土力学——土的抗剪强度

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1、第六章土的抗剪强度1994年4月30日崩塌体积400万方，10万方进入乌江死4人，伤5人，失踪12人；击沉多艘船只1994年7月2-3日降雨引起再次滑坡滑坡体崩入乌江近百万方；江水位差数米，无法通航。乌江武隆鸡冠岭山体崩塌6.1概述挡土结构物的破坏广州京光广场基坑塌方使基坑旁办公室、民工宿舍和仓库倒塌，死3人，伤17人。美国某桥头挡土墙破坏（2003年9月10日）挡土结构物的破坏龙观嘴黄崖沟乌江2000年西藏易贡巨型滑坡立面示意图高程（m）滑距（m）553022004000扎木弄沟滑坡堆积体08000400020006000坡高3330m堆积体宽约2500m总方量约3亿方2

2、000年西藏易贡巨型滑坡关西空港一期17倍平面示意图易贡滑坡堰塞湖滑坡堆积区扎木弄沟2264m2210m2165m2340m5520m滑坡堆积体2000年西藏易贡巨型滑坡天然坝坝高290m滑坡堰塞湖库容15亿方10个月后溃坝湖水每天上涨50cm?2000年西藏易贡巨型滑坡挡土墙滑裂面基坑支护工程中土体的破坏类型平移滑动崩塌旋转滑动流滑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核心强度理论6.2土的强度理论与破坏6.2.1屈服与破坏产生塑性变形的现象称为屈服。开始引起屈服的应力状态称为屈服条件。屈服点对应的应力为屈服应力。与理想塑性材料不同，土的塑性应变增加

3、了土对继续变形的阻力，屈服点位置随应力增加而提高。这种现象称为应变硬化（加工硬化）。到达峰值点后，随应变继续增大应力反而下降，强度随应变增加而降低，称为应变软化（加工软化。）相当于峰值点的强度称为峰值强度。相当于应变很大、应力衰减至恒定值时的强度称为残余强度。不论是峰值强度还是残余强度，都不是一个固定不变的数值，而是与土的应力状态有关。这是土区别于其它材料的重要特点之一。最大偏应力：最大主应力比极限应变：15-20%临界状态6.2.2土的破坏准则破坏准则：满足应力状态就会产生破坏的条件公式，也就是抗剪强度的表达式一、土的强度特点：碎散性：强度不是颗粒矿物本身的强度，而是颗粒间

4、相互作用—主要是抗剪强度与剪切破坏，颗粒间粘聚力与摩擦力；2.三相体系：三相承受与传递荷载——有效应力原理；3.自然变异性：土的强度的结构性与复杂性。1、摩擦强度（摩擦力）包括滑动摩擦和咬合摩擦滑动摩擦由颗粒间接触面粗糙不平所引起。咬合摩擦是指相邻颗粒对于相对移动的约束作用。摩擦强度的影响因素有：颗粒形状、矿物成分、粒径级配、密度等。2、粘聚强度（粘聚力）取决于土粒间的各种胶结作用和静电引力。二、土的强度影响因素NT=NtanφuT滑动摩擦（1）滑动摩擦三、摩擦强度tan由颗粒之间发生滑动时颗粒接触面粗糙不平所引起，与颗粒大小、矿物组成等因素有关（2）咬合摩擦CAB

5、CAB剪切面是指相邻颗粒对于相对移动的约束作用当发生剪切破坏时，相互咬合着的颗粒A必须抬起，跨越相邻颗粒B，或在尖角处被剪断（C），才能移动土体中的颗粒重新排列，也会消耗能量密度（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>蒙特石颗粒的形状（颗粒的棱角与长宽比）在其它条件相同时：一般，对于粗粒土，颗粒的棱角提高了内摩擦角影响土的摩擦强度的主要因素：6.2.3莫尔-库仑破坏准则（1910）莫尔认为材料的破坏是剪切破坏，当任一平面上的剪应力等于材料的抗剪强度时该点破坏，并提出破坏面上的剪应力是该面上法向应力的函数，即这个函数在f—

6、坐标中是一条曲线，称为莫尔包线（或称为抗剪强度包线）●A●C●B极限平衡状态：土单元体中某一个面上的τ=τf的临界状态。极限平衡条件：土体中某点处于极限平衡状态时的应力条件。（τ=τf，土的剪切破坏条件）=fM摩尔-库仑强度理论：土体在外力作用下，沿着某一剪切面（带）发生剪切破坏，在这个剪切面上的最大剪应力就等于该面上的抗剪强度判断土是否沿某剪切面产生剪切破坏1、2、由剪切面上的应力偏角来判断判断：σθτsθτσσtgφc土中一点的应力状态可用摩尔应力圆表示，判断土中一点是否处于破坏边沿，还可利用应力圆与强度线的关系。无破坏6.2.4土中一点应力的极限平衡条件极限平衡应

7、力状态极限平衡应力状态：有一对面上的应力状态达到=f土的强度包线：所有达到极限平衡状态的莫尔园的公切线。ff强度包线以内：下任何一个面上的一对应力与都没有达到破坏包线，不破坏；与破坏包线相切：有一个面上的应力达到破坏；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。A极限应力圆处于破坏的临界状态A点所代表的截面为剪破面该截面与主应力面的夹角为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）331131dldlcosdlsin楔体静力平衡