切试验得出的，常称为库仑线，它表示了土的抗剪强度随剪切面上铅直压力的加大而增长的现象。 (二)库仑定律的有效应力表达式 土的抗剪强度表达式中采用的法向应力为总应力6，称为总应力表达式。太沙基有效应力原理认为土的抗剪强度不是由剪切面上的总法向应力决定的，而是取决于剪切面上所受的有效法向应力。土的抗剪强度的有效应力表达式为 上一页 下一页 返回 4.1　土的抗剪强度与极限平衡条件 (三)抗剪强度指标与主要影响因素 1.土的抗剪强度指标c 从物理意义来说，在不同的法向应力作用下，土的内摩擦角笋和钻聚力c、也不可能是常数。因此，即使是同一种土，其c值也不是常数，它们均随试验方法和土样的试验条件(如排水条件)等的不同而发生变化，所以只有在一定条件下才可认为土的c值为常量。 2.影响土的抗剪强度的因素 影响土的抗剪强度的因素是多方面的，主要有下述几个方面: (1)土粒的矿物成分、形状，颗粒大小与颗粒级配。 (2)土的密度。 (3)含水率。 (4)土体结构的扰动情况。 (5)有效应力。 上一页 下一页 返回 4.1　土的抗剪强度与极限平衡条件 三、土的极限平衡条件 (一)土中一点的应力状态 在土力学中，常把土体作为半无限体来研究。在自重与荷载作用下的土体(如地基)中任意一点的应力状态，属于空间应力问题，任一点的应力状态是由6个应力分量来确定的。即对于某一点，需要知道6个应力分量(即3个正压应力与3个剪应力)才能确定该点的应力状态。对于平面应力问题，只需知道3个应力分量即可确定一点的应力状态。 图4-4表示在地基土体中任取一个微小单元土体，受到最大、最小主应力作用的情况。 上一页 下一页 返回 4.1　土的抗剪强度与极限平衡条件 (二)土的极限平衡状态及条件式 1.土的极限平衡状态 前已述及，土的强度破坏就是指土的剪切破坏。因此，与该处土的抗剪强度相比较，就可以研究该点的平衡状态。由此可见，可用代表土中某点应力状态所画的莫尔应力圆与该土的库仑线的相对关系判定其所处的应力状态，故称为莫尔一库仑原理，如图4-5所示。 2.土的极限平衡条件式 土体中某点达到极限平衡状态时，其微单元土体上所作用的最大主应力与最小主应力以及土的抗剪强度指标值之间的关系式，即称为土的极限平衡条件式。可用莫尔应力圆与库仑强度线相切的几何关系推得。 上一页 下一页 返回 4.1　土的抗剪强度与极限平衡条件 当土中某点处于极限平衡状态时，莫尔应力圆上一对切点所代表的一对截面，即为剪切破坏面，如图4-6所示。由图4-6所示的几何关系可知: 上一页 返回 4.2　土的抗剪强度试验 一、直剪试验 1.直剪仪及试验原理 直剪试验使用的仪器称为直剪仪。直剪仪是最先用来测定土的抗剪强度指标的一种仪器。直剪仪有应力式和应变式两种。应变式直剪仪是等速推动剪力盒使之发生错动;应力式直剪仪是分级施加水平剪力于剪力盒使之发生错动。目前我国普遍使用应变式直剪仪。图4-8为应变式直剪仪构造的示意图。直剪仪