《土的抗剪强度》PPT课件.ppt

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1、概述土的抗剪强度理论抗剪强度指标测定方法有效应力原理在抗剪强度问题中的应用应力路径第5章土的抗剪强度Ch.5ShearStrengthofSoil主要内容本章重点：土的极限平衡理论，三种三轴试验，有效应力原理在抗剪强度中的应用，应力路径及其应用1设计技术条件：地基变形条件地基强度条件5.1概述土的抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力2公路工程发生路基土剪切破坏浙江萧甬铁路发生地基土体剪切破坏35.2.1库仑公式库仑(Coulomb)于1776年对砂土进行了这样的剪切试验……FLASH5.2土的抗剪强度理论4库仑根据砂

2、土剪切试验，提出砂土抗剪强度的表达式：f=tan砂土后来，根据粘性土剪切试验f=c+tan粘土c库仑定律：土的抗剪强度是剪切面上的法向总应力的线性函数c:土的粘聚力:土的内摩擦角ff5土体抗剪强度影响因素摩擦力的两个来源1.滑动摩擦：剪切面土粒间表面的粗糙所产生的摩擦2.咬合摩擦：土粒间互相嵌入所产生的咬合力粘聚力：由土粒之间的胶结作用和电分子引力等因素形成抗剪强度影响因素摩擦力：剪切面上的法向总应力、土的初始密度、土粒级配、土粒形状以及表面粗糙程度粘聚力：土中矿物成分、粘粒含量、含水量以

3、及土的结构65.2.2莫尔—库仑强度理论及极限平衡条件当土体中某点任一平面上的剪应力等于土的抗剪强度时，将该点即濒于破坏的临界状态称为“极限平衡状态”。表征该状态下各种应力之间的关系称为“极限平衡条件”。1．土体中任意点的应力状态731dl斜面上的应力莫尔应力圆方程O131/2(1+3)2A(,)圆心坐标[1/2(1+3)，0]应力圆半径r＝1/2(1－3)土中某点的应力状态可用莫尔应力圆描述8FLASH9应力圆A与强度线相离：强度线应力圆B与强度线相切：应力圆C与强度线相割

4、：极限应力圆τ<τf弹性平衡状态τ=τf极限平衡状态τ>τf破坏状态将土中某点的摩尔应力圆与土的抗剪强度包线绘在同一坐标图上可见:ABC10莫尔－库仑破坏准则31cf2fAc.cot1/2(1+3)无粘性土：c=0粘性土：c>0由ΔAOO’OO’11土体处于极限平衡状态时，破坏面与大主应力作用面的夹角为ff2f31cAcctg1/2(1+3)max讨论：1)当σ1f>σ1或σsf<σ3时，土体处于弹性平衡状态；2)当σ1f=σ1或σ3f=σ3时，土体处于极限平衡状态；3)当

5、σ1f<σ1或σsf>σ3时，土体于破坏状态；4)破裂面与大主应力作用面夹角为45°+Φ/2，与小应力作用面夹角为45-Φ/2。土的剪切破坏并不是由最大剪应力τmax所控制125.3抗剪强度的测定方法5.3.1直接剪切试验测定方法：室内：直剪试验，无侧限抗压强度试验，三轴压缩试验。室外：十字板剪切试验和大型直接剪切试验。13141516直剪试验1234观看实验录象17剪切试验剪前施加在试样顶面上的竖向压力为剪破面上的法向应力，剪应力由剪切力除以试样面积在法向应力作用下，剪应力与剪切位移关系曲线，根据曲线得到该作

6、用下，土的抗剪强度4mmab剪切位移△l(0.01mm)剪应力（kPa)1218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19根据试验过程中是否排水，直剪试验可分为三种类型：1）快剪：加σ后立即加τ，3～５minu剪坏，模拟不排水剪切；2）固结快剪：加σ固结稳定后，快速加τ使土样剪坏；3）慢剪：加σ固结稳定后，慢速加τ使土样剪坏。20直剪试验优缺点优点：仪器构造简单，试样的制备和安装方便，易于操作缺点：①剪切破坏面固定为上下盒之间的水平面不符合实际情况，不一定是土

7、样的最薄弱面。②试验中不能严格控制排水条件，对透水性强的土尤为突出，不能量测土样的孔隙水压力。③上下盒的错动，剪切过程中试样剪切面积逐渐减小，剪切面上的剪应力分布不均匀215.3.2三轴压缩试验应变控制式三轴仪：压力室，加压系统，量测系统组成应力控制式三轴仪1.试验设备和试验方法调压器围压表体变管排水管围力伐排水伐变形量表量力环排气孔轴向加压设备试样压力室孔压伐离合器手轮量管阀零位指示器孔压表量管22试验步骤:2).施加周围压力3).施加竖向压力1).装样333333△△23应变控制式三轴仪量测系统压

8、力室加压系统24数据自动采集三轴压缩试验系统25三轴实验室一角26271234切土样试样饱和试样脱模试样装橡皮膜285678装好的试样检查管路装透水石连接管路29加围压开孔压阀9101112装压力室调整位移传感器(或百分表)3013读排水管31观看三轴试验操作演示123432三轴压缩试验可供在复杂应力条件下研究土的抗剪强度特性之用，其突出优点是