土力学5-土的抗剪强度

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1、山东科技大学资环学院《土力学》之第五章土的抗剪强度本章提要学习难点第五章：土的抗剪强度土是如何破坏的？如何衡量土的强度？如何测定土的强度？如何应用土的强度指标？土的抗剪强度理论及本质土的抗剪强度指标及测试方法土的抗剪强度指标的种类及选取§5.1概述§5.2强度概念与莫尔－库仑理论§5.3确定强度指标的试验§5.4三轴压缩试验中的孔隙应力系数§5.5三轴试验中土的剪切性状第五章：土的抗剪强度§5.1概述-土体强度及其特点概述土体强度及其特点工程中土的强度问题土的抗剪强度土的强度的特点各种类型的滑坡(sliding)挡土和支护结构

2、的破坏地基的破坏砂土的液化(liquefaction)土的强度及其特点天然状态下的砂沿坡方向的平衡：天然休止角，也是最松状态下的砂内摩擦角砂堆TWN§5.1概述-土体强度及其特点土的强度及其特点静止砂丘移动砂丘30~35天然状态下的沙丘固定沙丘背风坡角度接近天然休止角，一般为=30-35，大于矿物滑动摩擦角颗粒间存在一定的咬合作用§5.1概述-土体强度及其特点土体强度的特点碎散性：强度不是颗粒矿物本身的强度，而是颗粒间相互作用-主要是抗剪强度与剪切破坏，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

3、理自然变异性：土的强度的结构性与复杂性§5.1概述-土体强度及其特点各种类型的滑坡崩塌平移滑动旋转滑动流滑滑裂面§5.1概述-土体强度及其特点1994年4月30日崩塌体积400万方，10万方进入乌江死4人，伤5人，失踪12人；击沉多艘船只1994年7月2-3日降雨引起再次滑坡滑坡体崩入乌江近百万方；江水位差数米，无法通航。乌江武隆鸡冠岭山体崩塌§5.1概述-土体强度及其特点滑坡堰塞湖—易贡湖湖水每天上涨50cm！天然坝坝高290m滑坡堰塞湖库容15亿方2000年西藏易贡巨型滑坡§5.1概述-土体强度及其特点锚固破坏整体滑动底

4、部破坏土体下沉墙体折断挡土支护结构的破坏§5.1概述-土体强度及其特点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§5.1概述-土体强度及其特点大阪的港口码头挡土墙由于液化前倾§5.1概述-土体强度及其特点地基的破坏地基P滑裂面§5.1概述-土体强度及其特点某谷仓地基的破坏§5.1概述-土体强度及其特点砂土的液化(liquefaction)日本新泻1964年地震引起大面积液化§5.1概述-土体强度及其特点土压力边坡稳定性地基承载力振动液化特性挡土结构物破坏各种类型的滑坡地基的破坏砂土的液化核心问题:

5、土体的强度理论§5.1概述-土体强度及其特点§5.1概述§5.2强度概念与莫尔－库仑理论§5.3确定强度指标的试验§5.4三轴压缩试验中的孔隙应力系数§5.5三轴试验中土的剪切性状第五章：土的抗剪强度§5.2强度概念与莫尔－库仑理论强度概念与莫尔－库仑理论固体间的摩擦力莫尔应力圆莫尔-库仑破坏准则§5.2强度概念与莫尔－库仑理论固体间的摩擦力§5.2强度概念与莫尔－库仑理论法国军事工程师，在摩擦、电磁方面做出了奠基性的贡献。1773年发表了关于土压力方面论文，成为土压力的经典理论库仑（C.A.Coulomb）(1736-180

6、6)莫尔-库仑破坏准则§5.2强度概念与莫尔－库仑理论土的抗剪强度规律c和是决定土的抗剪强度的两个指标，称为抗剪强度指标对无粘性土（砂土）通常认为，粘聚力C=0库仑公式（1776年）:OcO粘性土砂土§5.2强度概念与莫尔－库仑理论土单元的某一个平面上的抗剪强度f是该面上作用的法向应力的单值函数,f=f()在一定的应力范围内，可以用线性函数近似f=c+tg某土单元的任一个平面上=f，该单元就达到了极限平衡应力状态莫尔—库仑强度理论§5.2强度概念与莫尔－库仑理论应力分析符号规定材料力学+-正应力

7、剪应力拉为正压为负顺时针为正逆时针为负+-土力学压为正拉为负逆时针为正顺时针为负§5.2强度概念与莫尔－库仑理论土体中一点的应力状态为土的静止侧压力系数，小于1，因为只有土的自重作用，因而在这两个面上没有剪应变，也就没有剪应力，没有剪应力的面称为主应面，作用在主应面上的力称为主应力dxdz132dy13dxdz根据静力平衡条件，分别取水平和垂直方向合力为零：§5.2强度概念与莫尔－库仑理论莫尔应力圆O213rp大主应力：小主应力:圆心：半径：(,)莫尔圆：单元的应力状态圆上点：一个面上的与莫尔

8、圆转角2：作用面转角13dxdzO’§5.2强度概念与莫尔－库仑理论土的极限平衡条件f强度包线以下：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§