土的抗剪强度及其参数确定课件.ppt

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1、6土的抗剪强度土木建筑学院土体抗剪强度不足造成的山体滑坡。土体抗剪强度不足造成的楼房倒塌。土的抗剪强度指土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土的主要力学性质之一。土体的破坏通常是剪切破坏。建筑物地基在外荷载作用下将产生剪应力和剪切变形。土具有抵抗剪应力的潜在能力——剪阻力。6.1土的抗剪强度概述剪阻力随着剪应力的增加而逐渐发挥，剪阻力被完全发挥时，土就处于剪切破坏的极限状态，此时剪应力也就到达极限，这个极限值就是土的抗剪强度。6.3.1直接剪切试验6.2土的抗剪强度理论6.2.1库伦公式及抗剪强度指标1773年C．A．库伦(Comlomb)根据砂土的试验，将土的抗剪强度

2、表达为滑动面上法向总应力的函数，即粘性土:τf=c＋tan砂土:τf=tan无粘性土的抗剪强度与剪切面上的法向应力成正比，其本质是由于土粒之间的滑动摩擦以及凹凸面间的镶嵌作用所产生的摩阻力，其大小决定于土粒表面的粗糙度、密实度、土颗粒的大小以及颗粒级配等因素。粘性土的抗剪强度由两部分组成，一部分是摩擦力(与法向应力成正比)，另—部分是土粒之间的粘结力，它是由于粘性土颗粒之间的胶结作用和静电引力效应等因素引起的。大量试验表明，土的抗剪强度不仅与土的性质有关，还与试验时的排水条件、剪切速率、应力状态和应力历史等许多因素有关。其中最重要的是试验时的排水条件．根据

3、K．太沙基(Terzaghi)的有效应力概念，土体内的剪应力仅能由土的骨架承担，由此，土的抗剪强度应表示为剪切破坏面上法向有效应力的函数．库仑公式应修改为：τf=’tan’τf=c’＋’tan’6.2.2莫尔—库伦强度理论及极限平衡条件1910年莫尔(Mohr)提出材料的破坏是剪切破坏，当任一平面上的剪应力等于材料的抗剪强度时该点就发生破坏，并提出在破坏面上的剪应力τf是该面上法向应力的函数，即τf＝f（）土体中任意点的应力莫尔—库伦破坏准则——土的极限平衡条件当土体中任意一点在某一平面上的剪应力达到土的抗剪强度时，就发生剪切破坏。即土体处于极限平衡状

4、态，根据莫尔—库伦理论和莫尔应力圆可得到土体中一点的剪切破坏条件，即土的极限平衡条件。极限平衡状态时，大、小主应力之间的关系，称为莫尔—库伦破坏准则。将抗剪强度包线与莫尔应力圆画在同一张坐标图上。它们之间的关系有以下三种情况。Ⅰ稳定状态Ⅱ极限平衡状态Ⅲ不可能状态抗剪强度剪应力莫尔圆与抗剪强度之间的关系最大剪应力处不发生破坏？土的极限平衡条件推导破裂面、破裂角破裂面在土体中取一单元微体。mn为破裂面，它与大主应力的作用面成f角。破裂角说明破坏面与最大主应力1的作用面的夹角为（450＋/2)。如前所述，土的抗剪强度τf实际上取决于有效应力，所以，取有效摩擦角

5、´时才代表实际的破裂角。6.3抗剪强度指标的测定方法土的抗剪强度是土的一个重要力学性能指标．在计算承载力、评价地基的稳定性以及计算挡土墙的土压力时，都要用到土的抗剪强度指标，因此，正确地测定土的抗剪强度在工程上具有重要意义。抗剪强度的试验方法:直接剪切试验三轴压缩试验实验室无侧限抗压试验十字板剪切试验大型直接剪切试验现场原位测试抗剪强度指标的测定方法抗剪强度的影响因素:1.土的种类；2.土的密度、含水量；3.初始应力状态、应力历史；4.试验中的排水条件等。抗剪强度指标:总应力指标：c，有效应力指标：c´，´在剪切试验中试样内的有效应力(或孔隙水应力)将随剪切前

6、试样的固结程度和剪切中的排水条件而异。因此，同一种土如用不同的方法进行试验，求出的总应力强度指标是不同的，即便剪破面上的法向总应力相同，也未必就有相同的强度。当采用有效应力表示试验结果时，不同试验方法引起的强度差异是通过´项来反映，而有效应力强度指标基本不变。直接剪切试验直接剪切仪分为应变控制式和应力控制式两种，前者是等速推动试样产生位移．测定相应的剪应力，后者则是对试件分级施加水平剪应力测定相应的位移，目前我国普遍采用的是应变控制式直剪仪。对同一种土至少取4个重度和含水量相同的试样，分别在不同垂直压力下剪切破坏，一般可取垂直压力为100、200、300、40

7、0kPa，将试验结果绘制抗剪强度τf和垂直压力之间关系曲线。一般取峰值作为该级压力下的抗剪强度τf。必要时可取终值（残余强度）作为抗剪强度。直接剪切试验方法：为了近似模拟土体在现场受剪的排水条件，直接剪切试验可分为快剪、固结快剪和慢剪：快剪试验——在试样施加垂直压力后．立即快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。固结快剪——在试样施加垂直压力后，允许试样充分排水，待固结完成后，再快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。慢剪试验——在试样施加垂直压力后，允许试样充分排水，待固结完成后，以缓慢的速率施加水平剪应力使试样剪切破坏。直接剪切试验优缺点直接剪切仪具有构造简单，操

8、作方使等优