土力学第五章 土的抗剪强度

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1、第五章土的抗剪强度第五章土的抗剪强度引言从图5.1的工程实例出发，阐述土体的破坏是剪切破坏，土体的强度问题实质是土的抗剪强度问题，因为土颗粒之间的联结强度远小于颗粒之间的强度，所以对土的抗剪强度进行研究。土的抗剪强度成果的应用：（1）地基承载力与地基稳定性；（2）土坡稳定性；（3）支挡结构的土压力。(a)土体滑坡(b)挡土墙(c)地基失稳图5.1土体破坏示意图§5.1摩尔—库仑强度理论一、物理模型NFQWRqNFmaxQWRd图5.2物体滑动示意图1．Q>0，物体有滑动的趋势；2．Q=Fmax，极限平

2、衡状态。由物理学知识可得Fmax=mNFmax=Ntgd即m=tgd，d称为摩擦角。除以面积得：tf=stgdtf为接触面的摩擦抗剪强度，s为正应力。备注采用设问法，引出本章要研究的内容。由物理模型引出库伦定律8第五章土的抗剪强度二、库仑定律(CoulombLaw)图5.3土的强度线1776年法国科学家库仑(C.ACoulomb)总结土的破坏现象和影响因素，提出土的破坏公式为：式中S—代表抗剪强度(shearstrength)；c—土的粘聚力(cohesion)；—土的内摩擦角(internalfri

3、ctionangle)；—作用在剪切面上的有效法向应力。图5.4土中一点的极限应力圆三、土中一点应力极限平衡注意：(1)破裂面不发生在最大剪应力作用面上。为什么？请思考。(2)破裂面与大主应力作用面夹角为。四、判断土中一点是否破坏1.t

4、试判断该点所处的应力状态。备注只有t£S？土的抗剪强度是否为定值？参数c、值如何确定？黑板板书推导极限平衡方程，告诉学生记忆该方程的方法。采用设问发，启发学生，引出判断土中一点是否破坏的方法。讲解时注意采用多种方法进行判断。8第五章土的抗剪强度§5.3抗剪强度试验室内测定土的抗剪强度指标的常用方法：直接剪切试验(directsheartest)、单轴压力试验(unconfinedcompressivestrengthtest)、三轴压力试验(triaxialcompressiontest)。一、直接剪

5、切试验仪器1.仪器简介图5.5直剪仪简图2.试验原理测得3~4组试验可得(s1，S1),(s2，S2),(s3，S3),(s4，S4)，在s—t中描点并近似可连成一直线，即得强度线，此线得截距即为c，倾角为j。3.评价优点：仪器简单，操作方便；能用于土样的大剪切应变；如果把剪切盒尺存放大，就可用于大土样。缺点：（1）剪切面上的应力非常复杂，并非想象的那样均匀；（2）剪切过程中，剪切面不断减小，与假定的定值不符；（3）不能控制孔隙水压力。二、轴压试验1.单轴压力试验（1）干硬粘性土，压坏时有明显的剪裂面

6、；（2）饱和粘土，加压时孔隙水来不及排出，剪切面上的有效压力为0，强度线为水平线。单轴压力试验不能用于不满足上述条件的粘性土和难于制备土样的砂土。备注实验室实验时，剪切盒的上、下盒哪个移动？简介在Excel电子表格中如何进行直剪试验的数据处理和绘图。8第五章土的抗剪强度图5.6干硬粘性土单轴压力试验图5.7饱和粘土单轴压力试验1.三轴压力试验（1）仪器简介图5.8三轴压力室示意图（2）加压程序①先加围压，维持围压不变，施加垂直压力至土样破坏；②围压和垂直压力都加到一定值后，垂直压力保持不变，减小围压至

7、土样被剪坏。（3）试验方法①不排水剪或快剪；②固结不排水剪或固结快剪；③排水剪或慢剪。（4）评价三轴试验的主要优点：在于能控制孔隙水，从工程实际出发，采用不同的排水条件，以求得与实际情况相近似的土的抗剪强度。备注只有一个极限应力圆如何确定抗剪强度参数？结合仪器构造介绍试验方法。8第五章土的抗剪强度§5.4应力路径(stresspath)及其影响一、概念应力路径：土体中的应力随外力的变化而演变的途径。对加荷过程中土体内某点，其应力状态的变化可在应力坐标图中以应力点的移动轨迹来表示，这种轨迹称为应力路径。

8、以某一特定截面上的应力来表示。特定截面：剪裂面或最大剪应力面。表示法：总应力(totalstress)路径和有效应力(effectivesstress)路径二、S线、Kf线K0线K0固结为无侧向变形固结若有效应力路径与K0线平行，则土样在该应力路径下的侧向应变为零；若有效应力路径的倾角大于K0线的b角，则土样发生侧向膨胀；若有效应力路径的倾角小于K0线的b角，则土样发生侧向收缩。三、结论由于土体的变形和强度不仅与受力的大小有关，更重要的还与土的应力历史有