工程水文及水利计算.ppt

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1、第五章土的抗剪强度1第五章　土的抗剪强度第五章土的抗剪强度学习指导内容简介抗剪强度是土的主要力学性质之一，也是土力学的重要组成部分。本章主要介绍土的抗剪强度、破坏理论、土的抗剪强度试验方法、土在剪切中的性质和各类抗剪强度指标、土的抗剪强度机理及影响因素。教学目标掌握土的抗剪强度指标及试验方法、抗剪强度理论及其工程应用。2第五章　土的抗剪强度学习要求1、掌握土的直剪试验和库仑定律；掌握内聚力与内摩擦角的物理含义2、掌握土的极限平衡关系式（莫尔-库仑破坏理论）的实际意义，应力圆与抗剪强度曲线之间的关系3、掌握土的三轴剪切试验

2、的优点，三轴试验的三种试验方法及实际应用4、了解无侧限压缩试验5、了解土在剪切中的性状和各类抗剪强度指标基本概念抗剪强度、极限平衡状态、极限平衡条件、内聚力、内摩擦角、峰值强度、残余强度3第五章　土的抗剪强度第一节：土的抗剪强度概述各类建筑地基基础设计中，为保证建筑物的安全，必须同时满足下列两个技术条件：①地基变形条件包括沉降量、沉降差、倾斜、局部倾斜都不超过地基容许变形值；②地基强度条件保证地基稳定性，不发生剪切或滑动破坏。（见图（c））（a）、（b）产生滑动面，在滑动面处于受剪状态，比较直观，容易理解；（c）直观上是

3、受压，但本质上也是剪切破坏。（可用应力圆解释滑面处产生剪应力）4第五章　土的抗剪强度边坡破坏（受剪破坏典型例子，后面章节要详讲）5第五章　土的抗剪强度工程剪切破坏的实例6第五章　土的抗剪强度云南徐村水电站溢洪道土坡滑坡－开挖7第五章　土的抗剪强度单轴压缩试验实际上也是受剪破坏。8第五章　土的抗剪强度(b)(c)(a)路堤总结土的抗剪强度决定了下面工程的稳定(a)土坡滑动、(b)挡土墙滑动、(c)地基失稳（a）土坡滑动（b）挡土墙滑动（c）地基失稳将在后面分三章单独讲述。9第五章　土的抗剪强度土的抗剪强度指土体抵抗剪切破坏

4、的极限能力，其数值等于土体产生剪切破坏时滑动面上的剪应力。决定土的抗剪强度的因素：土本身的基本性质土的类型、组成、颗粒级配、矿物成分、含水状态、土粒结构、土粒构造等土的应力状态（单轴、双轴、三轴）；应力水平（大小）；应力历史10第五章　土的抗剪强度土的抗剪强度表示方法土的抗剪强度表示方法可分为：总应力表示法砂土的抗剪强度：粘性土的抗剪强度：11第五章　土的抗剪强度12第五章　土的抗剪强度有效应力表示法13第五章　土的抗剪强度第二节：土的抗剪强度试验土的抗剪强度试验，主要可以分为以下几种：直接剪切试验三轴剪切试验工程现场剪

5、切试验无侧限抗压试验14第五章　土的抗剪强度直接剪切试验直剪仪15第五章　土的抗剪强度直接剪切试验剪切容器与应力环16第五章　土的抗剪强度直接剪切试验根据施加直剪力的速率和土样被剪切的速度，直接剪切试验可分为：快剪：是在土样上下两面均贴以腊纸，在加法向压力后即施加水平剪力，使土样在3~5分钟内剪坏。使土样在剪切过程中来不及排水。固结快剪：是在法向压力作用下使土样固结，然后很快施加水平剪力，使土样在剪切过程中来不及排水。慢剪：是先让土样在竖向压力下充分固结，然后再慢慢施加水平剪力，直至土样发生剪切破坏。使试样在受剪过程中一

6、直充分排水和产生体积变形。17第五章　土的抗剪强度直接剪切试验根据直接剪切试验的试验结果，可以求解数值求解法图解法思考：若实验点的个数多于2怎么办？18第五章　土的抗剪强度直接剪切试验19第五章　土的抗剪强度直接剪切试验直剪试验的评价：优点：仪器构造简单、操作方便、试样薄、固结快、省时、仪器刚度大、不可能发生横向变形等缺点：（1）剪切面限定在上下盒之间的平面，而不是沿土样最薄弱的面剪切破坏；（2）剪切面上剪应力分布不均匀；（3）在剪切过程中，土样剪切面逐渐缩小，而在计算抗剪强度时仍按土样的原截面积计算；（4）试验时不能严

7、格控制排水条件，并且不能量测孔隙水压力。20第五章　土的抗剪强度例题5.1用某粘性土做直剪试验，垂直压应力分别是100kPa、200kPa、300kPa、400kPa，破坏时的切应力分别是91kPa、144kPa、184kPa、245kPa。解：思考：应力状态能否处于斜直线之上？21第五章　土的抗剪强度三轴剪切试验仪（也称三轴压缩仪）由受压室、周围压力控制系统、轴向加压系统、孔隙水压力系统以及试样体积变化量测系统等组成。三轴剪切试验22第五章　土的抗剪强度按土样三向受压的大小组合分：三轴剪切试验的分类常规三轴试验三轴压缩

8、真三轴试验三轴挤长23第五章　土的抗剪强度根据土样的排水条件，三轴剪切试验可分为：三轴剪切试验的分类不固结不排水试验（UU）（Unconsolidated-undrained)与直剪的快剪相当。试验过程由始至终关闭排水阀门，土样在剪切破坏时不能将土中的孔隙水排出。土样在加压和剪切过程中，含水量始终保持不变。固结不排水