第五章土抗剪强度

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1、第五章      土的抗剪强度§5－1土的抗剪强度概述n土体的变形和强度问题，是土力学中的两个主要问题，都有非常重要的意义。前几节从弹性理论出发研究了土体的附加应力和压缩变形问题，这一章研究土的强度问题。n土是以固体颗粒为主的散体。粒间的联结较弱，因此，土的强度问题表现在土粒之间错动、剪切，以致于破坏。所以对于土，主要研究其抵抗剪切的强度。n当地基受到荷载作用后，土中各点产生剪应力，若某点的剪应力达到该点的抗剪强度，土即沿着剪应力作用方向，产生相对滑动，此时称为该点强度破坏。n随着荷载的增加，则剪应力达到抗剪强度的区域越来越大，最后形成连续的滑动面，一部分土体相对于另一部

2、分土体滑动，基础产生很大的沉降与倾斜，整个地基强度破坏，这时一、抗剪强度与库伦定律土的抗剪强度是指在外力作用下，土对剪应力的极限抵抗能力。库伦经实验得出如下规律：影响土抗剪强度的因素有：1．   土颗粒的矿物成分、形状、颗粒级配2．   原始紧密程度e↓C↑↑3．   含水量w↑C↓↓4．   土的结构扰动情况，受扰动C↓5．   有效应力，随着固结发展↑e↑C↑土的抗剪强度，与其它固体材料不同，在同一应力范围内，其它固体材料为常量，而土的抗剪强度是随法向应力成正比例地增加，这就反映了土——散粒体的强度特点，它是颗粒间的连结力对剪应力的极限抵抗力。当正应力大时，颗粒挤压紧

3、密，若使错动当然不易，故抗剪强度大。对于饱和土，土的抗剪强度与有效应力有关，饱和土的固结过程是土中孔隙水应力和有效应力间的转移过程。只有在有效应力作用下才能使土固结压密。由此可知，只有有效应力才能增加土的密度，从而增大了土粒间的内聚力与摩擦力，使土的抗剪强度增大。因此，饱和土的抗剪强度与受剪面在法向应力作用下的固结度有关。剪切面上的法向应力与有效应力之间有下列关系因为库伦定律中是剪切面上总应力，故称“总应力法”，而上式称为“有效应力法”。有效应力法概念明确，但须测孔隙水应力。总应力法比较简单，但不能准确反映孔隙水应力的存在对抗剪强度产生的影响，两种方法各有其优缺点。二、莫

4、尔——库伦强度理论因为土的破坏是剪切破坏，所以研究土的应力和强度问题时采用了最大剪力理论——莫尔强度理论。三、极限平衡状态砂类土粘性土导出§5－2抗剪强度的测定方法土的抗剪强度是土的一个重要的力学性质，在计算承载力、评价地基的稳定性以及计算挡土墙的土压力时，都要用到土的抗剪强度指标。因此，正确测定土的抗剪强度指标在工程上具有重要的意义。抗剪强度的试验方法有多种。在实验室主要有直接剪切试验、三轴剪切试验和无侧限抗压试验；有现场原位测试一．直接剪切试验试验的方法属于总应力法，总应力法按排水条件的不同，分为不排水剪（快剪）、排水剪（慢剪）及固结不排水剪（固结快剪）。（1）不排水

5、剪（快剪）——试验时，无论在法向应力下或在剪切过程中都不让土中水排出，试验中土的含水量不变，速度快（2）排水剪（慢剪）——试验时，无论在法向应力作用下或在整个剪切过程中都让土样排水，土样在应力变化过程中始终让孔隙水应力为零的固结状态。（3）固结不排水剪（固结快剪）——试验时，先让土样在法向应力下完全固结，在剪切的过程中则不让土样含水量发生变化。不排水剪是模拟建筑现场土体基本上来不及固结排水，就较快的加载以致剪切破坏的情况。在工程实际中，对地基土的透水性较差，排水条件不良，建筑施工速度快，或斜坡稳定性验算时，来测抗剪强度。排水剪是模拟地基土体先充分固结后，才开始缓慢地施加荷

6、载的情况，在工程实际中，对土的排水条件好，地基土透水性好；加荷速度慢时使用。固结不排水剪模拟地基条件为土体自重或正常荷载下，让充分固结，又遇到突加荷载的情况。如地基稳定性验算。二、三轴剪切试验试验方法是将土切成圆柱体套在橡皮膜内，放在受封的高压室中，然后向室内注入水或甘油，使试件各个方向受压力，并使液压在整个过程中保持不变，这时试件内各向的三个主应力都相等，因此不产生剪应力。三、无侧限抗压强度饱和粘性土样在三轴仪上进行试验时，不排水剪切破坏包线接近于一水平线，可用无侧限抗压仪进行饱和土的不排水剪切试验测土的灵敏度。§5－4饱和粘性土的抗剪强度一、不固结不排水抗剪强度不固结

7、不排水剪试验在三轴仪上进行时，首先施加周压力，不等试样固结就很快施加垂直轴向力，在施加力全部过程中，关闭排水阀门，不允许试样水分排出，因此试样在加压和剪切过程中含水量不变。试验结果如图所示二、固结不排水抗剪强度正常固结土固结不排水试验，固结阶段，，不排水剪切阶段，孔隙水压力三、固结排水抗剪强度在整个试验过程中，孔隙水压力始终为零，总应力圆就是有效应力圆四、抗剪强度指标的选择由于地基条件的复杂性，实际工程的千差万别，选择抗剪强度指标比较复杂。一般地基长期稳定问题，采用有效应力强度参数；短期稳定宜采用总应力法（来不及排水），一般工