第三章土的抗剪强度与地基承载力.pptxVIP

学习目标：了解土中一点的应力状态，剪切试验方法和成果表达方式，熟悉强度指标的选用、砂土液化的条件和防治措施以及土坡稳定分析方法。了解浅基础地基破坏的三种不同方式和地基破坏的过程。掌握土体抗剪强度的规律、土中一点的极限平衡条件，以及直接剪切试验、三轴剪切试验的原理，会判别土的状态。掌握临塑荷载和临界荷载的概念及计算公式的意义。理解浅基础地基极限承载力计算的基本假定、分析理论和计算公式。理解地基承载力的各种确定方法和适用条件，理解利用规范确定地基承载力的方法。重点：浅基础地基极限承载力；摩尔-库仑强度理论和极限平衡方程的应用。难点：临塑荷载和临界荷载；饱和土抗剪强度试验的三种不同方法。3.1 概述 3.2 库仑定律与土的极限平衡条件 主 要 内 容3.3 土的抗剪强度的测定方法 3.4 饱和粘性土的抗剪强度 3.5 无粘性土的抗剪强度 3.6 地基的临塑荷载、临界荷载及极限荷载3.7 地基承载力的确定方法3.1 概述 实际工程中，土体抗剪强度的问题主要有以下三方面： 土的抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力 工程实例－地基承载力问题 1911年动工， 1913年完工，谷仓自重20000吨。1913年10月17日发现1小时内竖向沉降达30.5厘米，结构物向西倾斜，并在24小时内倾倒，谷仓西端下沉7.32米，东端上抬1.52米。原因：地基承载力不够，超载引发强度破坏而产生滑动。加拿大特朗斯康谷仓工程实例－地基承载力问题近代世界上最严重的建筑物破坏之一1940年水泥仓库装载水泥，使粘性土超载，引起地基土剪切破坏而滑动。倾斜45度，地基土被挤出达5.18米，23米外的办公楼也发生倾斜。美国纽约某水泥仓库?f?f =? tan? 砂土???f?f =c+? tan? ?粘土c?3.2 库仑定律与土的极限平衡条件 3.2.1 库仑定律 1776年，库仑根据砂土剪切试验得出后来，根据粘性土剪切试验得出???Oc 土的抗剪强度一般可分为两部分：一部分与颗粒间的法向应力有关，通常呈正比例关系，其本质是摩擦力；另一部分是与法向应力无关的土粒之间的粘结力，通常称为粘聚力。库伦公式c： 粘聚力 ? ：内摩擦角抗剪强度指标受剪面的破坏准则（1）若 ? ?f ,表示土体中某一点在其剪切面上的剪应力大于改点处的抗剪强度(土体的实际内摩擦角?小于土体保持稳定所需要的内摩擦角?)，土体在该点处必然发生了破坏(实际该状态是不存在的);（2）反之 ? ?f,土单元体处于稳定状态;（3）当 ? = ?f,土单元体处于极限平衡状态.?1??3?3?3????1?13.2.2土的极限平衡条件 土体内一点处不同方位的截面上应力的集合（剪应力? 和法向应力?） 斜面上的应力运用材料力学：??O?3??1(?1 -?3 )/2A(?, ?)?2??3?1(?1 +?3 )/2土中某点的../../../../教学课件/土力学与基础/地基基础课件/2005秋课件/2005QIU-KEJIAN/土中一点应力状态.swf应力状态可用莫尔应力圆描述 A(?, ?)??3????1??2??3?1O(?1 +?3 ) /2莫尔圆可以表示土体中一点的应力状态，莫尔圆圆周上各点的坐标就表示该点在相应平面上的正应力和剪应力。? ? 强度线极限应力圆弹性平衡状态 应力圆与强度线相离：ττf 应力圆与强度线相切：极限平衡状态 τ=τf 应力圆与强度线相割：破坏状态 τ﹥τf ?f=c+?tg???c?1?3O?莫尔－库仑破坏准则粘性土：无粘性土：c=0A(?, ?)?f=c+?tg???c?1?3O???3????1??2?2??3?1O(?1 +?3 ) /2当土体处于极限平衡状态时,土体的最薄弱面：???124.64?30例题 ：某土层的抗剪强度指标φ=30°，c=10 kPa，其中某一点的σ1=120kPa，σ3=30kPa，（1）问该点是否破坏？（2）若保持σ3不变，该点不破坏的σ1最大为多少？ 1203028.471203.3 土的抗剪强度的测定方法 3.3.1 直接剪切试验试验仪器：直剪仪（应变控制式，应力控制式）应变直剪仪试验原理：对同一种土至少取4个平行试，分别在不同垂直压力?下剪切破坏，将试验结果绘制抗剪强度?f与相应垂直压力?的关系图。剪切容器与应力环 在不同的垂直压力?下进行剪切试验，得相应的抗剪强度τf，绘制τf -? 曲线，得该土的抗剪强度包线在法向应力? 作用下，剪应力与剪切位移关系曲线。由于土样排水条件和固结程度的不同，三种试验方法所得的抗剪强度指标也不相同，其库仑直线如图5-13所示。三种方法的内摩擦角有如下关系：?s?cq?q，工程中要根据具体情况选择适当的强度指标 直剪试验优缺点 优点：仪器构造简单，试样的制备和安装方便，易于操作。 缺点