《土力学抗剪强度》PPT课件

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1、第六章土的抗剪强度§6.1概述§6.2土的抗剪强度理论§6.3土的抗剪强度测定试验§6.4饱和粘性土的抗剪强度§6.5无粘性土的抗剪强度本章主要内容：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§6.1概述1.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；2.三相体系：三相承受与传递荷载——有效应力原理；3.自然变异性：土的强度的结构性与复杂性。一、土的抗剪强度二、土的强度特点：基坑支护1.挡土结构物的破坏三、工程中土体的破坏类型挡土墙滑裂面平

2、移滑动2.各种类型的滑坡崩塌旋转滑动流滑地基p3.地基的破坏☆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★地基的破坏一、直剪试验和库仑公式二、土的强度机理三、摩尔-库仑强度理论§6.2土的抗剪强度理论本节主要内容：一、直剪试验和库仑公式直剪试验库仑（1776）施加σ（=P/A）量测（=T/A）上盒下盒PSTA试验原理Occ粘聚力内摩擦角σ=100KPaSσ=200KPaσ=300KPa库仑公式：f：土的抗剪强度tg：摩擦强度-正比于压力c：粘聚强度-与所受压力无关强度指标NT=NT

3、二、土的强度的机理1.摩擦强度tg（1）滑动摩擦（2）咬合摩擦引起的剪胀（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密度（e,粒径级配（Cu,Cc）颗粒的矿物成分：对于：砂土>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影响土的摩擦强度的主要因素：粘聚强度机理粘聚强度影响因素2.凝聚强度静电引力（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

4、密度离子价与离子浓度三、摩尔-库仑强度理论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c粘聚力内摩擦角f：土的抗剪强度tg：摩擦强度-正比于压力c：粘聚强度-与所受压力无关1.库仑公式στφστφc无粘性土粘性土抗剪强度曲线στ砂土：粘性土：库仑（Coulomb）公式c:土的粘聚力:土的内摩擦角莫尔—库仑强度理论（1）在一定的应力范围内，可以用线性函数近似f=c+tg（2）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331

5、131dlcosdlsin2、土中一点的应力状态Oz+zx-xzx213rR3.应力莫尔圆圆心：半径：莫尔圆：代表一个土单元的应力状态；圆周上一点代表一个面上的两个应力与不同状态时的摩尔圆4.极限平衡应力状态极限平衡应力状态：有一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园的公切线。ff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。强度包线以内：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

6、；莫尔-库仑强度理论表达式－极限平衡条件1f3Ocσ1<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3=常数：判别对象：土体微小单元（一点）根据应力状态计算出大小主应力σ1、σ3，由σ3计算σ1f，比较σ1与σ1fσ3>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31=常数：根据应力状态计算出大小主应力σ1、σ3，由σ1计算σ3f，比较σ3与σ3f>安全状态=极限平衡状态<不可能状态Oc(

7、1+3)/2=常数：圆心保持不变根据应力状态计算出大小主应力σ1σ3，由σ1、σ3计算，与比较31f45°＋/2Oc1f3226.滑裂面的位置与大主应力面夹角：α=45+/2图中虚线所指位置为滑裂面一、室内试验二、野外试验§6.3抗剪强度测定试验直剪试验、三轴试验等制样（重塑土）或现场取样缺点：扰动优点：应力条件清楚，易重复十字板扭剪试验、旁压试验等原位试验缺点：应力条件不易掌握优点：原状土的原位强度PSTAσ=100KPaSσ=200KPaσ=300KPaOc一、室内试验1.直剪试

8、验通过控制剪切速率来近似模拟排水条件3.快剪施加正应力后立即剪切3-5分钟内剪切破坏1.固结慢剪：施加正应力-充分固结慢慢施加剪应力-小于0.02mm/分，以保证无超静孔压2.固结快剪施加正应力-充分固结在3-5分钟内剪切破坏设备简单，操作方便结果便于整理测试时间短试样应力状态复杂应变不均