土力学-东南大学等7-2土的抗剪强度课件

《土力学-东南大学等7-2土的抗剪强度课件》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土力学-东南大学等7-2土的抗剪强度课件（46页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,单击此处编辑母版标题样式,,单击此处编辑母版文本样式,,第二级,,第三级,,第四级,,第五级,,,,*,土力学 东南大学等7-2土的抗剪强度,,土力学 东南大学等7-2土的抗剪强度土力学 东南大学等7-2土的抗剪强度§7.1 概述,,§7.2 土的抗剪强度理论,,§7.3 土的抗剪强度试验,,§7.4 三轴压缩试验中的孔隙水压力系数,,§7.5 饱和黏性土的抗剪强度,,§7.6

2、应力路径在强度问题中的应用,,§7.7 无黏性土的抗剪强度,§7.1,概述,,§7.2 土的抗剪强度理论,,§7.3,土的抗剪强度试验,,§7.4,三轴压缩试验中的孔隙水压力系数,,§7.5 饱和黏性土的抗剪强度,,§7.6 应力路径在强度问题中的应用,,§7.7 无黏性土的抗剪强度,,知识回顾,一、抗剪强度,,二、研究抗剪强度的意义,,三、抗剪强度定律------库仑定律,,四、莫尔理论,,一、抗剪强度,土是以固体颗粒为主的散体，颗粒是岩块或岩屑，本身强度很高，但粒间联结较弱。因此，土的强度问题表现为土粒间的错动、剪切、以致于破坏。所以，研究土的强度主要是研究土的抗剪强度。,,一、

3、抗剪强度,在土体自重和外荷载作用下，土体内部将产生剪应力和剪切变形。随着剪应力的增加，剪切变形也越来越大。当剪应力增大到极限值时，土就处于剪切破坏的极限状态，这个极限值就是土的抗剪强度。若土体内某一部分的剪应力达到土的抗剪强度，在该部分就开始出现剪切破坏。随着荷载的增加，剪切破坏的范围逐渐扩大，最终在土体中形成连续的滑动面，导致土体发生整体剪切破坏而丧失稳定性。,,二、研究抗剪强度的意义,目前与抗剪强度有关的工程问题主要有三方面：,,（1）,土工构筑物的稳定问题,，如土坝、路堤等填方边坡的稳定性问题，天然土坡的稳定性问题等。,,（2）,土压力问题,，如挡土墙、地下结构等的周围土体，它的强度破坏

4、将造成过大的对墙体的侧向压力，以致可能导致构造物发生滑动、倾覆等破坏事故。,,（3）,土的承载力问题,。土作为建筑物的地基，其承载力的确定是十分关键的。如果上部结构传下的荷载引起的基底压力超过地基土的极限承载力，地基土发生剪切破坏，将造成上部结构的严重破坏或倒塌，或影响正常使用，这些都是工程上所不允许的，而确定地基土的承载力，首先要研究土的抗剪强度问题。,,三、抗剪强度定律------库仑定律,无粘性土,,,粘性土,,四、莫尔理论,,斜面上的应力,莫尔应力圆方程,,,,,,,【例】已知某点σ,1,=420Kpa, σ,3,=180Kpa, c=18Kpa, φ=20°,,问:

5、1、该点破坏否？,,2、是否沿剪应力最大面破坏？,,解1、A,B,解2、,,最大剪应力作用平面上的σ,圆心坐标,45°面上的τmax=120Kpa<τf=127KPa ；∴不会沿该面破坏,,1.用莫尔理论研究土的强度忽略了中主应力σ,2,的影响。（平面问题）,,2.土的破坏是土中某斜截面上的τ＞τ,f,所致。,,3. 抗剪强度τ,f,不是常数，它与剪切面上的法向应力成正比。,,4.破坏面不一定是最大剪应力作用平面（45,°面,）而是在σ、τ的最不利组合的45°+φ/2面上。,,5.同一种土可以在不同的应力状态下被剪破，这样一组土样的极限应力圆的公切线是强度包线，它一般为曲线，但可以近似地用库仑

6、公式所表达的直线代替，即,τ,f,=σtgφ+c,,土的强度理论概括如下：,,§7.3 土的抗剪强度试验,测定土抗剪强度指标的试验称为剪切试验,十字板剪切试验 (适用:饱和软粘土),,大型直接剪切试验,直接剪切试验,,三轴压缩试验 (无侧向抗压强度试验),抗,,剪,,强,,度,,试,,验,室内,室外,第7章 土的抗剪强度,,7.3.1 直接剪切试验,1.试验仪器,§7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,P,S,T,A,,7.3.1 直接剪切试验,§7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,,直剪仪,,直剪仪,,直剪仪,,直剪仪,,直剪仪,,直剪仪的优

7、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；,7.3.1 直接剪切试验,§7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,,,7.3.1 直接剪切试验,§7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,P,S,T,A,σ,,=,100KPa,,位移,σ,,=,200KPa,σ,,=,3,00KPa,,,O,c,,2.

