土力学与地基基础(土的抗剪强度及地基承载力).ppt

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1、一、土的抗剪强度土的抗剪强度：指土体抵抗剪切破坏的极限能力，数值上等于剪切破坏时滑动面上的剪应力。土体的破坏通常都是剪切破坏。土体破坏过程：如果土体内某一部分的剪应力达到土的抗剪强度，在该部分就开始出现剪切破坏，随着荷载的增加，剪切破坏的范围逐渐扩大，最终在土体中形成连续的滑动面，地基发生整体剪切破坏而丧失稳定性。以下是滑坡和地基破坏示意图。第五章土的抗剪强度和地基承载力平移滑动各种类型的滑坡崩塌旋转滑动流滑地基p地基的破坏剪切破坏判断准则：莫尔-库伦破坏准则抗剪强度的影响因素：土的性质、应力状态

2、、仪器种类试验方法二、土的极限平衡条件极限平衡状态：剪应力=土的抗剪强度极限平衡条件：平衡状态时应力状态与抗剪强度指标间的关系式(一)莫尔库伦破坏理论粘性土στc:土的粘结力:土的内摩擦角无粘性土f：土的抗剪强度tg：摩擦强度-正比于法向压力c：粘结强度-与所受压力无关1、库仑公式能保持土坡稳定的极限坡角抗剪强度指标土的抗剪强度不仅与土的性质有关，还与试验条件、仪器种类和应力状态等因素有关，抗剪强度不是常数。根据有效应力原理，土体内的剪应力是由土的骨架承担，只有有效应力的变化才能引起强度

3、的变化，因此，土的抗剪强度应修改为无粘性土有效应力抗剪强度公式粘性土有效应力抗剪强度公式有效抗剪强度指标，对于同一种土，理论上与试验方法无关，接近于常数C、φ抗剪强度指标，对于同一种土，在相同试验条件下为常数2、莫尔破坏包线莫尔(Mohr)提出，当任一平面上的剪应力等于材料的抗剪强度时该点就发生破坏，并提出在破坏面上的剪应力与法向应力存在函数关系，即3、莫尔—库伦破坏理论应力变化不大，包线可用库伦公式f=c+tg表示。如虚线所示，由库伦公式作为抗剪强度公式，根据剪应力是否达到抗剪强度作为破坏

4、标准的理论就称为莫尔-库伦破坏理论。.A.B.C包线下方:稳定状态（τ<τf)包线上:极限平衡(τ=τf)包线上方:已经破坏,实际不存在(τ>τf)莫尔库伦破坏理论判别的不足：须预先确定破坏面的位置，算出破坏面上的剪应力和正应力，根据剪应力与抗剪强度的关系判定。实际上很难确定发生破坏的平面，也就无法判别土的状态。（二）莫尔—库伦破坏准则1、土体中任一点的应力状态在土体中取一单元微体（大主应力σ1，小主应力σ3），求与大主应力作用面成任意角度α面上的正应力和剪应力：方程的解可用莫尔应力圆表示。莫尔圆

5、就可以表示土体中一点的应力状态，莫尔圆圆周上各点的座标就表示该点在相应平面上的正应力和剪应力。2、土的极限平衡条件（1）莫尔圆与抗剪强度线间的关系根据极限应力圆与抗剪强度包线之间的几何关系，可建立极限平衡条件。（2）极限平衡条件的建立由三角形ARD可知由三角函数关系,经化简后得粘性土极限平衡条件如下：无粘性土（c=0）极限平衡条件：破坏角O1f3113、破坏判断方法方法一：3为常数，计算在σ3作用下极限平衡时所需的σ1f：判别对象：土体微小单元（一点）σ1、σ3，C、φ已知，要判断在

6、已知应力作用下土体的状态。σ1<σ1f稳定状态σ1=σ1f极限平衡状态σ1>σ1f破坏状态σ3>σ3f稳定状态σ3=σ3f极限平衡状态σ3<σ3f破坏状态方法二：1为常数，计算在σ1作用下极限平衡时所需的σ3f：O13f33三、抗剪强度指标的确定（一）直接剪切试验抗剪强度指标的确定：该直线与横轴的夹角为内摩擦角φ在纵轴上的截距为粘聚力cPSτAσ=100KPaSσ=200KPaσ=300KPaOc曲线峰值点即为相应法向应力作用下的抗剪强度绘制抗剪强度线抗剪强度曲线按剪切速率不

7、同，分为以下三种1.快剪2.固结快剪3.固结慢剪应变控制式三轴仪：周围压力系统，轴向加压系统，孔隙水压力量测系统组成333333△△（二）三轴压缩试验试验过程：先加周围压力3；然后施加轴向力Δ1=1-3，增大1直到破坏。分别做围压为100kPa、200kPa、300kPa的三轴试验，得到破坏时相应的1绘制三个破坏状态的摩尔应力圆，画出它们的公切线——抗剪强度包线，得到强度指标c与c(1-)f(1-)f固结不排水试验（CU试验）不固结不排水试验（U

8、U试验）抗剪强度线为水平线cd、dccu、cucu、u固结排水试验（CD试验）试验类型适于排水不良的土优点和缺点优点：1应力状态明确,模拟了土实际受力状态；2排水条件清楚，可控制；3破坏面不是人为固定的；缺点：设备相对复杂，现场无法试验说明：3＝0即为无侧限压缩试验（三）无侧限压缩试验（特殊的三轴试验）只施加竖向压力（3＝0），直至破坏。破坏时的轴向压应力qu称为无侧限抗压强度。c=0qu由饱和粘性土，进行不固结不排水试验，其破坏包线近于一条水平线。原位试验，适应于