土力学与基础工程（第3版）课件：土的抗剪强度与土坡稳定分析.pptx

土的抗剪强度与土坡稳定分析

土的抗剪强度与土坡稳定分析单元一土的强度理论单元二强度指标的测定方法单元三土坡稳定分析

?土压力?边坡稳定?地基承载力?挡土结构物破坏?各种类型的滑坡?地基的破坏强度理论

土工结构物或地基土????渗透问题变形问题强度问题稳定问题???渗透特性变形特性强度特性

各种材料在外力作用下的问题：变形问题、强度问题、稳定问题其他材料的强度：如钢筋：拉、压、弯、剪、扭等本情境学习土的抗剪强度为什么土只有抗剪强度？

单元一土体破坏与土的强度理论一、土的强度的概念二、库仑定律及土的强度构成三、土的强度理论——极限平衡条件

一、土的强度概念1.土的强度?土体自身特点所决定只有抗剪强度?散体性：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，土骨架具有散体性,颗粒间粘聚力与摩擦力起作用。?三相体系：三相承受与传递荷载——有效应力原理。?自然变异性：土的强度的结构性与复杂性。

2.工程中土体的破坏（1）挡土结构物的破坏（2）各种类型土坡滑动（3）地基的破坏

二、库仑定律及土体强度的构成（一）固体物质间的摩擦（二）库仑定律的表达式（三）抗剪强度指标

二、库仑定律及土体的强度构成(一)固体物质间的摩擦1.滑动摩擦FmaxTT≤FmaxT≥FmaxNFmax=?Nδ滑动摩擦Fmax=fN=N·tanδN

二、库仑定律及土体的强度构成(一)固体物质间的摩擦1.滑动摩擦Fmax=fN=N·tanδFmax滑动摩擦NδδFmaxN

（二）库仑定律表达式P?f?c??tan?c粘聚力φ内摩擦角Aτf：土的抗剪强度Tσtanφ：摩擦强度----正比于压力σc：粘聚强度----与所受压力无关

剪切容器与应力环

应变式直剪仪

库仑直线粘性土τf=σtanφ+cτfcφστf无粘性土c=0τf=σtanφφσ

摩阻力:σtanΦ粘聚力:c

1.摩擦强度σtgφ影响土的摩擦强度的主要因素：?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，颗粒棱角可能降低内摩擦角?

-2.粘聚强度C?粘聚强度机理?粘聚强度影响因素?静电引力（库仑力）?范德华力?颗粒间胶结????地质历史粘土颗粒矿物成分密度离子价与离子浓度?假粘聚力（毛细力等）-+--

φ—土的内摩擦角(四)抗剪强度指标τf粉细砂φ20°~34°cφ砂、粗砂、砾砂粘性土、粉土0°~30°c—土的粘聚力粘聚力c的变化范围30°~42°σ

（五）受剪面的破坏准则受剪面破坏条件：τ＞τf受剪面状态判别τ＞τf，受剪面破坏τ＝τf，极限平衡状态τ＜τf，受剪面稳定

·a·cb（五）受剪面的破坏准则几何判别法a点在直线上方.τ＞τfτf库伦直线·受剪面破坏σb点在直线下方.τ＜τf受剪面稳定c点在直线上.τ＝τf极限平衡状态

例题??1.某砂土内摩擦角为φ=30°，受剪面上的正应力为σ=200kPa，剪应力为τ=110kPa，该面是否破坏？解：τf=σtanφ=200×tan30°=101.9kPaτf＜τ该面破坏

例题?2.某土体φ=25，c=50kPa，剪切面上正应力为σ=100kPa，问：当剪应力达到多少时土样沿该面破坏？当剪应力为τ=90kPa时是否破坏？?解：τf=σtanφ+C=100×tan25°+50=91.42kPaτf＞τ该面不破坏

三、土的强度理论——极限平衡理论??1.土中一点的应力状态2.莫尔—库仑准则（mohr---coulomb准则）

σσ?σ1zx3?τ1.一点的应力状态（1）单元体与莫尔应力圆τ+zxσzγD?1ασx?-xzz2αM??σ2(σ-σzx2)22xz

1313（1）单元体与莫尔应力圆σσ3Oσ3r2ασ1τ??????σ1???σ?σσ-σ?con2?22????1-?32sin2?

莫尔应力圆：代表一个土单元的应力状态圆周上一点，单元体上一个面；转角2倍，转向相同。σ即圆周上的一点代表单元体上一个面上的两个应力σ与τ；两个面的夹角是α，而应力Oσ3r2ασ1τ圆上的半径夹角为