《土的力学性质》PPT课件.ppt

《《土的力学性质》PPT课件.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、工程地质学第三章土的力学性质本章主要内容：第一节土的压缩性；第二节土的抗剪性。土的力学性质主要是指土的变形和强度特性。土的变形是指土的压缩性，土的强度主要是指土的抗剪强度。第一节土的压缩性一、土的压缩性基本概念及压缩变形特点土的压缩性：土在压力作用下体积缩小的特性。土的压缩性特点：土由固、液、气三相组成，土要压缩就要排出土中的气体与水，而土中水的排出需要一定时间，所以土的压缩变形不是瞬间完成，也需要一定时间才能稳定下来（钢、混凝土等材料的压缩是瞬间完成的）。土在压缩时的应力与应变关系并不是直线。在计算地基沉降量需要知道土的压缩性指标，此指标一般通过室内土工试验和原位试验求得。在实验室求土的压

2、缩指标时常采用完全侧限条件（即不允许土样产生侧向变形——为了和实际土的压缩情况尽量保持一致）,所产生的误差不大，可以被一般工程所接受。二、土的压缩曲线和再压缩曲线试验仪器三、土的压缩性指标土的压缩性指标有三个：压缩系数、压缩指数、压缩模量。1、压缩系数压缩性不同的土，其曲线的形状是不一样的。曲线愈陡，说明随着压力的增加，土孔隙比的减小愈显著，因而土的压缩性愈高，所以，曲线上任一点的切线斜率a就表示了相应于压力p作用下土的压缩性：土的压缩性可用图中割线的斜率表示设割线与横座标的夹角，则：为了便于应用和比较，通常采用压力间隔由增加到时所得的压缩系数来评定土的压缩性。2、压缩指数3、压缩模量（侧限

3、压缩模量）根据曲线，可以求算另一个压缩性指标——压缩模量。它的定义是土在完全侧限条件下的竖向附加压应力与相应的应变增量之比值。土的压缩模量可根据下式计算：亦称侧限压缩模量，以便与一般材料在无侧限条件下简单拉伸或压缩时的弹性模量相区别。四、土的变形模量土的压缩性指标，除从室内压缩试验测定外，还可以通过现场原位测试取得。例如可以通过载荷试验或旁压试验所测得的地基沉降(或土的变形)与压力之间近似的比例关系，从而利用地基沉降的弹性力学公式来反算土的变形模量。以载荷试验测定土的变形模量地基土载荷试验是工程地质勘察工作中的一项原位测试。试验前先在现场试坑中竖立载荷架，使施加的荷载通过承压板(或称压板)传

4、到地层中去，以便测试岩、土的力学性质，包括测定地基变形横量，地基承载力以及研究土的湿陷性质等。下图所示两种千斤顶型式的载荷架，其构造一般由加荷稳压装置，反力装置及观测装置三部分组成。载荷试验结果分析图——地基土的变形模量：变形模量与压缩模量的关系如前所述，土的变形模量是土体在无侧限条件下的应力与应变的比值；而土的压缩模量则是土体在完全侧限条件下的应力与应变的比值。与两者在理论上是完全可以互换算的。从侧向不允许膨胀的压缩试验土样中取一微单元体进行分析，可得与两者具有如下关系：第二节土的抗剪强度一、概述土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土的重要力学性质之一。工程中的地基承载力，挡土墙

5、土压力、土坡稳定等问题都与土的抗剪强度直接相关。建筑物地基在外荷载作用下将产生剪应力和剪切变形，土具有抵抗这种剪应力的能力，并随剪应力的增加而增大，当这种剪阻力达到某一极限值时，土就要发生剪切破坏，这个极限值就是土的抗剪强度。如果土体内某一部分的剪应力达到土的抗剪强度，在该部分就开始出现剪切破坏，随着荷载的增加，剪切破坏的范围逐渐扩大，最终在土体中形成连续的滑动面，地基发生整体剪切破坏而丧失稳定性。土发生整体剪切变形的三个阶段:（1）压密变形阶段（2）局部剪切阶段（3）整体破坏阶段二、土的抗剪强度与极限平衡原理1、土中任一点的应力状态土体内一点处任意方向截面上应力的集合（剪应力和法向应力

6、）莫尔圆可以表示土体中一点的应力状态，莫尔圆圆周上各点的坐标就表示该点在相应平面上的正应力和剪应力。可得出：2、莫尔-库仑破坏理论（以库仑定律表示莫尔破坏包线的理论）莫尔理论：1910年莫尔(Mohr)提出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就发生破坏，并提出在破坏面上的剪应力f，是该面上法向应力，的函数，即3、土的极限平衡条件4、抗剪强度指标的确定测定土抗剪强度的方法：（1）直接剪切试验（2）三轴压缩试验（3）无侧限抗压强度试验（4）现场十字板剪切仪（1）直接剪切试验在直剪试验过程中，根据加荷速率的快慢可将试验划分为:快剪固结快剪慢剪优点：仪器构造简单，试样的

7、制备和安装方便，易于操作。缺点：①剪切破坏面固定，且不一定是土样的最薄弱面。②不能严格控制排水条件，不能量测土样的孔隙水压力。③剪切过程中试样剪切面积逐渐减小，剪切面上的剪应力分布不均匀。（2）三轴压缩试验分别在不同的周围压力3作用下进行剪切，得到3～4个不同的破坏应力圆，绘出各应力圆的公切线即为土的抗剪强度包线。优点：①能控制排水条件，量测孔隙水压力。②试样的应力分布比较均匀，剪切破坏面为最薄弱面。缺点：