土的强度理论和地基承载力ppt课件.ppt

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1、项目四土的抗剪强度和地基承载力主要内容§4.1莫尔－库伦强度理论§4.2抗剪强度的测定方法§4.3地基承载力的理论计算§4.4地基承载力特征值的确定1工程中的强度问题概述土的抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力2土中一点的应力状态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dldlcosdlsin楔体静力平衡331dldlcosdlsin斜面上的应力莫尔应力圆方程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

2、应力状态可用莫尔应力圆描述4法国军事工程师，在摩擦、电磁方面做出了奠基性的贡献。1773年发表了关于土压力方面论文，成为土压力的经典理论库仑（C.A.Coulomb）(1736-1806)任务一莫尔－库伦强度理论一、库仑定律5直剪试验PT土样下盒上盒S面积A直剪试验法向应力：剪应力：剪切变形S6直剪试验的强度包线Oc库仑公式：（1776）f：土的抗剪强度：土的内摩擦角tg：摩擦系数c：粘聚力砂土粘土7土的抗剪强度指标c和是决定土的抗剪强度的两个指标，称为抗剪强度指标对无粘性土通常认为，粘聚力C=0库仑公式:8摩擦强度摩擦强度：决定于剪切面上的

3、正应力σ和土的内摩擦角由颗粒之间发生滑动时颗粒接触面粗糙不平所引起，与颗粒的形状，矿物组成，级配等因素有关0.020.060.20.623020颗粒直径(mm)滑动摩擦角u粉砂细砂中砂粗砂滑动摩擦咬合摩擦包括如下两个组成部分：滑动摩擦二、土体抗剪强度影响因素9摩擦强度：决定于剪切面上的正应力σ和土的内摩擦角滑动摩擦咬合摩擦包括如下两个组成部分：是指相邻颗粒对于相对移动的约束作用当发生剪切破坏时，相互咬合着的颗粒A必须抬起，跨越相邻颗粒B，或在尖角处被剪断（C），才能移动土体中的颗粒重新排列，也会消耗能量咬合摩擦CABCAB剪切面摩擦强度10摩擦强度密

4、度粒径级配颗粒的矿物成分粒径的形状粘土颗粒表面的吸附水膜影响土的摩擦强度的主要因素:11凝聚强度细粒土：粘聚力c取决于土粒间的各种物理化学作用力作用机理：库伦力（静电力）、范德华力、胶结作用力和毛细力等影响因素：地质历史、粘土颗粒矿物成分、密度与离子浓度粗粒土：一般认为是无粘性土，不具有粘聚强度：当粒间有胶结物质存在时可具有一定的粘聚强度非饱和砂土，粒间受毛细压力，具有假粘聚力12四、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13莫尔－库仑破坏准则

5、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14莫尔－库仑破坏准则31cf2fAcctg1/2(1+3)无粘性土：c=015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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，可知，土的剪切破坏并不是由最大剪应力τmax所控制max16五、例题分析【例】地基中某一单元土体上的大主应力为430kPa，小主应力为200kPa。通过试验测得土的抗剪强度指标c=1

6、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17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182.图解法c11f3f实际应力圆极限应

7、力圆最大剪应力与主应力作用面成45o最大剪应力面上的法向应力库仑定律最大剪应力面上τ<τf，所以，不会沿剪应力最大的面发生破坏τmax19任务二抗剪强度的测定方法一、直接剪切试验试验仪器：直剪仪（应力控制式，应变控制式）202122剪切试验剪前施加在试样顶面上的竖向压力为剪破面上的法向应力，剪应力由剪切力除以试样面积在法向应力作用下，剪应力与剪切位移关系曲线，根据曲线得到该作用下，土的抗剪强度4mmab剪切位移△l(0.01mm)剪应力（kPa)1223在不同的垂直压力下进行剪切试验，得相应的抗剪强度τf，绘制τf-曲线，得该土的抗剪强度包线24直

8、剪试验按加荷速率分类：快剪：施加垂直荷