项目五 土的抗剪强度分析

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1、项目五土的抗剪强度分析任务5.1土的抗剪强度和破坏理论认知任务5.2土的抗剪强度指标的测定任务5.3砂类土的振动液化分析项目五土的抗剪强度分析项目五土的抗剪强度分析学习目标:理解抗剪强度的定义、影响抗剪强度的因素、土的极限平衡条件；掌握库伦定律，熟悉土的强度指标的测定方法；能够根据建筑物施工速度和地基土的工程特性正确选择土的抗剪强度测定方法；了解砂类土振动液化机理项目五土的抗剪强度分析相关案例1：——加拿大特朗斯康谷仓加拿大特朗斯康谷仓平面呈矩形，长59.44m，宽23.47m，高31.00m，容积36368m3。谷仓为圆筒仓，每排13个圆筒仓，5排，一共65个圆筒仓

2、组成。谷仓的基础为钢筋混凝土筏基，厚61cm，基础理深3.66m。谷仓于1911年开始施工，1913年秋完工。谷仓自重20000t，相当于装满谷物后满载总重量的42.5％。1913年9月起往谷仓装谷物，仔细地装载，使谷物均匀分布。10月，当谷仓装了31822m3谷物时，发现1小时内垂直沉降达30.5cm。结构物向西倾斜，并在24小时内谷仓倾倒，倾斜度离垂线达26053ˊ。谷仓西端下沉7.32m，东端上抬1.52m。1913年10月18日谷仓倾倒后，上部钢筋混凝土筒仓坚如盘石，仅有极少的表面裂缝。谷仓地基土事先未进行调查研究，只是根据邻近结构物基槽开挖试验结果，计算地基

3、承载力为352kPa，应用到此谷仓。1952年经勘察试验与计算，谷仓地基实际承载力为（193.8～276.6）kPa，远小于谷仓破坏时发生的压329.4kPa。因此，谷仓地基因超载发生剪切破坏而滑动。事后在下面做了七十多个支撑于基岩上的混凝土墩，使用388个50t千斤顶以及支撑系统，才把仓体逐渐纠正过来，但其位置比原来降低了。事故分析：项目五土的抗剪强度分析由此案例可以看出，建筑物的正常使用不仅仅是上部结构的强度满足要求，还要考虑上部结构产生的压力与地基承载力的关系，如果地基承载力不足，就会造成地基土的剪切破坏，使地基土沿着滑动面挤出，因此，上部结构强度再高也无法正常

4、使用，甚至会造成人员伤亡。本项目主要讨论基地土的抗剪强度的定义、土的剪切破坏机理、土的极限平衡条件和土的抗剪强度指标的测定方法项目五土的抗剪强度分析相关案例2：项目五土的抗剪强度分析“地震液化”现象2011年福岛第一核电站地面因地震产生的裂痕土是一种三相介质的堆积体，与一般固体材料不同，它不能承受拉力，但能承受一定的剪力和压力。在一般工作条件下，土的破坏形态是剪切破坏，即：剪切破坏是土体破坏的重要特点。任务5.1土的抗剪强度和破坏理论认知土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土的重要力学性质之一。其数值等于剪切破坏时滑动面上的剪应力，主要依靠室内试验和原位测试

5、确定。工程实践中与土的抗剪强度有关的工程主要有以下3类：（1）土质土坝的稳定（2）土压力（3）地基的承载力问题工程中土体的破坏类型任务5.1土的抗剪强度和破坏理论认知挡土墙滑裂面基坑支护1.挡土结构物的破坏边坡滑裂面2.边坡任务5.1土的抗剪强度和破坏理论认知地基p滑裂面3.地基的破坏任务5.1土的抗剪强度和破坏理论认知任务5.1土的抗剪强度和破坏理论认知路堤的边坡太陡时，要发生滑坡。滑坡就是边坡上的一部分土体相对于另一部分发生剪切破坏。地基土受过大的荷载作用，也会出现部分土体沿着某一滑动面挤出，导致建筑物严重下陷，甚至倾倒。土体中滑动面的产生就是由于滑动面上的剪应力

6、达到土的抗剪强度所引起的。5.1.1土的抗剪强度任务5.1土的抗剪强度和破坏理论认知一、土的抗剪强度的基本规律——库伦公式库伦(Coulomb)根据砂土的试验，将土的抗剪强度表达为滑动面上法向总应力的函数，即以后又提出了适合粘性土的更普遍的形式土的抗剪强度指标c:土的粘聚力，对于无粘土，c＝0:土的内摩擦角σ:剪切滑动面上法向应力，kPa任务5.1土的抗剪强度和破坏理论认知砂土粘土土体抗剪强度指标参考值任务5.1土的抗剪强度和破坏理论认知二、抗剪强度指标与主要影响因素任务5.1土的抗剪强度和破坏理论认知1.抗剪强度的来源（1）无粘性土：来源于土粒间的摩擦力（内摩擦力

7、）。包括：1）一部分由于土颗粒粗糙产生的表面摩擦力。2）另一部分是粗颗粒之间互相镶嵌，联锁作用产生的咬合力。（2）粘性土：除内摩擦力外，还有内聚力。内聚力主要来源于：土颗粒之间的电分子吸引力和土中胶结物质（eg.硅、铁物质和碳酸盐等）对土粒的胶结作用。2.影响土的抗剪强度的因素影响c，，σ的因素可归纳为两类：（1）土的物理化学性质的影响1）土粒的矿物成分、颗粒形状与级配的影响。2）土的原始密度的影响。3）土的含水量的影响。4）土的结构的影响。（2）孔隙水压力的影响工程上，根据实际地质情况和孔隙水压力消散程度，采用三种不同方法。1）排水剪；2）不排水