土力学与地基基础 课件土力学与地基基础4.ppt

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1、第四章土的抗剪强度与地基承载力土力学与地基基础目录4.1概述4.2土的强度理论与强度指标4.3抗剪强度指标的确定4.4十字板剪切试验4.5影响抗剪强度指标的因素一地基强度的意义二地基强度的应用4.1概述地基强度的意义根据各级荷载及其相应的相对稳定沉降值，可得荷载与沉降关系曲线，即p-s曲线，如图所示。从p-s曲线的特征可以了解不同性质土体在荷载作用下的地基破坏机理。曲线a在开始阶段呈直线关系，但当荷载增大到某个极限值以后沉降急剧增大，呈脆性破坏的特征；曲线b在开始阶段也呈直线关系，到某个极限值以后虽然随着荷载增大，沉降增大较快，但不出现急剧

2、增大的特征；曲线c在这个沉降发展的过程不出现明显的拐弯点，沉降对压力的变化率也没有明显的变化。这三种曲线代表三种不同的地基破坏特征。载荷试验的p-s曲线图地基强度的意义一、整体剪切破坏二、局部剪切破坏整体剪切破坏是一种在荷载作用下地基连续滑动面的地基破坏模式，如图a所示。三、冲剪破坏地基强度的意义一、整体剪切破坏二、局部剪切破坏局部剪切破坏是一种在荷载作下地基某一范围内发生剪切破坏的地基破坏型式，如图b所示。三、冲剪破坏局部剪切破坏介于整体剪切破坏和冲剪破坏之间。地基强度的意义一、整体剪切破坏二、局部剪切破坏冲剪破坏是一种在荷载作用下地基土

3、体发生垂直剪切破坏，使基础产生较大沉降的一种地基破坏模式，也称刺入剪切破坏，如图c所示。三、冲剪破坏为了土木工程的安全可靠，要求地基必须同时满足下列两个条件：1．地基变形条件。包括地基的沉降量、沉降差、倾斜与局部倾斜都不超过相关规范规定的地基变形允许值。2．地基强度条件。在上部荷载作用下，确保地基的稳定性，不发生地基剪切或滑动破坏。一地基强度的意义二地基强度的应用4.1概述地基强度的应用在工程实践中，与土的强度有关的工程问题，主要有以下三类：1．土作为建筑物地基的承载力问题。本章将进行详细介绍。2．土作为材料构成的土工构筑物的稳定性问题。天

4、然构筑物。为自然界天然形成的山坡、河岸、海滨等。人工构筑物。人类活动造成的构筑物，如土坝、路基、基坑等。3．土作为工程构筑物的环境的问题，即土压力问题。一抗剪强度的库仑理论二摩尔-库仑强度理论4.2土的强度理论与强度指标三土的极限平衡条件土的强度论与强度指标一、抗剪强度的库仑定律二、摩尔-库伦强度理论三、土的极限平衡条件如图抗剪强度与法向应力之间的关系砂土：黏性土：库伦公式：砂土的抗剪强度τf与作用在剪切面上的法向压力σ成比，比例系数为内摩擦系数；黏性土的抗剪强度τf比砂土的的抗剪强度增加了土的黏聚力c。即：土的强度论与强度指标一、抗剪强度

5、的库仑定律二、摩尔-库伦强度理论三、土的极限平衡条件σ′——剪切破坏面上的法向有效应力（kPa）；φ′、c′——分别为土的有效内摩擦角（°）和有效黏聚力（kPa）。抗剪强度的有效应力法：根据太沙基（Terzaghi）有效应力概念，土体内的剪应力仅能由土的骨架承担，因此，土的抗剪强度应表示为剪切破坏面上的法向有效应力的函数，库仑公式应修改为：砂土：黏性土：土的强度论与强度指标一、抗剪强度的库仑定律二、摩尔-库伦强度理论三、土的极限平衡条件如图实线所示，莫尔包线表示材料受到不同应力作用达到极限状态时，剪切破坏面上法向应力σ与图莫尔破坏包线剪应力

6、τf的关系。土的莫尔破坏包线通常可以近似地用直线代替，如图虚线所示，该直线方程就是库仑公式表达的图方程。莫尔破坏包线土的强度论与强度指标一、抗剪强度的库仑定律二、摩尔-库伦强度理论三、土的极限平衡条件莫尔圆可以表示土体中一点的应力状态莫尔圆圆周上各点的坐标就表示该点在相应平面上的正应力σ和剪应力τ土的强度论与强度指标一、抗剪强度的库仑定律二、摩尔-库伦强度理论三、土的极限平衡条件莫尔圆与抗剪强度之间的关系应力圆与强度线相离：应力圆与强度线相切：应力圆与强度线相割：τ<τf弹性平衡状态τ=τf极限平衡状态τ>τf破坏状态土的强度论与强度指标一

7、、抗剪强度的库仑定律二、摩尔-库伦强度理论三、土的极限平衡条件土体中一点达极限平衡状态时的莫尔应力圆黏性土：土的强度论与强度指标一、抗剪强度的库仑定律二、摩尔-库伦强度理论三、土的极限平衡条件无黏性土：c=0由直角三角形ARD外角与内角的关系可得：2αf=90°+φ，即αf=45+φ/2土的强度论与强度指标几点结论：1．土体剪切破坏时的破裂面不是发生在最大剪应力τmax的作用面（α=45°）上，而是发生在与大主应力作用面成的平面上。2．如果同一种土有几个试样在不同的大、小主应力组合下受剪破坏，则在σ~τ图上可得到几个莫尔极限应力圆，这些应力

8、圆的公切线就是其强度包线，这条包线实际上是一条曲线，但在实用上常作直线处理，以简化分析。土的强度论与强度指标3．土体受力状态判定。由实测最小主应力σ3及公式a可推求土体处于极限状