土力学-第五章-土的抗剪强度课件.ppt

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1、土力学第五章土的抗剪强度主讲教师：张成兴概述土的库仑定律土的莫尔－库仑强度理论土的抗剪强度指标的测定主要内容本章要点牢固掌握库仑公式和莫尔－库仑强度理论；掌握土的抗剪强度指标的测定方法；明确不同固结和排水条件下的抗剪强度指标的意义及其应用。概述土的破坏主要是由于剪切引起的，剪切破坏是土体破坏的重要特点。工程时间中与土的抗剪强度有关的工程主要有以下3类(1)土质土坝的稳定(2)土压力(3)地基的承载力问题工程实例－土坡稳定工程实例－土压力工程实例－地基承载力问题工程实例－地基承载力问题加拿大特朗斯康谷仓概述抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力。破坏准则：土体达到破坏状态时的应

2、力组合称为破坏准则。思考固体之间的摩擦力与土的抗剪强度是否会有一定联系？？？？土的库仑定律固体间的摩擦力直接取决于接触面上的法向力和接触材料的摩擦角直接剪切试验库仑定律f砂土f粘性土cc',-------有效抗剪强度指标c,--------总应力抗剪强度指标土的抗剪强度来源摩擦强度粘聚强度CABCAB剪切面----+摩擦强度影响因素密度粒径级配颗粒形状矿物成分地质历史粘土颗粒矿物成分密度离子价与离子浓度粘聚强度影响因素思考剪切破坏面的位置？剪切破坏面上满足什么应力条件？τ<τf弹性平衡状态τ=τf极限平衡状态τ>τf破坏状态莫尔强度理论莫尔应力圆莫尔应力圆

3、(1-3)/2o(1+3)/2τ<τf稳定状态τ=τf极限状态τ>τf破坏状态土的莫尔－库仑强度理论土的莫尔－库仑强度理论ABDO=f极限平衡状态极限应力圆破坏应力圆土的极限平衡条件土体处于极限平衡状态时的应力组合及强度指标之间的数学表达式称为极限平衡条件。莫尔－库仑破坏准则土的极限平衡条件土的极限平衡条件土的极限平衡条件【例题】已知某土体单元的大主应力σ1＝200kPa，小主应力σ3＝50kPa。通过试验测得土的抗剪强度指标φ＝30°，问该单元土体处于什么状态？（方法1:方法2:方法3:）拓展思考莫尔－库仑强度理论存在的问题5.4土的抗剪强度指标的测

4、定直接剪切试验三轴压缩试验无侧限抗压强度试验十字板剪切试验直接剪切试验直接剪切试验直接剪切试验直接剪切试验直接剪切试验直接剪切试验直接剪切试验直接剪切试验直接剪切试验在直剪试验过程中，不能量测孔隙水应力，也不能控制排水，所以只能以总应力法来表示土的抗剪强度。但是为了考虑固结程度和排水条件对抗剪强度的影响，根据加荷速率的快慢可将之间试验划分为快剪固结快剪慢剪直接剪切试验慢剪快剪固结快剪直接剪切试验的优缺点直剪试验的缺点剪切破坏面固定为上下盒之间的水平面；试验中试验的排水程度靠试验速度的快慢控制；由于上下土盒的错动，剪切过程中试样的有效面积减小，使试样中的应力分布不均匀，主应力

5、方向发生变化，当剪切变形较大时这一缺陷表现更为突出。三轴压缩试验三轴压缩试验直接量测的是试样在不同恒定周围压力下的抗压强度，然后利用莫尔－库仑破坏理论间接推求土的抗剪强度。三轴压缩试验三轴压缩试验三轴压缩试验三轴压缩试验三轴试验根据试样的固结和排水条件不同，可分为不固结不排水剪（UU）、固结不排水剪（CU）、固结排水剪（CD）。分别对应于直剪试验的快剪、固结快剪、和慢剪试验。将总应力圆在水平轴上左移uf得到相应的有效应力圆，按有效应力圆强度包线可确定c¢、j¢tsccuc¢jcuj¢饱和粘性土在三组s3下进行固结不排水剪试验得到A、B、C三个不同s3作用下破坏时的总应力圆，

6、由总应力圆强度包线确定固结不排水剪总应力强度指标ccu、jcuABC（1）固结不排水剪（CU）（2）固结不排水剪的剪切试验结果不同试验方法的剪切试验结果有效应力圆总应力圆ju=0BCcustuAAs3As1A饱和粘性土在三组s3下的不排水剪试验得到A、B、C三个不同s3作用下破坏时的总应力圆。试验表明：三个试样的周围压力s3不同，但破坏时的主应力差相等，三个极限应力圆的直径相等，因而强度包线是一条水平线。三个试样只能得到一个有效应力圆。（2）不固结不排水剪（UU）在整个排水剪试验过程中，uf＝0，总应力全部转化为有效应力，所以总应力圆即是有效应力圆，总应力强度线即是有效应力

7、强度线。强度指标为cd、jdtscdjd总结:对于同一种土，在不同的排水条件下进行试验，总应力强度指标完全不同。有效应力强度指标不随试验方法的改变而不同，抗剪强度与有效应力有唯一的对应关系。（3）固结排水剪（CD）（3）固结排水剪的剪切试验结果土的抗剪强度指标随试验方法、排水条件的不同而异，对于具体工程问题，应该尽可能根据现场条件决定采用实验室的试验方法，以获得合适的抗剪强度指标。试验方法适用条件UU试验地基土的透水性差的饱和粘性土或排水不良，且建筑物施工速度较快。常用于施工期的强度与稳定验算。CD试验地基土的透水