岩土力学课件--土的抗剪强度-第9章

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1、第九章土的抗剪强度1课件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2课件工程中的强度问题概述土的抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力3课件§9.1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砂土后来，根据粘性土剪切试验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c:土的粘聚力:土的内摩擦角ff4课件Occ：粘聚力：内摩擦角库仑公式土的抗剪强度的计算5课件二、土体抗剪强度影响因素摩擦

2、力的两个来源1.滑动摩擦：剪切面土粒间表面的粗糙所产生的摩擦2.咬合摩擦：土粒间互相嵌入所产生的咬合力粘聚力：由土粒之间的胶结作用和电分子引力等因素形成抗剪强度影响因素摩擦力：剪切面上的法向总应力、土的初始密度、土粒级配、土粒形状以及表面粗糙程度粘聚力：土中矿物成分、粘粒含量、含水量以及土的结构6课件NT=NtgφuT滑动摩擦（1）滑动摩擦2、摩擦强度tg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粗粉细砂中砂

3、粗砂7课件（2）咬合摩擦CABCAB剪切面是指相邻颗粒对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8课件密度（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：一般，对于粗粒土，颗粒的棱角提高了内摩擦角影响土的摩擦强度的主要因素：9课件粘聚强度机理静电引力（库仑力）范德华力颗粒间胶结假粘聚力（毛细力等）粘聚强度影响因素地质历

4、史粘土颗粒矿物成分密度离子价与离子浓度3、粘聚强度10课件莫尔圆应力分析符号规定材料力学+-+-土力学正应力剪应力拉为正压为负顺时针为正逆时针为负压为正拉为负逆时针为正顺时针为负莫尔-库伦强度理论(极限平衡条件)11课件3+-1大主应力：小主应力:圆心：半径：σz按顺时针方向旋转ασx按顺时针方向旋转α莫尔圆：代表一个土单元的应力状态；圆上一点：代表一个面上的两个应力与Oz+zx-xzx21rp12课件O+zx2113课件四、土的极限平衡条件应力圆与强度线相离：强度线应力圆与强

5、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14课件莫尔－库仑破坏准则莫尔应力圆与库仑强度线相切的应力状态作为土的破坏准则(目前判别土体所处状态的最常用准则)强度线15课件莫尔-库仑强度理论表达式－极限平衡条件13Oc16课件根据应力状态计算出大小主应力σ1、σ3判断破坏可能性σ1<σ1f安全状态σ1=σ1f极限平衡状态σ1>σ1f不可能状态Oc1f311判别对象：土体微小单元（一点）3=常数：17课件根据应力状态计算出大小主应力σ1、σ3

6、判断破坏可能性σ3>σ3f安全状态σ3=σ3f极限平衡状态σ3<σ3f不可能状态Oc13f331=常数：18课件f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：该面上的应力达到破坏状态；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。19课件（1）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()（莫尔：1900年）（2）在一定的应力范围内，可以用线性函数近似：f=c+tg（3）某土单元的任一个平面上=f，该

7、单元就达到了极限平衡应力状态3.莫尔—库仑强度理论20课件例1:一饱和粘性土试样在三轴仪中进行固结不排水试验,施加周围压力,试件破坏时主应力差,测得孔隙水压力,有效内摩擦角,有效粘聚力,试求破坏面上的法向应力和剪应力及试件中的最大剪应力.21课件例2:试说明为什么上例中试样发生在57°的平面,而不是发生在最大剪应力的作用面.22课件231f45°＋/2破裂面Oc1f325.滑裂面的位置与大主应力面夹角：α=45+/2破坏面为什么不在最大剪应力作用面上？23课件室内试验野外试验§9.2抗剪强度测定试

8、验三轴试验、直剪试验等制样（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24课件二、土的抗剪强度指标测定施加σ（=P/A）施加S量测（=T/A）上盒下盒PSTA1、直剪试验（库仑1776）试验方法σ=100KPaSσ=200K