第4章土的抗剪强度与地基承载力ppt课件.ppt

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1、土力学与地基基础陈晋中主编陈晋中刘燕宁魏党生陈剑波邵明波蔡宁康会宾朱艳丽吴卫祥编写奥体中心鸟巢工程第4章土的抗剪强度与地基承载力本章学习要求4.1概述4.2土的抗剪强度4.3抗剪强度指标的测定方法4.4地基承载力的理论计算4.5地基承载力特征值的确定本章学习要求本章也是本课程学习的重点，是土力学基本内容之一。通过本章学习，要求掌握土的抗剪强度和地基承载力的基本知识。掌握土的抗剪强度库仑定律与极限平衡理论；了解土的抗剪强度指标常用测定方法，学会根据不同固结条件和排水条件正确选用土的抗剪强度指标；了解地基破坏的三种形式，掌握临塑

2、荷载、界限荷载和极限荷载的基本概念，学会使用临界荷载公式、太沙基公式等计算地基的承载力；掌握地基承载力特征值的基本概念，能够熟练使用规范推荐公式和载荷试验等方法确定地基的承载力特征值。4.1概述变形破坏：沉降、位移、不均匀沉降等超过规定限值(已学)地基破坏强度破坏：地基整体或局部滑移、隆起，土工构筑物失稳、滑坡土体强度破坏的机理：在外荷载作用下，土体中将产生剪应力和剪切变形，当土中某点由外力所产生的剪应力达到土的抗剪强度时，土就沿着剪应力作用方向产生相对滑动，该点便发生剪切破坏。为防止地基土发生整体剪切破坏或失稳破坏，必须使

3、作用在基础底面上的荷载不超过地基承载力。工程中的强度问题土的抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力4.2土的抗剪强度4.2.1库仑定律1776年，库仑根据剪切试验提出土的抗剪强度库仑定律。f=tan砂土f=c+tan粘土cff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:土的内摩擦角砂土粘性土有效应力说明：称为土的有效应力，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。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内摩擦角，称

4、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，即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剪切面上的总应力与有效应力之间关系为：土体抗剪强度组成：摩擦力：大小取决于剪切面上的正应力和土的内摩擦角。粘聚力：由土粒之间的胶结作用和电分子引力等因素形成，与所受压力无关。摩擦力的两个来源：滑动摩擦：剪切面土粒间表面的粗糙所产生的摩擦咬合摩擦：土粒间互相嵌入所产生的咬合力4.2.2土的极限平衡理论1．土中一点的应力状态土体内一点处不同方

5、位的截面上应力的集合（剪应力和法向应力）331131dsdxdy楔体静力平衡31dsdxdy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)土中某点的应力状态可用莫尔应力圆描述强度线用莫尔应力圆与库仑强度直线相切的应力状态作为判别土体破坏的准则，称为莫尔－库仑破坏准则。土的抗剪强度直线又称为莫尔－库仑强度包线或抗剪强度包线。2．莫尔－库仑破坏准则极限摩尔应力圆与土的抗剪强度直线相切莫尔－库

6、仑破坏准则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3．土的极限平衡条件31cf2fAcctg1/2(1+3)无粘性土：c=0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max【例】地基中某一单元土体上的大主应力为430kP

7、a，小主应力为200kPa。通过试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？【解】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由库仑定律由于τ

8、<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剪应力与主应力作用面成45o最大剪应力面上的法向应力由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τmax4.3抗剪强度指标的测定方法4.3.1直接剪切试验试验仪器：直剪