土力学与砌体结构第6章土的抗剪强度与地基承载力

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1、第六章土的抗剪强度与地基承载力6.1土的抗剪强度6.2土的极限平衡理论6.3抗剪强度指标的测定方法6.4地基破坏类型及承载力的确定6.1土的抗剪强度1、抗剪强度:土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土的重要力学性质指标。工程中的地基承载力、挡土墙土压力、土坡稳定等问题都与土的抗剪强度直接相关。因此，土的强度实质上就是土的抗剪强度。2、本章重点1、抗剪强度参数的概念c、；2、土的极限平衡条件；3、各类抗剪强度参数的实际应用。一、抗剪强度的基本概念6.1土的抗剪强度无粘性土粘性土APFts二、直剪试验与库伦定律222111ffPPts（总

2、应力法）（有效应力法）jstjsttantan+==cff（抗剪强度）C—土的内聚力，kpaj--土的内摩擦角，度6.1土的抗剪强度三、抗剪强度的来源及影响因素1、抗剪强度的来源：1）无粘性土：来源于土粒间的摩擦力（内摩擦力）。包括：a.一部分由于土颗粒粗糙产生的表面摩擦力；b.另一部分是粗颗粒之间互相镶嵌，联锁作用产生的咬合力。2）粘性土：除内摩擦力外，还有内聚力。内聚力主要来源于：土颗粒之间的电分子吸引力和土中胶结物质（eg.硅、铁物质和碳酸盐等）对土粒的胶结作用。6.1土的抗剪强度2、影响土的抗剪强度的因素：影响c，φ，σ的因

3、素可归纳为两类：1）土的物理化学性质的影响a.土粒的矿物成分、颗粒形状与级配的影响。b.土的原始密度的影响。c.土的含水量的影响。d.土的结构的影响。2）孔隙水压力的影响工程上，根据实际地质情况和孔隙水压力消散程度，采用三种不同方法。a.排水剪；b.不排水剪；c.固结不排水剪。6.2土的极限平衡理论一、土体中任一点的应力状态假定土层为均匀、连续的半空间材料，研究地面以下任一深度处M点的应力状态。下面仅研究平面问题，在土体中取一微单元体，作用在该单元体上的两个主应力为，则作用在与大主应力作用面成角的平面上的正应力和剪应力可根据静力平衡

4、条件求得：6.2土的极限平衡理论如下图。以上可用莫尔圆表示，6.2土的极限平衡理论二、莫尔—库伦强度理论莫尔提出材料的破坏是剪切破坏，当任一平面上的剪应力等于材料的抗剪强度时该点就发生破坏，并提出在破坏面上的剪应力是该面上法向应力的函数，即：是一条曲线，称为莫尔包线（抗剪强度包线），如右图实线，通常用一直线代替，该直线方程就是库伦公式表示的方程。由库伦公式表示莫尔包线的强度理论称为莫尔—库伦强度理论。6.2土的极限平衡理论如果给定了土的抗剪强度参数和c以及土中某点的应力状态，则可将抗剪强度包线与莫尔应力圆画在同一张坐标图上。它们之

5、间的关系有三种情况：（1）莫尔圆位于抗剪强度包线下方（圆1），说明该点在任何平面上的剪应力都小于土所能发挥的抗剪强度，因此不会发生剪切破坏；（2）圆3实际上不存在；（3）圆2，说明在A点所代表的平面上剪应力正好等于抗剪强度，该点处于极限平衡状态。c三、土的极限平衡条件6.2土的极限平衡理论根据极限应力圆与抗剪强度包线相切的几何关系，可建立以下极限平衡条件：对无粘性土：破裂面破裂角：化简后得：6.2土的极限平衡理论6.3抗剪强度指标的测定方法抗剪强度的试验方法有多种，室内试验常用的有：直接剪切试验、三轴压缩试验和无侧限抗压强度试验；现

6、场原位测试的有十字板剪切试验、大型直接剪切试验等。应变控制式直剪仪一、直接剪切试验1、试验装置；2、验试成果。由曲线可得抗剪强度参数为了近似模拟土体在现场受剪的排水条件，直剪试验可分为快剪、固结快剪和慢剪三种方法。直接剪切仪的优点：构造简单、操作方便；直接剪切仪的缺点：剪切面限定在上下盒之间的平面，而不是沿土样最薄弱的剪切面破坏；剪切面上剪应力分布不均，在边缘发生应力集中现象；在剪切过程中，剪切面逐渐缩小，而计算抗剪强度时却按圆截面计算；试验时不能严格控制排水条件，不能量测孔隙水压力。6.3抗剪强度指标的测定方法二、三轴压缩

7、试验1、试验装置；2、试验成果。6.3抗剪强度指标的测定方法三轴压缩试验按剪切前的固结程度和剪切时的排水条件，分为以下三种试验方法：（1）不固结不排水试验（）；（2）固结不排水试验（）；（3）固结排水试验（）。三轴压缩仪的优点：能较为严格地控制排水条件以及可以量测试件中孔隙水压力的变化，试件中的应力状态比较明确，破裂面发生在最薄弱的部位。缺点：试件中的主应力，而实际上土体的受力状态未必都属于轴对称情况。6.3抗剪强度指标的测定方法，对一般粘性土就难以作出破坏包线。而对饱和粘性土，根据在三轴不固结不排水实验的结果，其破坏包线近于一条水

8、平线，三、无侧限抗压强度试验1、试验装置。2、试验结果：只能作出一个应力圆即土的不排水抗剪强度时，就可利用构造简单的无侧限抗压试验。。这样，仅为测定饱和粘性—不排水抗剪强度。6.3抗剪强度指标的测定方法四、十字板剪切试验1、试验装置。