土的抗剪强度和地基承载力

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1、第4章土的抗剪强度和地基承载力§4.1土的抗剪强度与极限平衡条件§4.2土的剪切试验§4.3土的剪切特性§4.4地基的临塑荷载和临界荷载§4.5地基的极限承载力本章主要内容：土的破坏主要是由于剪切引起的，剪切破坏是土体破坏的重要特点。工程实践中与土的抗剪强度有关工程主要有以下3类：一、土的强度问题工程背景（1）是土作为材料构成的土工构筑物的稳定问题；如土坝、路堤等填方边坡及天然土坡的稳定问题。（2）是土作为工程构筑物的环境的问题，即土压力问题；如挡土墙、地下结构等的周围土体。（3）是土作为建筑物地基的承载力问题。3.土工构筑物的稳定性问题1.土工构筑物的稳定性问题土坝

2、、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。2.构筑物环境的安全性问题即土压力问题挡土墙、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。3.建筑物地基承载力问题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。建筑物地基承载力问题(图4)§4.1土的抗剪强度与极限平衡条件土的抗剪强度：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

3、、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。一、莫尔-库仑破坏理论二、莫尔-库仑破坏准则——极限平衡条件1.库仑公式2.应力状态与摩尔圆3.极限平衡应力状态4.摩尔-库仑强度理论5.破坏判断方法6.滑裂面的位置PSTA一、摩尔-库仑强度理论固定滑裂面一般应力状态如何判断是否破坏？1.库仑公式库仑公式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

4、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(无粘性土：c=0)应变式直剪仪垂直加载水平加载测微表量力环剪切盒土体内一点处任意方向截面上应力的集合（剪应力和法向应力）331131斜面上的应力土中任一点的应力状态土的抗剪强度与极限平衡原理O131/2(1+3)2A(,)土中某点的应力状态可用莫尔应力圆描述31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

5、割：极限应力圆τ<τf弹性平衡状态τ=τf极限平衡状态τ>τf破坏状态土的极限平衡条件莫尔－库仑破坏准则(极限平衡状态)31cf2fAcctg1/2(1+3)无粘性土：c=0粘性土：粘性土的极限平衡条件σ1=σ3tg2(45+φ/2)＋2ctg(45+φ/2)σ3=σ1tg2(45－φ/2)－2ctg(45－φ/2)无粘性土的极限平衡条件σ1=σ3tg2(45+φ/2)σ3=σ1tg2(45－φ/2)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)说明：剪破面并不产生于最大剪应力

6、面，而与最大剪应力面成/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。max3.极限平衡应力状态二、摩尔-库仑破坏准则极限平衡应力状态：有一对面上的应力状态达到=f土的强度包线：所有达到极限平衡状态的莫尔圆的公切线。f3.极限平衡应力状态f强度包线以内：下任何一个面上的一对应力与都没有达到破坏包线，不破坏；与破坏包线相切：有一个面上的应力达到破坏；与破坏包线相交：有一些平面上的应力超过强度；不可能发生。二、摩尔-库仑破坏准则4.莫尔—库仑强度理论莫尔-库仑强度理论表达式－极限平衡条件1f3Oc二、摩尔-库仑破坏准则4.

7、莫尔—库仑强度理论莫尔-库仑强度理论表达式－极限平衡条件1f3Oc二、摩尔-库仑破坏准则根据应力状态计算出大小主应力σ1、σ3判断破坏可能性由σ3计算σ1f比较σ1与σ1fσ1<σ1f弹性平衡状态σ1=σ1f极限平衡状态σ1>σ1f破坏状态Oc1f3115.破坏判断方法判别对象：土体微小单元（一点）3=常数：二、摩尔-库仑破坏准则根据应力状态计算出大小主应力σ1、σ3判断破坏可能性由σ1计算σ3f比较σ3与σ3fσ3>σ3f弹性平衡状态σ3=σ3f极限平衡状态σ3<σ3f破坏状态Oc13f335.破坏判断方法三