土的抗剪强度及其工程问题(高大钊).ppt

有效大主应力有效小主应力有效主应力比01初始孔隙水压力系数02破坏时孔隙水压力系数03三轴试验三轴试验的土样是在轴对称应力条件下剪切的，圆柱形土样侧面作用着小主应力s3，顶面和底面作用着大主应力s1，大、小主应力可以根据试验要求控制其大小和变化。土样包在不透水的橡皮膜中，在土样的底面和顶面都设置了可以控制的排水管道，通过阀门可以改变土样的排水条件，并可通过管道量测土样顶部或内部的孔隙水压力。三轴试验原理:01以材料力学的摩尔圆表示一点的应力状态为基础，以库仑强度理论为准则。02三轴试验方法:03利用三轴仪的设备条件，用各种方法模拟土的各种应力条件和物理状态。04三轴试验结果的资料整理：05试验资料的分析计算：06三轴试验指标的测定与资料分析三轴试验原理三轴试验是建立在轴对称极限平衡理论基础上的一种土工试验，与直剪试验相比，应力条件明确，分析原理严密，可以模拟各种排水条件和应力条件。摩尔圆

土体中一点的应力状态

主应力的

概念

当截面的方向变化时，截面上应力状态的变化摩尔－库仑

强度包线破坏圆是破坏时的应力圆破坏圆的公切线即为强度包线破坏圆上的应力条件?从0点到圆心的距离等于半径除以sin?；移项以后就得到极限平衡条件的表达式化简并通过三角函数间的变换关系，从而可得到常用的土的极限平衡条件：例题土样内摩擦角为?=26°，粘聚力为20kPa，承受大主应力和小主应力分别为450kPa和150kPa，，试判断该土样是否达到极限平衡状态？解已知小主应力，现将其余已知的有关数据代入到式(6-6)的右侧，得小主应力的计算值为：计算结果可以认为的计算值与已知值相等，所以该土样处于极限平衡状态。对上述问题：内摩擦角为?=26°，粘聚力为20kPa，承受大主应力和小主应力分别为450kPa和150kPa如果用图解法，则同样会得到摩尔应力圆与抗剪强度线相切的结果。?1＝?3时，摩尔圆为一个点；在?1逐渐增大的过程中，达到破坏以前，土体都处于弹性状态；K0圆处于弹性状态。当土体处于K0条件时，如图中的K0圆，此时的土体处于弹性平衡状态，不会发生破坏。关于摩尔圆的几个概念从K0圆到破坏圆的过程，就是土体剪切破坏的发生过程，是从弹性状态向塑性状态发展的过程。在破坏圆上，有两个特征点，一个的最大剪应力，将每个破坏圆是的最大剪应力点连成Kf线，Kf线不是强度包线。一系列破坏圆的公切线才是摩尔强度包线，摩尔强度包线的参数才是抗剪强度指标。三轴仪设备三轴仪的主机三轴剪力仪由主机、稳压系统和量测系统三个部分组成。主机包括压力室、周围压力系统和轴向加压设备。圆柱形的土样用橡皮膜包裹密封后置于压力室内，由周围压力系统通过压力水对土样施加周围压力?3，由轴向加压设备通过量力环、活塞杆对土样施加轴向的偏应力（?1-?3），在忽略土样帽与土样之间摩擦力的条件下，周围压力?3即为小主应力，偏应力与周围压力之和?3+(?1-?3)即为大主应力?1。稳压系统包括压力源、调压筒和压力表等，用以调节和保持周围压力的稳定，以保证使用结果的准确性。对于剪切时不排水的试验，采用量测稳压系统中补充给压力室的水量来测定土样的体积变形，此时稳压系统具有量测的作用，但对压力水去除气泡的要求很高。12量测系统用以量测从土样中排出孔隙水的体积，测定孔隙水压力的变化以及对土样施加应力的大小。三轴仪的控制系统可以分别控制土样在周围压力和偏应力作用时的排水条件，可以克服直剪仪无法控制排水条件的缺点，因此能够测定在不同固结排水条件下的抗剪强度指标。试验方法：不固结不排水剪固结不排水剪固结排水剪分析方法：总应力法有效应力法三轴试验方法与分析方法三种试验的方法试验方法施加周围压力施加偏差压力孔隙水压力不固结不排水剪UU关排水阀门关排水阀门不测孔隙水压力固结不排水剪CU开排水阀门关排水阀门测孔隙水压力排水剪CD开排水阀门开排水阀门保持为零不固结不排水试验（UU试验）在施加周围压力时关闭排水阀门，此时土样内的孔隙水压力等于周围压力，随后也在关闭排水阀门的条件下施加偏应力，不容许土样中的孔隙水排出，直至土样剪切破坏，测定的抗剪强度指标用cu、?u表示，对饱和土?u?０。饱和土的不固结不排水试验非饱和土的不固结不排水试验固结不排水试验（CU试验）试验时先对土样施加周围压力并打开排水阀门，在土样排水所过程中可以观察到土样高度逐步减小和土样体积的减小，如果同时量测孔隙水压力则可观察到孔隙水压力逐步消散。在土样充分排水固结以后关闭排水阀门，然后施加偏应力直至破坏，由于已经关闭了排水阀门，