土力学 第6章 土的抗剪强度.ppt

P S T A 一、直剪试验 水平推力 垂直压力p 应力环水平力T 一、直剪试验 水平推力 垂直压力P 6.4 抗剪强度指标的确定 应力环水平力T 一、直剪试验 水平推力 6.4 抗剪强度指标的确定 应力环水平力T 垂直压力P 一、直剪试验 水平推力 6.4 抗剪强度指标的确定 应力环水平力T 垂直压力P 一、直剪试验 水平推力 6.4 抗剪强度指标的确定 应力环水平力T 垂直压力P 一、直剪试验 水平推力 6.4 抗剪强度指标的确定 应力环水平力T 垂直压力P 一、直剪试验 水平推力 应力环水平力T 垂直压力P A 一、直剪试验 A——土样面积 应力环水平力T 垂直压力P 正应力： 剪应力： A 一、直剪试验 应力环水平力T 垂直压力P 施加P，量测 T，然后计算 ? ?f O c ? 一、直剪试验 三组试样 正应力： 剪应力： 最后画点，连直线，求出抗剪强度指标 直剪三种试验类型 试验类型 加垂直荷载时 剪切时速度 模拟类型 快剪 q 不固结 快速 不排水剪切 固结快剪 cq 固结 快速 固结不排水剪切 慢剪 s 固结 慢速 固结排水剪切 直剪仪的优点: 设备简单,价格便宜,操作方便,易于掌握 直 剪 仪 的 缺 点 ④试验时不能严格控制排水条件，不能量测孔隙水压力。 ①限定的剪切面不是土样最薄弱面； ②应力应变分布不均匀，且垂直荷载发生偏转，使主应力大小方向都发生偏转； ③受剪面积逐渐缩小，而在计算抗剪强度时仍按土样的原截面积计算； 直剪试验的优缺点 二、三轴压缩（剪切）试验 压力室 加压设备 电脑采集 第六章 土的抗剪强度 §6.1 土体强度的工程应用 §6.2 摩尔—库仑强度理论 §6.3 土的极限平衡条件 §6.4 抗剪强度指标的确定 §6.5 孔隙压力系数 §6.6 砂性土的剪切性状 §6.7 黏性土的剪切性状 主要内容 重点内容 6.1 土体强度的工程应用 大量的工程实践和室内试验表明：建筑物地基和土工建筑物的破坏，绝大多数是属于剪切破坏，即沿着某一滑动面产生破坏。 基坑坑壁滑动破坏 坑壁支护 6.1 土体强度的工程应用 边坡滑坡 滑裂面 6.1 土体强度的工程应用 因此，剪切破坏是土体破坏的主要形式。 土的抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力。 土的重要力学性质指标 a a 6.2 摩尔——库仑强度理论 前面我们从太沙基的土有效应力原理已经知道：土体承受的上覆荷载主要由土颗粒的有效应力承担。 而有效应力是由土颗粒之间的黏结作用和相互之间的咬合作用组成。 黏结作用产生的力称为土的黏聚力（内聚力）， 咬合作用产生的咬合与摩擦称为土的内摩擦角。 σ′ σ′ 土中一点的应力状态 土体内某一点的应力状态如下： ?1—竖向应力(最大主应力) ?3—侧向应力(最小主应力) 剪切面上为 ?—法向应力 ?—剪应力 ?3 ?3 ?1 ?1 ? ? ? ?3 ?1 ? 一、库仑定律 在一定载荷范围内，土的抗剪强度与法向应力之间呈直线关系。 其中C、 ?被称为土的抗剪强度指标。 为剪切破裂面与大主应力的作用面成夹角，其值等于（45°+φ/2）的。 ? ? ?3 ?1 ? 库仑经过试验，得出以下关系式： 砂土： 黏性土： 黏性土 c C=0 砂土 ? ?f ? ?f 库仑定律的总应力表达式 库仑定律的有效应力表达式 C′称为土的有效黏聚力 ?′称为土的有效内摩擦角 饱和土有效应力： 一、库仑定律 二、摩尔——库仑强度理论 莫尔认为土中某点?达到该点的抗剪强度时，土即发生破坏。 莫尔把?f=f（?）的曲线，称为摩尔破坏包线。 ?f=f(?)可用直线（库仑定律 ）代替，故称为莫尔—库仑强度理论。 ? ?f 1、安全（弹性平衡状态） 2、临界状态（极限平衡状态） 3、破坏 摩尔——库仑强度判断土单元的状态 某一单元土体上的作用力如下右图所示，将作用于△ABC的各力分别在水平和垂直方向投影（合力为零），根据静力平衡条件可得： ?3 ?3 ?1 ?1 ? ? ? ?3 ?1 ? dl dlcos? dlsin? 6.3 土的极限平衡条件 一、摩尔应力圆 水平方向合力 垂直方向合力 A B C 由上述两式得： 6.3 土的极限平衡条件 一、摩尔应力圆 解上述联立二元一次方程式得： 法向应力 剪应力 A O1 6.3 土的极限平衡条件 ? ? ?3 ?1 ? 在τ-σ坐标中，以[1/2(?1 +?3 )，0]为圆心、1/2(?1－?3 )为半径作圆 则A点的坐标（σa，τa）即为△ABC斜面AB上的法向应力和剪应力。 摩尔 应力圆 O A B C c A O O1 6.3 土的极限平衡条