《土的抗剪强度 》ppt课件

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1、第五章土的抗剪强度(shearstrength)§5.1概述土的抗剪强度：是指土体对于外荷载所产生的剪应力的极限抵抗能力。变形破坏沉降、位移、不均匀沉降等超过规定限值(已学)地基破坏强度破坏地基整体或局部滑移、隆起，土工构筑物失稳、滑坡土体强度破坏的机理：在外荷载作用下，土体中将产生剪应力和剪切变形，当土中某点由外力所产生的剪应力达到土的抗剪强度时，土就沿着剪应力作用方向产生相对滑动，该点便发生剪切破坏。土体的强度破坏破坏主要是剪切破坏，土体的强度问题实质是土的抗剪强度问题，土的抗剪强度问题见于：（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

2、滑坡(b)挡土墙(c)地基失稳（1）地基承载力与地基稳定性基础下的地基土体产生整体滑动或因局部剪切破坏而导致过大的地基变形甚至倾覆。（2）土坡稳定性土坝、路堤等填方边坡以及天然土坡等，在超载、渗流乃至暴雨作用下引起土体强度破坏后将产生整体失稳边坡滑坡等事故。（3）支挡结构的土压力挡土墙、基坑等工程中，墙后土体强度破坏将造成过大的侧向土压力，导致墙体滑动、倾覆或支护结构破坏事故。土的强度一般以应力的函数形式来表达，由于函数形式不同，从而形成了不同的强度理论。目前比较简单而又比较符合实际的是摩尔—库伦强度理论。§5.2摩尔—库仑强度理论(Mohr-Coulombstrengt

3、htheory)一、库仑定律(CoulombLaw)库仑定律：在一般应力水平下，土的抗剪强度与滑动面上的法向应力之间呈直线关系。f=tan砂土ff=c+tan粘土cf1776年，库仑根据砂土剪切试验后来，根据粘性土剪切试验c:土的粘聚力:土的内摩擦角抗剪强度指标：常数参数C和，取决于土的性质，与土中应力状态无关。（1）如果设剪切面上的剪应力为τ，那么τ不可能超过τf，只能有ττf，为什么？（2）土的抗剪强度是否为定值？（3）抗剪强度的来源？无粘性土：内摩擦力、咬合力粘性土：内摩擦力、粘聚力讨论抗剪强度影响因素：摩擦力：剪切面上的法向总应力、

4、土的初始密度、土粒级配、土粒形状以及表面粗糙程度粘聚力：土中矿物成分、粘粒含量、含水量以及土的结构二、土中一点应力极限平衡(limitequilibrium)331131dldl·cosdl·sin静力平衡土体内一点处不同方位的截面上应力的集合（剪应力和法向应力）31dldlcosdlsin斜面上的应力莫尔应力圆方程O13(1+3/2)2A(,)圆心坐标[(1+3)/2，0]应力圆半径r＝(1－3)/2土中某点的应力状态可用莫尔应力圆描述莫尔应力圆三、土的极限平衡条件应力圆与强度线相切：应力圆与强度线相

5、割：强度线极限应力圆τ<τf弹性平衡状态τ=τf极限平衡状态τ>τf破坏状态应力圆与强度线相离：31cf2fAc.cot(1+3)/2无粘性土：c=0莫尔－库仑破坏准则说明：剪破面并不产生于最大剪应力面，而与最大剪应力面成/2的夹角，可知，土的剪切破坏并不是由最大剪应力τmax所控制。f2f31cAcctg1/2(1+3)max土体处于极限平衡状态时，破坏面与大主应力作用面的夹角为f破坏面§5.3抗剪强度(shearstrength)试验室内测定抗剪强度指标常用方法直接剪切试验单轴压力试验三轴压力试验一、直接剪切试验(di

6、rectsheartest)1.试验仪器：直剪仪、两个重叠在一起的剪切盒、透水石、钢压板、量力环、加压砝码。2.直剪试验原理剪切前施加在试样顶面上的竖向压力为剪破面上的法向应力，剪应力为剪切力T除以试样面积A在法向应力作用下，剪应力与剪切位移关系曲线，根据曲线得到该作用下，土的抗剪强度。2mmab剪切位移△l(0.01mm)剪应力（kPa)12在不同的垂直压力下进行剪切试验，得相应的抗剪强度τf，绘制τf-曲线，得该土的抗剪强度包线优点：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

7、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。3.直剪试验优缺点二、单轴压力试验ququ单轴压力试验又称为无侧限抗压强度试验，是三轴剪切试验的特例，对试样不施加周围压力，即2=3=0，只施加轴向压力直至发生破坏，试样在无侧限压力条件下，剪切破坏时试样承受的最大轴向压力qu，称为无侧限抗压强度。加压框架量表量力环升降螺杆无侧限压缩仪试样根据试验结果只能作出一个极限应力圆（2=3=0，1=qu）。因此对一般粘性土，无法作出强度包线。说明：对于饱和软粘土，根据三轴不排水剪试