《直接剪切试验》ppt课件

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1、第4章土的抗剪强度与地基承载力4.1概述当土中某点由外力所产生的剪应力达到土的抗剪强度时,土体就会发生一部分相对于另一部分的移动，该点便发生了剪切破坏。土体抵抗剪切破坏的极限能力即为土的抗剪强度。实际工程中的地基承载力、挡土墙的土压力以及土坡稳定都受土的抗剪强度所控制。因此，研究土的抗剪强度及其变化规律对于工程设计、施工、管理等都具有非常重要的意义。本章主要介绍土的抗剪强度与极限平衡条件、土的抗剪强度试验方法、不同排水条件时剪切试验成果、地基临塑荷载及极限承载力等。4.2土的抗剪强度及极限平衡条件4.2.1库伦定律1776年C．A．库伦(Coulomb)根据砂土的试验，将土的抗剪强度表达为

2、滑动面上法向总应力的函数，即以后又提出了适合粘性土的更普遍的形式图4.1抗剪强度与法向压应力之间的关系（a无粘性土；（b）粘性土由库伦公式可以看出，无粘性土的抗剪强度与剪切面上的法向应力成正比，其本质是由于颗粒之间的滑动摩擦以及”凹凸面间的镶嵌作用所产生的摩阻力，其大小决定于颗粒表面的粗糙度、密实度、土颗粒的大小以及颗粒级配等因素。粘性土的抗剪强度由两部分组成：一部分是摩擦力，另一部分是土粒之间的粘结力，它是由于粘性土颗粒之间的胶结作用和静电引力效应等因素引起的。长期的试验研究指出，土的抗剪强度不仅与土的性质有关，还与试验时的排水条件、剪切速率、应力状态和应力历史等许多因素有关，其中最重要

3、的是试验时的排水条件，根据K．太沙基(Terzaghi)的有效应力概念，土体内的剪应力仅能由土的骨架承担，因此，土的抗剪强度应表示为剪切破坏面上法向有效应力的函数，库伦公式应修改为：4.2.2莫尔库伦强度理论一、土体中某点的应力状态1910年莫尔(Mohr)提出材料的破坏是剪切破坏，当土体中任意一点在某一平面上的剪应力达到土的抗剪强度时，就发生剪切破坏，该点即处于极限平衡状态，根据莫尔—库伦理论，可得到土体中—点的剪切破坏条件，即土的极限平衡条件．下面仅研究平面问题，在土体中取一单元微体[图4.2(a)]，取微棱柱体abc为隔离体[图4.2(b)]，将各力分别在水平和垂直方向投影，根据静力

4、平衡条件可得：图4.2土中任意点的应力状态（a）单元体上的应力；（b）脱离体上的应力联立求解以上方程mn平面上的应力为：二、莫尔应力圆13三、莫尔—库仑破坏准则（一）土的抗剪强度规律砂土：f粘性土：f（一）土的抗剪强度规律稳定状态平衡状态不可能(一)土的抗剪强度规律（‘）f图4.3总应力强度指标、有效应力强度指标概念（一）土的抗剪强度规律有效应力指标c,符合土的破坏机理，但有时孔隙水压力u无法确定。总应力指标c,便于应用,但u不能产生抗剪强度，不符合强度机理，应用时要符合工程条件。强度指标抗剪强度简单评价（二）土的极限平衡条件O莫尔应力圆在强度包线以内：任

5、何一个面上的剪应力小于该面上相应的抗剪强度，土单元处于稳定状态；莫尔应力圆与破坏包线相切：有一对面上的剪应力达到了该面上的抗剪强度，处于极限平衡状态。莫尔—库仑破坏准则；莫尔应力圆与破坏包线相交：有一些平面上的应力超过强度；不可能发生。（二）土的极限平衡条件1f3fOc（二）土的极限平衡条件1f3fOc3f1f三、莫尔—库仑破坏准则（三）已知土中大小主应力状态判断土体所处的状态1.先求得剪破面上的正应力和剪应力，再求得剪破面上的抗剪强度，根据剪应力和抗剪强度之间的关系进行判断。稳定状态极限平衡状态不可能，土体早已破坏（三）已知土中大小主应力状态判断土体所处的状态2.绘

6、出莫尔应力圆和抗剪强度包线，根据莫尔应力圆和抗剪强度包线间的关系判断。O莫尔应力圆在强度包线以内：土体单元处于稳定状态；莫尔应力圆与破坏包线相切：土体处于极限平衡状态；莫尔应力圆与破坏包线相交：不可能发生，土体早已破坏。（三）已知土中大小主应力状态判断土体所处的状态2假定此时的小主应力为破坏时的小主应力，求得破坏时的大主应力。根据破坏时的大主应力和实际的大主应力之间的关系进行判。Oc1=1f3f＝31<1f1>1f（三）已知土中大小主应力状态判断土体所处的状态1假定此时的大主应力为破坏时的大主应力，求得破坏时的小主应力。根据破坏时的小主应力和实际的小主应力之间的关系

7、进行判断。Oc1=1f3f3>3f3<3f4.3土的抗剪强度试验方法测定土抗剪强度指标的试验称为剪切试验:按常用的试验仪器可将剪切试验分为直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验和十字板剪切试验四种。影响土的抗剪强度的因素：土的密度、含水率、初始应力状态、应力历史及固结程度、试验中的排水条件等。4.2.1直接剪切试验直接剪切试验：用接剪切仪（简称直剪仪）测定土的抗剪强度的试验。TT剪切面PT剪切面