土力学-第五章抗剪强度

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1、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§5.1概述§5.2土体破坏与土的强度理论§5.3土的抗剪强度的测定试验§5.4土的抗剪强度指标第五章：土的抗剪强度§5.1概述-土体强度及其特点概述土体强度及其特点工程中土的强度问题土的抗剪强度土的强度的特点各种类型的滑坡(sliding)挡土和支护结构的破坏地基的破坏砂土的液化(liquefaction)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，也是最松状态下的

2、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：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-有效应力原理自然变异性：土的强度的结构性与复杂性§5.1概述-土体强度及其特点各种类型的滑坡崩塌平移滑动旋转滑动流滑滑裂面§5.1概述-土体强度及其特点1994年4月30日崩塌体积

3、400万方，10万方进入乌江死4人，伤5人，失踪12人；击沉多艘船只1994年7月2-3日降雨引起再次滑坡滑坡体崩入乌江近百万方；江水位差数米，无法通航。乌江武隆鸡冠岭山体崩塌§5.1概述-土体强度及其特点滑坡堰塞湖—易贡湖湖水每天上涨50cm！天然坝坝高290m滑坡堰塞湖库容15亿方2000年西藏易贡巨型滑坡§5.1概述-土体强度及其特点锚固破坏整体滑动底部破坏土体下沉墙体折断挡土支护结构的破坏§5.1概述-土体强度及其特点广州京光广场基坑塌方使基坑旁办公室、民工宿舍和仓库倒塌，死3人，伤17人§5.1概述-土体强度及其特点大阪的港口码头挡土墙由于液化前倾§5.

4、1概述-土体强度及其特点地基的破坏地基P滑裂面§5.1概述-土体强度及其特点某谷仓地基的破坏§5.1概述-土体强度及其特点砂土的液化(liquefaction)日本新泻1964年地震引起大面积液化§5.1概述-土体强度及其特点土压力边坡稳定性地基承载力振动液化特性挡土结构物破坏各种类型的滑坡地基的破坏砂土的液化核心问题:土体的强度理论§5.1概述-土体强度及其特点§5.1概述§5.2土的抗剪强度理论§5.3土的抗剪强度的测定试验§5.4土的抗剪强度指标第五章：土的抗剪强度§5.2土的抗剪强度理论土的抗剪强度理论直剪试验与库仑公式土的抗剪强度机理莫尔-库仑强度理论§

5、5.2土的抗剪强度理论法国军事工程师，在摩擦、电磁方面做出了奠基性的贡献。1773年发表了关于土压力方面论文，成为土压力的经典理论库仑（C.A.Coulomb）(1736-1806)§5.2土的抗剪强度理论–直剪试验与库伦公式直剪试验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

6、库伦公式土的抗剪强度指标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–直剪试验与库伦公式摩擦强度摩擦强度：决定于剪切面上的正应力σ和土的内摩擦角由颗粒之间发生滑动时颗粒接触面粗糙不平所引起，与颗粒的形状，矿物组成，级配等因素有关0.020.060.20.623020颗粒直径(mm)滑动摩擦角u粗粉细砂中砂粗砂滑动摩擦咬合摩擦包括如下两个组成部分：滑动摩擦§5.2土的抗剪强度理论–土的抗剪强度机理摩擦强度

7、：决定于剪切面上的正应力σ和土的内摩擦角滑动摩擦咬合摩擦包括如下两个组成部分：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，也会消耗能量咬合摩擦CABCAB剪切面§5.2土的抗剪强度理论–土的抗剪强度机理摩擦强度摩擦强度密度粒径级配颗粒的矿物成分粒径的形状粘土颗粒表面的吸附水膜影响土的摩擦强度的主要因素:§5.2土的抗剪强度理论–土的抗剪强度机理凝聚强度细粒土：粘聚力c取决于土粒间的各种物理化学作用力作用机理：库伦力（静电力）、范德华力、胶结作用力和毛细力