土的抗剪强度与地基承载力2

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1、第四章土的抗剪强度与地基承载力4.1土的抗剪强度与极限平衡原理4.2土的剪切试验方法4.3土的剪切特性4.4地基破坏型式和地基承载力4.5按极限荷载确定地基承载力4.1土的抗剪强度与极限平衡原理4.1.1抗剪强度的基本概念土体抵抗剪切破坏的极限能力土工建筑物（如：路堤、土坝等）沉降过大强度破坏建筑物事故土体破坏剪切破坏研究土的强度特性，就是研究土的抗剪强度特性4.1.1抗剪强度的基本概念工程中要解决的问题土坡稳定问题土压力问题地基承载力问题土坡稳定问题大阪的港口码头档土墙由于液化前倾剪切面（剪切带）：土体

2、剪切破坏是沿某一面发生与剪切方向一致的相对位移，该面通常称为剪切面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。挡土墙的土压力问题工程实例－地基承载力问题工程实例－地基承载力问题1911年动工1913年完工自重20000吨1913年10月17日发现1小时内竖向沉降达30.5厘米，向西倾斜，并在24小时内倾倒，谷仓西端下沉7.32米，东端上抬1.52米加拿大特朗斯康谷仓4.1.1抗剪强度的基本概念抗剪强度的影响因素：（1）土的基本性质（2）土的受力状态（3）试验方法4.1.2库仑

3、定律1776年，库仑根据砂土剪切试验得出f=tan砂土后来，根据粘性土剪切试验得出f=c+tan粘土c库仑定律：土的抗剪强度是剪切面上的法向总应力的线性函数ff库伦公式抗剪强度指标c:土的粘聚力:土的内摩擦角土的抗剪强度一般可分为两部分：一部分与颗粒间的法向应力有关，通常呈正比例关系，其本质是摩擦力；另一部分是与法向应力无关的土粒之间的粘结力，通常称为粘聚力。影响因素土的抗剪强度内在因素外在因素：试验时的排水条件等因素颗粒间的有效法向应力土的孔隙比表达方法土的抗剪强度总应力法：

4、总应力强度指标有效应力法：有效应力强度指标4.1土的抗剪强度与极限平衡原理4.1.1抗剪强度的基本概念土体抵抗剪切破坏的极限能力4.1.3土中一点的应力状态(a)(c)(b)19平面应力状态最一般的表现形式如图a所示，现先分析与已知应力所在平面xy垂直的任意斜截面(图b)上的应力。第七章应力状态和强度理论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311θ31θ斜面上的应力4.1.3土中一点的应力状态O131/2(1+3)θ2θA(,)土中某点的应力状态

5、可用莫尔应力圆描述31θ莫尔圆可以表示土体中一点的应力状态，莫尔圆圆周上各点的坐标就表示该点在相应平面上的正应力和剪应力。应力圆与强度线相离：强度线应力圆与强度线相切：应力圆与强度线相割：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4.1.4土的极限平衡条件莫尔－库仑破坏准则31cf2fAcctg1/2(1+3)无粘性土：c=0粘性土：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＝f2f31cAcctg1/2(1+3)

6、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45°+/2的夹角。因此，土的剪切破坏并不是由最大剪应力τmax所控制。max的方法测定土抗剪强度直接剪切试验三轴压缩试验无侧限抗压强度试验现场十字板剪切仪4.2土的剪切试验方法试验仪器：直剪仪（应变控制式，应力控制式）4.2.1直接剪切试验应变控制式直剪仪的试验原理：对同一种土至少取4个平行试样，分别在不同垂直压力下剪切破坏，将试验结果绘制抗剪强度f与相应垂直压力的关系图。剪切容器与应力环在法向应力作用下，剪应力与剪切位移关系曲线。4mm

7、ab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快剪：0.08mm/min固结快剪：固结不大于0.005mm/h慢剪：<0.02mm/min在直剪试验过程中，根据加荷速率的快慢可将试验划分为:直剪试验优缺点优点：仪器构造简单，试样的制备和安装方便，易于操作。缺点：①剪切破坏面固定，且不一定是土样的最薄弱面。②不能严格控制排水条件，不能量测土样的孔隙水压力。③剪切过程中试样剪切面积逐渐减小，剪切面上的剪应力分

8、布不均匀。4.2.2三轴压缩试验试验仪器：应变控制式三轴仪：压力室，加压系统，量测系统组成(常用）应力控制式三轴仪试验步骤:333333△△2.施加周围压力3.施加竖向压力1.装样三轴压缩仪应变控制式三轴仪：压力室加压系统量测系统轴向加荷系统三轴压缩试验按剪切前的固结程度和剪切时的排水条件，可以分为三种试验方法：1.不固结不排水试验(UU试验)2.固结不排水试验(CU试验)3.固结排水试验(CD试验)三轴试验优