土力学及基础工程第五讲-抗剪强度.ppt

二、三轴剪切试验 试验步骤: ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 △? △? 2.施加周围压力 3.施加竖向压力 1.装样 抗剪强度包线 分别在不同的周围压力?3作用下进行剪切，得到3～4 个不同的破坏应力圆，绘出各应力圆的公切线即为土的抗剪强度包线 抗剪强度包线 ? ? c ? 三轴试验优缺点 优点： ①试验中能严格控制试样排水条件，量测孔隙水压力，了解土中有效应力变化情况 ②试样中的应力分布比较均匀 缺点： ①试验仪器复杂，操作技术要求高，试样制备较复杂 ②试验在?2=?3的轴对称条件下进行，与土体实际受力情况可能不符 三、无侧限抗压强度试验 qu qu 加压框架 量表 量力环 升降螺杆 无侧限压缩仪 无侧限抗压强度试验是三轴剪切试验的特例，对试样不施加周围压力，即?3=0，只施加轴向压力直至发生破坏，试样在无侧限压力条件下，剪切破坏时试样承受的最大轴向压力qu，称为无侧限抗压强度 试样 无侧限抗压强度 无侧限压缩仪 根据试验结果只能作出一个极限应力圆（?3=0，?1=qu）。因此对一般粘性土，无法作出强度包线 ? ? 说明：对于饱和软粘土，根据三轴不排水剪试验成果，其强度包线近似于一水平线，即?u=0，因此无侧限抗压强度试验适用于测定饱和软粘土的不排水强度 qu cu ?u=0 无侧限抗压强度试验仪器构造简单，操作方便，可代替三轴试验测定饱和软粘土的不排水强度 灵敏度 粘性土的原状土无侧限抗压强度与原土结构完全破坏的重塑土的无侧限抗压强度的比值 反映土的结构受挠动对强度的影响程度 根据灵敏度将饱和粘性土分类： 低灵敏度土 1St≤2 中灵敏度土 2 St≤4 高灵敏度土 St4 适用于现场测定饱和粘性 土的不排水强度，尤其适 用于均匀的饱和软粘土 四、十字板剪切试验 柱体上下平面的抗剪强度产生的抗扭力矩 柱体侧面剪应力产生的抗扭力矩 1.不固结不排水剪（UU） 三轴试验：施加周围压力?3、轴向压力△?直至剪破的整个过程都关闭排水阀门，不允许试样排水固结 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 △? △? 直剪试验：通过试验加荷的快慢来实现是否排水。使试样在3～5min之内剪破，称之为快剪 关闭排水阀 §5.3 排水条件与试验成果的关系 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 △? △? 有效应力圆 总应力圆 ?u=0 B C cu ? ? uA A ? 3A ? 1A 饱和粘性土在三组?3下的不排水剪试验得到A、B、C三个不同?3作用下破坏时的总应力圆 试验表明：虽然三个试样的周围压力?3不同，但破坏时的主应力差相等，三个极限应力圆的直径相等，因而强度包线是一条水平线 三个试样只能得到一个有效应力圆 2. 固结不排水剪（CU） 三轴试验：施加周围压力?3时打开排水阀门，试样完全排水固结，孔隙水压力完全消散。然后关闭排水阀门，再施加轴向压力增量△?，使试样在不排水条件下剪切破坏 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 △? △? 直剪试验：剪切前试样在垂直荷载下充分固结，剪切时速率较快，使土样在剪切过程中不排水，这种剪切方法称为固结快剪 打开排水阀 关闭排水阀 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 △? △? 将总应力圆在水平轴上左移uf得到相应的有效应力圆，按有效应力圆强度包线可确定c ?、? ? ? ? ccu c ? ?cu ?? 饱和粘性土在三组?3下进行固结不排水剪试验得到A、B、C三个不同?3作用下破坏时的总应力圆，由总应力圆强度包线确定固结不排水剪总应力强度指标ccu、? cu A B C 3. 固结排水剪（CD） 三轴试验：试样在周围压力?3作用下排水固结，再缓慢施加轴向压力增量△?，直至剪破，整个试验过程中打开排水阀门，始终保持试样的孔隙水压力为零 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 △? △? 直剪试验：试样在垂直压力下固结稳定，再以缓慢的速率施加水平剪力，直至剪破，整个试验过程中尽量使土样排水，试验方法称为慢剪 打开排水阀 在整个排水剪试验过程中， uf ＝0，总应力全部转化为有效应力，所以总应力圆即是有效应力圆，总应力强度线即是有效应力强度线。强度指标为cd、?d ? ? cd ?d 总结: ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3＋△? ? 3＋△? 对于同一种土，在不同的排水条件下进行试验，总应力强度指标完全不同 有效应力强度指标不随试验方法的改变而不同，抗剪强度与有效应力有唯一的对应关系 二、抗剪强度指标的选用 土的抗剪强度指标随试验方法、排水条件的不同而异，对于具体工程问题，应该尽可能根据现场条件决定采用实验室的试验方法，以获得合适的抗剪强度指标 试验方法 适用条件 不