土力学_第6章(土的抗剪强度)

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1、1第六章土的抗剪强度2主要内容土的剪切强度剪切强度试验测试方法工程分析中土的剪切强度的选择3四大古典材料强度理论:最大拉应力理论（第一强度理论）最大伸长线应变理论（第二强度理论）最大剪应力理论（第三强度理论）形状改变比能理论（第四强度理论）6.1概述应力是材料发生破坏的根本原因在应力作用下，材料发生破坏的形式主要有两类：（1）流动破坏；（2）断裂破坏。（《材料力学》刘鸿文主编，P302）（1）流动破坏（2）断裂破坏4土力学的基本理论之一土体稳定问题分析的基础土是由于受剪而产生破坏土的强度问题实质上就是土的抗剪强度问题屈服流动：土的内部结构发生

2、弱化，并产生塑性变形。剪切流动：土中某点由外力所产生的剪应力达到土的抗剪强度，土沿着剪应力作用方向产生相对滑动。土的破坏形式土的抗剪强度理论土的渗透破坏5①土工构筑物的稳定性（如土坝、边坡等）与土的强度有关的工程问题：②土压力问题（挡土墙）③地基的承载力问题6O应变硬化段应变软化段弹性段bacb①-理想弹塑性③-正常固结土或松砂②-超固结土或密实砂土的应力-应变关系曲线（一种围压下的）b点为峰值强度b点过后为残余强度，应变软化阶段土的屈服与破坏过程6.2土的抗剪强度和破坏理论7σ3=100KPaσ3=200KPaσ3=300KPa莫尔-库仑破

3、坏理论土的应力-应变关系曲线土的破坏理论①广义特莱斯卡（Tresca）理论②广义米塞斯（VonMises）理论（最大剪应力理论）（最大变形能理论）最大变形能8法国军事工程师在摩擦、电磁方面奠基性的贡献1773年发表土压力方面论文，成为土的经典理论。③莫尔—库仑破坏理论库仑（C.A.Coulomb）(1736-1806)9库仑定律（Coulomb,C.A.1776年提出的）根据砂土试验结果得到：f=tan对于粘性土，通过试验给出的表达式：f=c+tan有效应力的表达式：f=c+tan=c+(u)tanf－土的

4、抗剪强度，kPa；－作用在剪切面上的法向应力，kPa；－土的内摩擦角；c－土的粘聚力，kPa；土体破坏时，破裂面上法向应力与抗剪切强度之间满足：f=f()库仑定律：抗剪强度包线假定为线性关系③莫尔—库仑破坏理论10f=tan（砂土）f=c+tan（粘性土）f=f()试验测试曲线B点：临界破坏状态A点：不会发生剪切破坏C点：已发生破坏（不存在的）f=c+tan莫尔-库仑破坏包络线f′=c′+′tan′11物体内一个点的应力状态应力分量：M土的极限平衡条件12土中任意一点的应力状态可表示为（平面问题，主应力）应

5、力分量：zxo摩尔圆作图法应力状态坐标转换zxo3311θ（1，3）（x，τxz）（z，τxz）13τf=c+tanf=c+tano圆的半径？2θ13土中任意一点在某一平面上的法向应力和剪切应力表达式（主应力）：（，τ）13τo2αA14极限平衡状态：土中任意一点在某一平面上的剪应力达到土的抗剪强度。f=c+tan（破坏判断准则）判断式破坏面不是发生在剪应力最大的面上。31f45°＋φ/2与大主应力面夹角：15摩尔－库仑关于土的抗剪强度理论特点，归纳为：（1）土的抗剪强度随剪切面上法向应力的

6、大小不同而变化；（2）摩尔应力圆与与抗剪强度曲线相切时表明土产生了剪切破坏；（3）主剪切破坏面的法向与最大主应力面的夹角为45＋/2；（4）土的抗剪强度与中间主应力无关；16[例1]地面以下某点的最大主应力1=580kPa，最小主应力3=190kPa。土的内摩擦角=22，粘聚力c=20kPa。（1）绘摩尔应力圆；（2）求最大剪应力及作用方向；（3）与最小主应力作用面成=85斜面上的正应力和剪应力；（4）判断该点是否破坏；（5）破坏面与最大主应力作用面的夹角。17解：（1）摩尔应力圆如图：破坏面与最大主应力作用面的夹角为：（2）求

7、出最大剪应力与方向18（3）与最小主应力作用面成=85斜面上的正应力和剪应力与小主应力作用面夹角：2×85与大主应力作用面夹角：2×（90-85）19先假定最小主应力3=190kPa则求出最主应力为：假定极限平衡状态（相切）（4）判断该点是否破坏？小于已知值580kPa，破坏状态！？？？也可先假定1，计算破坏时3f，结果一样。20（5）破坏面与最大主应力的夹角为216.3土的抗剪强度的测定方法（1）直接剪切试验（2）三轴压缩试验（3）无侧限抗压强度试验（4）十字板剪切试验室内试验现场试验22一、直剪试验测定土的抗剪强度最简单的

8、方法试验仪器：直剪仪试验方式：应变控制式；应力控制式23直剪仪24剪切盒：上盒下盒土样剪切面TTN顶帽透水石25试验步骤：（1）对试样施加某一法向应力（2）再施加