土力学及基础工程第五章-抗剪强度ppt课件.ppt

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1、第五章土的抗剪强度土的抗剪强度概述1.库仑定律2.土的极限平衡条件抗剪强度的测定方法(直剪、三轴、无侧限、十字板）不同排水条件下剪切试验成果*§5.1土的抗剪强度概述土的抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力工程事故南美洲巴西于1955年开始建造一幢11层大楼，长29m,宽12m，支撑在99根21m长的钢筋混凝土桩上。1958年1月大厦建成时，发现大厦背后明显下沉，1月30日沉降速度达到每小时4mm，晚上8点钟，在20秒内大厦倒塌，平躺地面，事后查明，当地为沼泽土，邻近建筑物桩长26m，大厦桩长21m，未打入较好土层，悬浮在软弱粘土和泥炭层中，地基产生滑动引起倒

2、塌。挪威一个大油罐，直径25m，建造在软粘土上，油罐建成试水，在35小时内，水压达到110KPa，荷载增加太快，满载后2小时，地基土急剧挤出，卸荷后测得油罐沉降达到50cm，旁边地面隆起高40cm，事后查明，地基不均匀，在挤出的一侧存在极软弱的粘性土，引起地基剪切破坏。一、库仑定律1776年，库仑根据砂土剪切试验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f剪切试验播放二、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

3、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无粘性土的抗剪强度颗粒间的摩擦阻力颗粒间的滑动摩擦阻力颗粒间的机械咬合力取决无粘性土的抗剪强度大小颗粒大小级配状况密实度颗粒形状粗糙程度自然休止角：干松砂在自然状态下所能维持的斜坡的最大坡角粘性土的抗剪强度颗粒间的摩擦阻力取决土的粘聚力是土粒间胶结作用和各种物理化学键作用的结果大小土的粘聚力土的粘聚力土的矿物成分、粘粒含量压密程度三、总应力强度指标与有效应力强度指标库仑定律说明：施加于试样上的垂直法向应力为总应力，c、为总应力意义上的土的粘聚力和

4、内摩擦角，称之为总应力强度指标根据有效应力原理：土的抗剪强度并不是由剪切面上的法向总应力决定，而是取决于剪切面上的法向有效应力c、为土的有效粘聚力和有效内摩擦角，即土的有效应力强度指标有效应力强度指标确切地表达出了土的抗剪强度的实质，是比较合理的表达方法zp四、土中一点的应力状态x331131楔体静力平衡31斜面上的应力莫尔应力圆方程31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五、土的

5、极限平衡条件如果土中某一点某一平面的剪应力等于该平面上的抗剪强度，称该点处于应力极限平衡状态，所绘出的应力圆为极限平衡状态应力圆或破坏应力圆五、土的极限平衡条件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破坏状态莫尔－库仑破坏准则莫尔应力圆与库仑强度线相切的应力状态作为土的破坏准则(目前判别土体所处状态的最常用准则)强度线1、无粘性土的极限平衡条件31f2fA1/2(1+3)2、粘性土的极限平衡条件31cf2fAcctg1/2(1+3)

6、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说明：剪破面并不产生于最大剪应力面，土的剪切破坏并不是由最大剪应力τmax所控制f2f31cAcctg1/2(1+3)max3、土的强度理论土的强度破坏是由于土中某一点剪切面上的剪应力达到或超过土的抗剪强度；极限平衡时，土中该点的主应力的莫尔应力圆与土的抗剪强度线相切；剪切破坏不发生在剪应力最大的倾斜面上，剪裂面发生在与大主应力面成45°+/2夹角的斜面上。六、例题分析【例1】地基中某一单元土体上的大主应力为430kPa，小主应力为200kPa。通过试验测得土的抗剪强度指标c=1

7、5kPa，=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？【解答】已知1=430kPa，3=200kPa，c=15kPa，=20o1.计算法计算结果表明：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，该单元土体处于弹性平衡状态计算结果表明：3f小于该单元土体实际小主应力3，实际应力圆半径小于极限应力圆半径，所以，该单元土体处于弹性平衡状态在剪切面上库仑定律由于τ<τf，所以，该单元土体处于弹性平衡状态2.图解法c11f3f实际应力圆极限应力圆最大

8、剪应力与主应力作用面成45o最大剪应力