土质学与土力学 教学课件 作者 刘干斌 刘红军9-6 土的抗剪强度.ppt

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1、第6章土的抗剪强度土工结构物或地基土渗透问题变形问题强度问题渗透特性变形特性强度特性一、土的强度特点：碎散性：强度不是颗粒矿物本身的强度，而是颗粒间相互作用——主要是抗剪强度与剪切破坏，颗粒间粘聚力与摩擦力；2.三相体系：三相承受与传递荷载——有效应力原理；3.自然变异性：土的强度的结构性与复杂性。●建筑物安全正常使用，要求建筑地基必须同时满足以下两条件：第一：地基的变形条件；第二：地基的强度条件。大阪的港口码头档土墙由于液化前倾一、工程中土体的破坏类型1.挡土结构物的破坏广州京光广场基坑塌方使基坑旁办公室、民工宿舍和仓库倒塌，死3人，伤17人。挡土墙滑

2、裂面基坑支护平移滑动2.各种类型的滑坡崩塌旋转滑动流滑边坡滑裂面粘土地基上的某谷仓地基破坏3.地基的破坏日本新泻1964年地震引起大面积液化地基p滑裂面土压力边坡稳定地基承载力挡土结构物破坏各种类型的滑坡地基的破坏核心强度理论土的抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力，其数值等于剪切破坏时滑动面上的剪应力。土的强度破坏主要是剪切破坏1、概念土的应力状态：正应力和剪应力剪应力过大剪切破坏二、土的强度的机理抗剪强度怎么判定和计算?抗剪强度指标土的种类土的结构性试验的排水条件测定方法现场试验十字板剪切试验现场大型剪切试验室内试验直剪试验三轴试验无侧限抗压强度试验

3、影响因素NT=NT滑动摩擦1.摩擦强度tg（1）滑动摩擦2.抗剪强度的构成（2）咬合摩擦引起的剪胀滑动摩擦咬合摩擦引起的剪胀（3）颗粒的破碎与重排列滑动摩擦NT颗粒破碎与重排列咬合摩擦引起的剪胀密度（e,粒径级配（Cu,Cc）颗粒的矿物成分对于：砂土>粘性土；高岭石>伊里石>蒙特石粒径的形状（颗粒的棱角与长宽比）在其他条件相同时：对于砂土，颗粒的棱角提高了内摩擦角对于碎石土，颗粒的棱角可能降低其内摩擦角影响土的摩擦强度的主要因素：粘聚强度机理静电引力（库仑力）范德华力颗粒间胶结假粘聚力（毛细力等）粘聚强度影响因素地

4、质历史粘土颗粒矿物成分密度离子价与离子浓度----+2.凝聚强度PSTAc粘聚力内摩擦角f：土的抗剪强度tg：摩擦强度-正比于压力c：粘聚强度-与所受压力无关固定滑裂面一般应力状态如何判断是否破坏？借助于莫尔圆1.库仑公式1773第二节土的抗剪强度理论无粘性土的抗剪强度主要取决于摩擦力。粘性土的抗剪强度主要取决于摩擦力和粘聚力。f=tanf砂土ff=c+tan粘土cf粘性土:τf=c’+σ’tg’砂土:τf=σ’tg’式中：c’和φ’为有效抗剪强度指标(抗剪强度参数)c‘-土的有效粘聚力;’-土的有效内摩擦角σ

5、’-破坏面上的法向有效应力。抗剪强度有效应力表示法Terzaghi有效应力原理总应力法应用广泛==三维应力状态2.应力莫尔圆二维应力状态莫尔圆应力分析符号规定材料力学+-+-土力学正应力剪应力拉为正压为负顺时针为正逆时针为负压为正拉为负逆时针为正顺时针为负Oz+zx-xzx213rR+-1大主应力：小主应力:圆心：半径：σz按顺时针方向旋转ασx按顺时针方向旋转α莫尔圆：代表一个土单元的应力状态；圆周上一点代表一个面上的两个应力与3.极限平衡应力状态极限平衡应力状态：有一对面上的应力状态达到=f土的强度包线：所有达到极限平衡

6、状态的莫尔园的公切线。ff强度包线以内：下任何一个面上的一对应力与都没有达到破坏包线，不破坏；与破坏包线相切：有一个面上的应力达到破坏；与破坏包线相交：有一些平面上的应力超过强度；不可能发生。4.莫尔—库仑强度理论1910（1）土单元的某一个平面上的抗剪强度f是该面上作用的法向应力的单值函数,f=f()（莫尔：1900年）（2）在一定的应力范围内，可以用线性函数近似f=c+tg（3）某土单元的任一个平面上=f，该单元就达到了极限平衡应力状态莫尔-库仑强度理论表达式－极限平衡条件1f3Oc1f3Oc根据

7、应力状态计算出大小主应力σ1、σ3判断破坏可能性由σ3计算σ1f比较σ1与σ1fσ1<σ1f弹性平衡状态σ1=σ1f极限平衡状态σ1>σ1f破坏状态Oc1f3115.破坏判断方法判别对象：土体微小单元（一点）3=常数：根据应力状态计算出大小主应力σ1、σ3判断破坏可能性由σ1计算σ3f比较σ3与σ3fσ3>σ3f弹性平衡状态σ3=σ3f极限平衡状态σ3<σ3f破坏状态Oc13f331=常数：根据应力状态计算出大小主应力σ1、σ3判断破坏可能性由σ1、σ3计算与比较>安全状态=极限平衡状态<不可能状态O

8、c(1+3)/2=常数：圆心保持不变Oc1f3231f45