土力学 土的抗剪强度

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1、剪切面（剪切带）：土体剪切破坏是沿某一面发生与剪切方向一致的相对位移，这个面通常称为剪切面。土的抗剪强度外力作用在土体上必然产生附加应力，也包括切应力，切应力达到一定程度时必然发生剪切破坏，而土体抵抗剪切破坏的极限能力就是土的抗剪强度。土的抗剪强度取决于土的类型及组成、颗粒级配、矿物成分、含水状态、土粒结构等自身原因，同时还受到应力状态的影响。土体发生剪切破坏最终要形成贯通的破坏面。峰值强度：土体破坏之前抗剪强度达到的最大值或临界值。残余强度：土体破坏之后抗剪强度的最小值或稳定后的值。1土的抗剪强度--工程危害示例大阪的港口码头档土墙由于液化前倾

2、2龙观嘴黄崖沟乌江土的抗剪强度--工程危害示例2000年西藏易贡巨型滑坡3日本新泻1964年地震引起大面积液化4粘土地基上的某谷仓地基破坏无粘性土一般无连结，抗剪强度主要是由颗粒间的摩擦力组成，这与粒度、密实度和含水情况有关。5土的抗剪强度的数学表达f=tan砂类土ff=c+tan粘性土cf总应力表示法可表示为总应力表示法和有效应力表示法。其中f为抗剪强度，为法向应力，c为内聚力或粘聚力，为内摩擦角61.作用于土体的有效应力等于总应力σ和孔隙水压力u之差，即2.土体的强度及变形性质只取决于作用其上的有效应力，孔隙水压

3、力对这些性质无影响。式中，为土的有效粘聚力和有效内摩擦角。有效应力表示法：总应力表示法有广泛的应用性，因为当排水条件好，孔隙水压力很小时，总应力几乎都作用在土体颗粒上，故总应力法在工程中有很多情况下可以近似采用。7便于应用,但u不能产生抗剪强度，不符合强度机理，应用时要符合工程条件土的抗剪强度的有效应力指标c,=c+tg=-u符合土的破坏机理，但有时孔隙水压力u无法确定土的抗剪强度的总应力指标c,=c+tg强度指标抗剪强度简单评价总应力表示法和有效应力表示法之比较8土的抗剪强度的试验方法按排水条件分UU试验--快剪

4、（不排水剪）：在剪切试验过程中土的含水量不变，因此，无论加垂直压力或水平剪力，都必须迅速进行，不让孔隙水排出。适用范围：加荷速率快，排水条件差CU试验--固结快剪（固结不排水剪）：试样在垂直压力下排水固结稳定后，迅速施加水平剪力，以保持土样的含水量在剪切前后基本不变。试用范围：一般建筑物地基的稳定性，施工期间具有一定的固结作用。CD试验--慢剪（固结排水剪）：土样的上下两面均为透水石，以利排水，在垂直压力作用下，待充分排水固结稳定后，再缓慢施加水平剪力，直至土样破坏。适用范围：加荷速率慢，排水条件好，施工期长，9直接剪切试验优点：仪器构造简单，操

5、作方便缺点：（1）剪切面不一定是试样抗剪能力最弱的面；（2）剪切面上应力分布不均，且受面积愈来愈小；（3）不能控制排水条件，测不出孔隙水压力的变化。三轴剪切试验优点：（1）试验中能控制排水条件及测定孔隙水压力变化；（2）剪切面不固定；（3）应力状态明确；（4）除抗剪强度外，能测定其它指标。缺点：（1）操作复杂；（2）所需试样多；（3）主应力方向固定不变，且只反映轴对称情况，与实际情况尚不符。土的抗剪强度的试验方法按试验仪器分★环剪试验优点：（1）试验中能控制排水条件及测定孔隙水压力变化；（2）应力状态明确；（3）剪切面积大，高速、高压，更接近实际

6、情况（4）能测出峰值强度和残余强度。缺点：（1）剪切面人为确定；（2）操作复杂；（3）所需试样多，且为扰动样。10土的抗剪强度试验—直接剪切试验试验仪器：直剪仪（应力控制式，应变控制式）111213在法向应力作用下，剪应力与剪切位移关系曲线如图所示，可以显示出峰值强度和残余强度。直接剪切试验ab剪切位移△l(0.01mm)剪应力（kPa)a点—对应峰值强度b点—对应残余强度14在不同的垂直压力下进行剪切试验，得相应的抗剪强度τf，绘制τf-曲线，得该土的抗剪强度包线15三轴剪切试验16333333△△试验原理将试样置于压力

7、室中，土样受三向压力，通过控制三向压力大小组合关系，研究土样产生斜向或沿弱面破裂的特征。试样破坏的本质是压—剪型。根据受压力大小的组合关系，可分为常规三轴真三轴试验三轴挤长三轴压缩17试验步骤:2.施加周围压力3.施加竖向压力1.装样分为不固结不排水试验、固结不排水试验和固结排水试验。18三轴剪切试验抗剪强度包线c分别在不同的周围压力3作用下进行剪切，得到3～4个不同的破坏应力圆，绘出各应力圆的公切线即为土的抗剪强度包线。抗剪强度包线19环剪试验仪器名称：高速高压大型环剪试验机主要功能：可测土的抗剪强度、孔隙水压力随时间变化的历程主要特点

8、：高速：最大运动速度可达30cm/s高压：最大压力可达500kPa20环剪试验仪器构造：一般包括三部分，即主机，控制台和控制系统可完成的