抗剪强度课件.ppt

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1、第七章土的抗剪强度本章主要内容：土的抗剪强度理论土的抗剪强度计算方法土的抗剪强度测定试验土的抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力1911年动工1913年完工谷仓自重20000吨1913年10月17日发现1小时内竖向沉降达30.5厘米，结构物向西倾斜，并在24小时内倾倒，谷仓西端下沉7.32米，东端上抬1.52米。原因：地基承载力不够，超载引发强度破坏而产生滑动。加拿大特朗斯康谷仓近代世界上最严重的建筑物破坏之一1940年水泥仓库装载水泥，使粘性土超载，引起地基土剪切破坏而滑动。倾斜45度，地基土被挤出达5.18米，23

2、米外的办公楼也发生倾斜。美国纽约某水泥仓库1.地基的破坏地基p滑动面一、工程中土体的破坏类型基坑支护2.挡土结构物的破坏挡土墙滑裂面平移滑动3.各种类型的滑坡崩塌旋转滑动流滑二、土的强度机理NT=NT1.摩擦强度tg（1）滑动摩擦（2）咬合摩擦（3）颗粒的破碎与重排列NT影响土的摩擦强度的主要因素：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）剪切面上的法向应力应力历史粘聚强度机理粘聚强度影响因素2.凝聚强度静电引力（库仑力）范

3、德华力颗粒间胶结假粘聚力（毛细力等）地质历史粘土颗粒矿物成分密度含水量三、土的强度特点1.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。所以，土体的破坏是沿着颗粒之间的错动滑移发生的。四、库仑公式στφστφc无粘性土粘性土抗剪强度曲线στ砂土：粘性土：库仑（Coulomb）公式c:土的粘聚力:土的内摩擦角1773年，库仑根据砂土剪切试验得出f=tan砂土后来，

4、根据粘性土剪切试验得出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ff库伦公式抗剪强度指标c:土的粘聚力:土的内摩擦角(无粘性土：c=0)土的抗剪强度一般可分为两部分：一部分与颗粒间的法向应力有关，通常呈正比例关系，其本质是摩擦力；另一部分是与法向应力无关的土粒之间的粘结力，通常称为粘聚力。影响因素土的抗剪强度内在因素外在因素：正应力试验时的排水条件等因素土颗粒的性质表达方法土的抗剪强度总应力法：总应力强度指标有效应力法：有效应力强度指标莫尔包线表示材料在不同应力作用

5、下达到极限状态时，滑动面上法向应力与剪应力f的关系。莫尔包线f=c+tan五、莫尔-库伦强度理论土体内一点处不同方位的截面上应力的集合（剪应力和法向应力）331131斜面上的应力1、土中一点的应力状态用摩尔圆表示土中一点的应力O131/2(1+3)2A(,)土中某点的应力状态可用莫尔应力圆描述31莫尔圆可以表示土体中一点的应力状态，莫尔圆圆周上各点的坐标就表示该点在相应平面上的正应力和剪应力。应力圆与强度线相离：强度线应力圆与强度线相切：应力圆与强度线

6、相割：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2、土的极限平衡条件莫尔－库仑破坏准则31cf2fAcctg1/2(1+3)无粘性土：c=0粘性土：ABDOτστ＝τf极限平衡条件莫尔－库仑破坏准则极限应力圆破坏应力圆剪切破坏面粘性土的极限平衡条件σ1=σ3tg2(45+φ/2)＋2ctg(45+φ/2)σ3=σ1tg2(45－φ/2)－2ctg(45－φ/2)无粘性土的极限平衡条件σ1=σ3tg2(45+φ/2)σ3=σ1tg2(45－φ/2)土体处于极限平衡状态时，破坏面

7、与大主应力作用面的夹角为f＝f2f31cAcctg1/2(1+3)说明：剪破面并不产生于最大剪应力面，而与最大剪应力面成/2的夹角。因此，土的剪切破坏并不是由最大剪应力τmax所控制。max注意！！！！！但是：对于饱和软粘土，在不排水条件下，其内摩擦角为0，土体的最大剪应力面即为剪切破裂面。31f45°＋/2Oc1f322滑裂面的位置与大主应力面夹角：α=45+/2图中虚线所指位置为滑裂面【例】地基中某一单元土体上的大主应力为430kPa，小主应力为200kPa。通过试

8、验测得土的抗剪强度指标c=15kPa，=20o。试问①该单元土体处于何种状态？②单元土体最大剪应力出现在哪个面上，是否会沿剪应力最大的面发生剪破？已知1=430kPa，3=200kPa，c=15kPa，=20o【解答】1.大小主应力法计算结果表明：1f大于该单元土体实际大主应力1，实际应力圆半径小于极限应力圆半径，所以