建筑地基基础讲义5章.ppt

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1、土的抗剪强度与地基承载力§5.1概述§5.2土的抗剪强度§5.3土的抗剪强度试验方法§5.4地基承载力第五章5.1概述变形破坏：变形超过规定限值(已学)地基破坏强度破坏：地基整体或局部滑移、隆起及土工构筑物失稳、滑坡土体强度破坏的机理：在外荷载作用下，土体中任一截面将同时产生法向应力和剪应力，其中法向应力作用使土体压密，而剪应力作用使土体变形。当土中某点由外力所产生的剪应力达到土的抗剪强度时，土就沿着剪应力作用方向产生相对滑动，该点便发生剪切破坏。土的破坏主要是由于剪切所引起的，剪切破坏是土体破坏的重要特点

2、。与土体强度有关的工程问题：地基稳定性、填方或挖方边坡、挡土墙土压力等。土的抗剪强度：是指土体对于外力作用下，土体内部产生剪应力时，土对剪切破坏的极限抵抗能力。土的抗剪强度主要应用于地基承载力的计算和地基稳定性的分析、边坡稳定性分析、挡土墙计算等。5.2土的抗剪强度正应力：σ=Q/A剪应力：τ=T/A直剪仪工作原理示意f=tan砂土f=c+tan粘土cff库仑定律：在法向压力变化范围不大的范围内，抗剪强度τf与法向压力σ之间的关系，可近似的用一条直线代替。库仑抗剪强度表达式：砂土τf

3、=σtg粘性土τf=σtg+cc、为土的粘聚力和内摩擦角--抗剪强度指标；土体的稳定状态土体极限平衡状态（剪切破坏条件）土体破坏状态（不存在）5.3土的极限平衡理论τ<τfτ=τfτ>τf一、土中某点的应力状态土体中某点的应力(最大、最小主应力？？？)313311mn面上的应力nm由静力平衡条件，得：解，得：莫尔应力圆：在σ-τ坐标平面内，土单元体的应力状态的轨迹是一个圆，圆心落在σ轴上，与坐标原点的距离为(σ1+σ3)/2,半径为(σ1-σ3)/2,该圆就称为莫尔应力圆。可以证明：

4、A点对应的正应力和剪应力刚好等于mn面上的正应力和剪应力。莫尔应力圆圆周上的任意点，都代表着单元土体中相应面上的应力状态。二、土的极限平衡条件τ=τf时的极限平衡状态作为土的破坏准则，土体中某点任意面上剪应力满足该式，该点就发生破坏。把莫尔应力圆与库仑抗剪强度定律互相结合起来，通过两者之间的对照来对土所处的状态进行判别。⑴应力圆与强度线相离（圆1）⑵应力圆与强度线相切（圆2）⑶应力圆与强度线相割（圆3）τ<τf弹性平衡状态τ=τf极限平衡状态τ>τf破坏状态二者的关系有以下三种情况：抗剪强度线极限应力圆A12

5、3f=c+tan根据莫尔－库仑破坏准则研究某一土体单元处于极限平衡状态时的应力条件及其大、小主应力之间的关系，该关系称为土的极限平衡条件。根据莫尔－库仑破坏准则，当单元土体达到极限平衡状态时，莫尔应力圆恰好与库仑抗剪强度线相切。根据几何关系得:τσσ1σ3c·cotc2αO1BOO’A经过三角变化可得:上式即为土的极限平衡条件。当土的强度指标c,为已知，若土中某点的大小主应力σ1和σ3满足上列关系式时，则该土体正好处于极限平衡或破坏状态。根据几何关系得剪切面的位置:τσσ1σ3c·cotc

6、2αO1BOO’A3145°＋/2剪切和最大剪应力平面的关系：对于砂土,由于粘聚力c=0,所以其极限平衡条件是:剪切面的位置仍然是:σ1<σ1f弹性平衡状态σ1=σ1f极限平衡状态σ1>σ1f破坏状态三、破坏判断方法判别对象：土体微小单元（一点）1.视3为常数设极限平衡状态时最大主应力为σ1fOc1f311给定小主应力时，大主应力越大，越接近破坏。σ3>σ3f弹性平衡状态σ3=σ3f极限平衡状态σ3<σ3f破坏状态332.视1为常数设极限平衡状态时最小主应力为σ3fOc1

7、3f33给定大主应力时，小主应力越小，越接近破坏；【例题】已知某土体单元的大主应力σ1＝480kPa，小主应力σ3＝210kPa。通过试验测得土的抗剪强度指标c=20kPa，＝18°，问该单元土体处于什么状态？【解】已知σ1＝480kPa，σ3＝210kPa，c=20kPa，＝18°（1）直接用τ与τf的关系来判别求出剪破面上的法向应力σ和剪应力τ为：剪切面位置：α=45°+/2求相应面上的抗剪强度τf为：由于τ>τf，说明该单元体早已破坏。（2）利用极限平衡条件来判别①设达到极限平衡条件所需要的小

8、主应力值为σ3f，此时把实际存在的大主应力σ1=480kPa及强度指标c，代入公式得σ3＜σ3f，所以该单元土体早已破坏。②也可计算达到极限平衡条件时所需要得大主应力值为σ1f，此时把实际存在的大主应力σ3=480kPa及强度指标c，φ代入公式得:σ1＞σ1f，所以该单元土体早已破坏。测定土抗剪强度指标的试验称为剪切试验；剪切试验可以在试验室内进行，也可在现场原位条件下进行。常用的剪切试验有直接剪