土的抗剪强度a库伦定律--土力学与基础工程

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1、电子教案南京林业大学土木工程学院土力学与基础工程土力学与基础工程绪论第一章土的物理性质及工程分类第二章土中应力计算第三章土的压缩性与地基沉降计算第四章土的抗剪强度与地基承载力第五章土压力与土坡稳定分析第六章工程地质勘察第七章天然地基上浅基础第八章桩基础第九章地基处理与托换技术第四章土的抗剪强度与地基承载力4.1土的抗剪强度概述4.2土的抗剪强度试验方法4.3地基承载力土工结构物或地基土渗透问题变形问题强度问题渗透特性变形特性强度特性土的抗剪强度土体对于外荷载所产生的剪应力的极限抵抗能力。地基破坏变形破坏：

2、沉降、位移、不均匀沉降等超过规定限值强度破坏：地基整体或局部滑移、隆起，土工构筑物失稳、滑坡4.1土的抗剪强度概述土体强度破坏的机理在外荷载的作用下，土体中任一截面将同时产生法向应力和剪应力；法向应力作用将使土体发生压密，而剪应力作用可使土体发生剪切变形；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。土的破坏主要是由于剪切所引起的，剪切破坏是土体破坏的主要特点。4.1土的抗剪强度概述成龙上德国电视大展劈砖神功工程中的强度问题概述土的抗剪强度：土体

3、抵抗剪切破坏的极限能力土压力边坡稳定地基承载力挡土结构物破坏各种类型的滑坡地基的破坏工程中土体的破坏类型4.1土的抗剪强度概述核心强度理论工程背景1.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。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.土工构筑物的稳定性问题土坝、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

4、等事故。工程背景1.建筑物地基承载力问题加拿大特朗斯康谷仓美国纽约某水泥仓库工程背景2.构筑物环境的安全性问题即土压力问题工程背景3.土工构筑物的稳定性问题土的强度特点碎散性：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（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。4.1土的抗剪强度概述库伦公式及抗剪强度指标库伦(Coulomb,1773)根据砂土的试验，将土的抗剪强度τf，表达为滑动面上法向总应力σ的函数，即σ

5、=100KPaSσ=200KPaσ=300KPaO摩擦强度4.1土的抗剪强度概述库伦公式及抗剪强度指标适合粘性土的更普遍的表达式，即两式统称为库伦公式，或库伦定律，c、称为抗剪强度指标(抗剪强度参数)σ=100KPaSσ=200KPaσ=300KPaOc摩擦强度+粘聚强度4.1土的抗剪强度概述库伦公式及抗剪强度指标4.1土的抗剪强度概述上盒下盒PSTA固定滑裂面c粘聚力内摩擦角施加σ（=P/A），S量测（=T/A）f：土的抗剪强度tg：摩擦强度-正比于压力c：粘聚强度-与所受压力无

6、关NT=NtgφuT滑动摩擦4.1土的抗剪强度概述土的强度机理——摩擦强度＋粘聚强度摩擦强度tg（1）滑动摩擦由颗粒之间发生滑动时颗粒接触面粗糙不平所引起，与颗粒大小，矿物组成等因素有关4.1土的抗剪强度概述土的强度机理——摩擦强度＋粘聚强度摩擦强度tg（1）滑动摩擦由颗粒之间发生滑动时颗粒接触面粗糙不平所引起，与颗粒大小，矿物组成等因素有关0.020.060.20.623020颗粒直径(mm)滑动摩擦角u粉砂细砂中砂粗砂4.1土的抗剪强度概述摩擦强度tg（2）咬合摩擦是指相邻颗粒对

7、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。CABCAB剪切面4.1土的抗剪强度概述摩擦强度tg（2）咬合摩擦引起的剪胀滑动摩擦咬合摩擦引起的剪胀4.1土的抗剪强度概述摩擦强度tg（3）颗粒的破碎与重排列NT滑动摩擦颗粒破碎与重排列咬合摩擦引起的剪胀4.1土的抗剪强度概述摩擦强度tg影响土的摩擦强度的主要因素：密度（e,粒径级配（Cu,Cc）颗粒的矿物成分对于：砂土>

8、粘性土；高岭石>伊里石>蒙特石粒径的形状（颗粒的棱角与长宽比）在其他条件相同时：对于砂土，颗粒的棱角提高了内摩擦角对于碎石土，颗粒的棱角可能降低其内摩擦角4.1土的抗剪强度概述粘聚强度（1）粘聚强度机理（2）粘聚强度影响因素静电引力（库仑力）范德华力颗粒间胶结假粘聚力（毛细力等）地质历史粘土颗粒矿物成分密度离子价与离子浓度----+§5.1土的抗剪强度与极限平衡条件一、库仑定律1776年，库仑根据砂土剪切试验f=tan