高等土力学(李广信)3.5-土的排水与不排水强度.ppt

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1、3.5土的排水与不排水强度3.5.1概述3.5.2砂土的排水和不排水强度3.5.3粘土的排水与不排水强度3.5.1概述由于颗粒间接触点的面积很小。图3－53土粒的接触饱和土的有效应力原理：3.6.1概述饱和土的有效应力原理：有效应力部分产生抗剪强度。图3－54土的有效应力原理示意图有效应力原理的适用范围岩石与混凝土、非饱和土有效应力原理不一定适用某些多孔介质的孔隙与固体可能都是连续的，固体的接触面积不可忽略。图3－55某些多孔介质的孔隙孔压系数三轴应力状态的孔压系数A与B一般应力状态的孔压系数B、a和cB=?孔隙流体小0（饱和）土骨架——压缩系数大B=1B=0图3

2、－56孔压系数B块石或土(10-4×kPa-1)n（%）B巴斯石灰岩0.06150.468滑石0.25300.647密砂15400.988硬粘土80420.997软粘土400550.999表不同岩土的孔压系数B非饱和粘土的三轴固结不排水试验CUSr孔压系数B饱和度图3－78饱和度与孔压系数B对于弹塑性模型，相适应流动规则：B=1.0孔压系数a:孔压系数c:一般应力状态下：其中3.5.2砂土的排水和不排水强度密砂松砂图3－57砂土的排水试验A:CU,Dr=30%B:CU,Dr=44%图3－58不同密度砂土的三轴试验C:CU,Dr=47%D:CD,Dr=30%c=4

3、00kPa图3－59松砂土的最大应力差与最大应力比0((-总应力强度(峰值）有效应力强度最大应力差对应的强度总应力强度(残余）(-1临水松砂岸坡的流滑：松砂的不排水总应力残余强度只有3～5。图3－60水松砂岸坡的流滑（液化）1-33.5.3粘土的排水与不排水强度1.饱和粘土的排水试验CD2.饱和粘土的三轴固结不排水试验CU3.固结不排水试验（CU）确定的强度指标4.粘土的不固结不排水试验（UU）5.排水和不排水强度指标的工程应用6.非饱和土的强度与强度理论1.饱和粘土的排水试验CDe正常固结粘土0固结压缩

4、试验固结排水试验强度包线（过原点）图3－61正常固结粘土的压缩曲线与强度包线1.饱和粘土的排水试验CDe超固结粘土固结压缩试验固结排水试验强度包线图3－62超固结粘土的压缩曲线与强度包线2.饱和粘土的三轴固结不排水试验CU正常固结土－减缩（正孔压）；超固结土－剪胀（负孔压）图3－63粘土的三轴固结不排水试验3.固结不排水试验（CU）确定的强度指标超固结土正常固结土超固结土图3－64总应力路径与有效应力路径超固结正常固结p图3－65先期固结压力p附近的包线不固结不排水(UU)：unconsolidatedundrained固结不排水(CU)：consol

5、idatedundrained固结排水(CD)：consolidateddrained4.粘土的不固结不排水试验（UU）原状土的不扰动取样过程图3－66正常固结粘土的沉积、固结与取样过程应力路径（1）正常固结土的原位应力状态vvhu=0h总应力超静孔隙水压力有效应力图3－67原位应力状态放入压力室以前：体积不变,负孔压ur（2）取样以后的应力状态总应力有效应力v=-urh=-ur孔压ur<000图3－68原状土取样以后如果：c=uc=－ur,则：u=0,´=c总应力c=ucvc=hc=c-ur-uc=-ur有效应力孔压ur+

6、ucuc＝c-ur-ur（3）施加围压后图3－69施加围压c产生超静孔压uc=c总应力vc=c+-ur-ucu=+uruhc=c+ur-ucu=uru有效应力孔压ur+ucuc（4）剪切过程图3－70施加轴向应力产生超静孔压±u总应力vc=c+-ur-ucuf=+uruf=1fhc=c+ur-ucuf=uruf=3f有效应力孔压ur+ucufcf（5）试样破坏时情况图3－71试样破坏时的应力状态uf饱和土的不排

7、水包线是一条水平线，其斜率uu＝u=0。图3－72UU的强度包线非饱和粘土的三轴不排水试验强度包线图3－73非饱和粘土UU的强度包线5.排水和不排水强度指标的工程应用（1）有效应力强度指标(CD)①对于砂土，在一般加载的速率下，用有效应力强度指标进行分析——CD。②对于粘性土，如果在计算中，超静孔压已经全部消散(加载很慢），或者土中的孔隙水压力可以准确地确定，也可以用有效应力强度指标。③有效应力强度指标可以通过排水试验或者CU+孔压量测来确定。（2）固结不排水（CU）强度指标在一定的围压下固结已经完成，很快施加剪应力，不能排水。CU指标:软粘土上（1）部分