Microsoft PowerPoint - 第4章 土的抗剪强度与地基承载力.pdf

深圳职业技术学院建筑与环境工程学院,?02.?26.?2010 第四章土的抗剪强度与地基承载力 本 章内 容 深圳职业技术学院建筑与环境工程学院,?02.?26.?2010? 一、土的抗剪强度的工程意义 二、土的强度理论与强度指标 三、土的极限平衡条件 四、土的抗剪强度指标的测定 五、地基破坏形式及承载力的概念 六、地基承载力的确定 学 习 目 标 深圳职业技术学院建筑与环境工程学院,?02.?26.?2010? 1.?理解掌握土的抗剪强度理论和抗剪强度指标，掌 握土的极限平衡理论，学会利用土的极限平衡条 件分析土的状态的方法。? 2.熟悉土的强度指标的测定方法及测定方法的选择。? 3.了解粘性土在不同排水条件下的实验结果。? 4.理解地基破坏的基本形式和地基承载力确定的几 种方法。 一、土的抗剪强度 深圳职业技术学院建筑与环境工程学院,??02.?26.?2010? 抗剪强度 :?土体抵抗剪切破坏的极限能力。 工程中涉及土的抗剪强度的问题： 地基承载力、挡土 墙土压力、土坡稳定等。 路堤 挡土墙 基础 二、土的强度理论与强度指标 深圳职业技术学院建筑与环境工程学院,??02.?26.?2010? 1、库仑定律 剪切试验播放 1776年，库仑根据砂土剪切试验 τ?f?= σ?ta n? 砂土 后来，根据粘性土剪切试验 τ?f?= c+σ ?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σ 的线性函数 ? σ τ? tan =?f? c?f + = ? σ τ? tan? c:土的粘聚力 ?:土的内摩擦角 σ τ?f? σ τ?f 深圳职业技术学院建筑与环境工程学院,??02.?26.?2010 二、土的强度理论与强度指标 2、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 § 抗剪强度影响因素 摩擦力：剪切面上的法向总应力、土的初始密度、 土粒级配、土粒形状以及表面粗糙程度 粘聚力：土中矿物成分、粘粒含量、含水量以及土的结构 深圳职业技术学院建筑与环境工程学院,??02.?26.?2010 二、土的强度理论与强度指标 影响c，φ，σ的因素可归纳为两类： （ 1?）土的物理化学性质的影响 ? 1）土粒的矿物成分、颗粒形状与级配的影响。? 2）土的原始密度的影响。? 3）土的含水量的影响。? 4）土的结构的影响。 （ 2?）孔隙水压力的影响 工程上，根据 实际地质情况和孔隙水压力消散程度，采 用三种不同方法。? 1）排水剪；?2）不排水剪；3）固结不排水剪。 深圳职业技术学院建筑与环境工程学院,??02.?26.?2010 三、土的极限平衡条件 1?、莫尔 —?库伦强度理论 莫尔提出材料的破坏是剪切破坏，当任一平面 上的剪应力等于材料的抗剪强度时该点就发生破 坏，并提出在破坏面上的剪应力 是该面上法向应 力 的函数，即? f τ σ ( ) σ τ? f =?f? 是一条曲线，称为莫尔 包线（抗剪强度包线），如右图 实线，通常用一直线代替，该直 线方程就是库伦公式表示的方程。 由库伦公式表示莫尔包线的强度 理论称为莫尔—库伦强度理论。 σ τ →?f 深圳职业技术学院建筑与环境工程学院,??02.?26.?2010 三、土的极限平衡条件 § 土体内一点处不同方位的截面上应力的集合（剪应 力τ 和法向应力σ） σ?3?σ?3? σ?1? σ?1? α σ τ σ?3? σ?1? α? dl ? dlcosα? dl si nα 楔体静 力平衡? 0?cos?sin?sin?3 = + ? α τ α σ α σ? dl?dl?dl? 0?sin?cos?cos?1 = + ? α τ α σ α σ? dl?dl?dl 深圳职业技术学院建筑与环境工程学院,??02.?26.?2010 三、土的极限平衡条件 ( ) ( ) α σ σ σ σ σ? 2?cos? 2? 1? 2? 1? 3?1?3?1 ? + + = ( ) α σ σ τ? 2?sin? 2? 1? 3?1 ? = ( ) ( )? 2? 3?1? 2? 2? 3?1? 2? 1? 2? 1 ? ? ? ? ? ? ? = + ? ? ? ? ? ? + ? σ σ τ σ σ σ σ τ σ?3? σ?1? α? dl ? dlcosα? dl si nα 斜面上的应力 莫尔应力圆方程 σ τ? O? σ?1?