抗剪强度计算.ppt

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1、2011年春季4月份语音答疑——张松一切为了学生，为了一切学生，为了学生一切土的抗剪强度计算一、土体破坏与土的强度理论二、土的抗剪强度的测定试验三、土的抗剪强度指标答疑提要本章提要学习难点第五章：土的抗剪强度土是如何破坏的？如何衡量土的强度？如何测定土的强度？如何应用土的强度指标？土的抗剪强度理论及本质土的抗剪强度指标及测试方法土的抗剪强度指标的种类及选取§5土的抗剪强度一、土体破坏与强度理论§5土的抗剪强度1、土的强度特点2、土的强度机理3、莫尔-库仑强度理论土的强度及其特点天然状态下的砂沿坡方向的平衡：天然休止角，也

2、是最松状态下的砂内摩擦角砂堆TWN§5.1概述-土体强度及其特点土的强度及其特点静止砂丘移动砂丘30~35天然状态下的沙丘固定沙丘背风坡角度接近天然休止角，一般为=30-35，大于矿物滑动摩擦角颗粒间存在一定的咬合作用§5.1概述-土体强度及其特点土体强度的特点碎散性：对于散粒体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，颗粒间粘聚力与摩擦力三相体系：三相承受与传递荷载-有效应力原理§5.1概述-土体强度及其特点直剪试验PT土样下盒上盒S面积A直剪试验法向应力：剪应力：剪切变形

3、S1S23§5.2土的抗剪强度理论–直剪试验与库伦公式直剪试验的强度包线S123Oc库仑公式：（1776）f1f2f3f：土的抗剪强度tg：摩擦强度-正比于压力：土的内摩擦角c：粘聚强度-与所受压力无关§5.2土的抗剪强度理论–直剪试验与库伦公式试验结果土的强度机理土的抗剪强度指标c和是决定土的抗剪强度的两个指标，称为抗剪强度指标当采用总应力时，称为总应力抗剪强度指标当采用有效应力时，称为有效应力抗剪强度指标对无粘性土通常认为，粘聚力C=0库仑公式:§5.2土的抗剪强度理论–直剪

4、试验与库伦公式土的强度机理NT=NtanφuT滑动摩擦土的强度机理§5土的抗剪强度（1）滑动摩擦§5土的抗剪强度2、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§5.1土体破坏与强度理论0.020.060.20.623020颗粒直径(mm)滑动摩擦角u粗粉细砂中砂粗砂（2）咬合摩擦三、土的强度机理§5土的抗剪强度§5土的抗剪强度2.摩擦强度tanCABCAB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

5、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§5.1土体破坏与强度理论粘聚强度机理静电引力（库仑力）范德华力颗粒间胶结假粘聚力（毛细力等）粘聚强度影响因素地质历史粘土颗粒矿物成分密度离子价与离子浓度三、土的强度机理§5土的抗剪强度3、粘聚强度§5土的抗剪强度§5.1土体破坏与强度理论细粒土：粘聚力c取决于土粒间的各种物理化学作用力粗粒土：一般认为是无粘性土，不具有粘聚强度：当粗间有胶结物质存在时可具有一定的粘聚强度非饱和砂土，粒间受毛细压力，具有假粘聚力应力状态与莫尔圆极限平衡应力状态莫尔-库仑强度理论

6、破坏判断方法滑裂面的位置莫尔-库仑强度理论§5.1土的抗剪强度理论–莫尔-库仑强度理论PSTA§5土的抗剪强度四、莫尔-库仑强度理论固定滑裂面一般应力状态，如何判断是否破坏？借助于莫尔圆库仑公式§5土的抗剪强度§5.1土体破坏与强度理论三、土中一点的应力状态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31dldlcosdlsin斜面上的应力莫尔应力圆方程O131/2(1+3)2A(,)圆心坐标[1/2

7、(1+3)，0]应力圆半径r＝1/2(1－3)土中某点的应力状态可用莫尔应力圆描述极限平衡应力状态§5.2土的抗剪强度理论–莫尔-库仑强度理论极限平衡应力状态：当一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圆的公切线切点=破坏面应力莫尔圆与强度包线f强度包线以下：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§5.2土的抗剪强度理论–莫尔-库仑强度理论不可能发生Ocf=c+t

8、g13莫尔-库仑强度理论的破坏准则土的极限平衡条件：处于极限平衡状态时，1和3之间应满足的关系无粘性土§5.2土的抗剪强度理论–莫尔-库仑强度理论土单元是否破坏的判别根据极限平衡条件可以用来判别一点土体是否已发生剪切破坏计算主应力1,3：确定土单元体的应力状态（x，z，xz）判别是否