8、试验步骤：,,7.3.1 直接剪切试验,§7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,2.试验步骤：,① 取峰值或稳定值,② 取剪切位移4mm对应的τ作为τ,f,有关破坏标准,,直接剪切试验,,在直剪试验过程中，不能量测孔隙水应力，也不能控制排水，所以只能以总应力法来表示土的抗剪强度。,,根据加垂直荷载后固结程度和剪切速率的快慢可将直剪试验划分为:,,快剪(,q,),,quick shear,,固结快剪(,cq,),,consolidated quick shear,,慢剪(,s,),,slow shear,3.试验方法及结果：,7.3.1 直接剪切试验,§7.3 土的抗

9、剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,,直剪试验类型,试验类型,加垂直荷载时,剪切时（水平）,综合速度,快剪 q,不固结,,（,u,1,＞,0,）,,快,快,,（,u,2,＞,0,）,,0.8mm/min,快,+,快,,u=u,1,+u,2,＞,0,固结快剪 cq,固结,,（,u,1,=0,）,,慢,同上,慢,+,快,,u=u,1,+u,2,= u,2,＞,0,慢剪 s,同上,慢（,u,2,=0,）,,0.02mm/min,慢,+,慢,,u=u,1,+u,2,=0,注：手轮一圈,0.01mm,7.3.1 直接剪切试验,§7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,

10、,φ,cq,φ,q,c,q,c,cq,C值差不多,但φ,s,＞ φ,cq,＞φ,q,,∴慢剪的抗剪强度τ,f,最大。,粘性土,粘性土三种直剪试验结果,7.3.1 直接剪切试验,§7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,,无粘性土三种直剪试验结果,但非常接近。实际上砂土只有慢剪，垂直加荷半小时，剪切速率0.04mm/min（4转/分）结果与慢剪相似。,无粘性土,7.3.1 直接剪切试验,§7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,,7.3.2 三轴压缩试验,三轴压缩试验实质就是三轴剪切试验。它是进行土的抗剪强度的精密试验。因此，重大工程和科学研究都常做三轴试验。,优点

11、：,,（1）可严格控制排水条件；,,（2）可量测土样中的孔隙水压力；,,（3）破裂面在最软弱处；,,（4）是一种多用途的试验设备，如测孔隙水压力系数，侧压力系数，变形模量等。,,,缺点：,,（1）,,2,=,,3,，轴对称。（拟三轴，假三轴）,,（2）应力应变仍不够均匀，端部影响较大。,§7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,,三轴压缩试验,,,三轴压缩试验,,三轴压缩试验,,1.试验装置,①压力室；,,②围压系统；,,③轴压系统；,,④孔隙水压力量测系统；,,⑤排水系统,主要组成：,,2.试验步骤：,①制样3-4个。尺寸d 35-101mm，高≈2d,,②饱和（抽气，水头，

12、反压）,,③安装,,④施加σ,3,,⑤施加σ,1,至破坏,,试样,压力室,压力水,排水管,阀门,轴向加压杆,有机玻璃罩,橡皮膜,透水石,顶帽,7.3.2 三轴压缩试验,§7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,,7.3.2 三轴压缩试验,§7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,强度包线,(,,1,-,,,),f,,,,(,,1,-,,,),f,,,,3.试验方法：,按排水固结条件分,①,不排水剪,（不固结不排水剪）UU,,,U,nconsolidated,U,ndriaind Test,,②,固结不排水剪,CU,,,C,onsolidated,U

13、,ndriaind Test,,③,排水剪,（固结排水剪）CD,,,C,onsolidated,D,riaind Test,7.3.2 三轴压缩试验,§7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,,c,cu 、,,cu,,三种试验方法的试验条件,试验类型,加围压时（σ,3,）,加轴压时（σ,1,）,全过程,不排水剪,,UU,不排水（不固结）,,u,3,＞0,不排水,,u,1,＞0,u=u,3,+u,1,＞0,固结不排水剪,,CU,排水（固结）,,u,3,=0,不排水,,u,1,＞0,u=u,3,+u,1,=u,1,＞0,排水剪,,CD,排水（固结）,,u,3,=0,排水,,u,1,

14、=0,u=u,3,+u,1,=0,7.3.2 三轴压缩试验,§7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,c,d 、,,d,,c,u 、,,u,,,7.3.3 无侧限抗压强度试验,是三轴试验的一个特例，即σ,3,=0时的不排水剪。,,适用条件：,只能用于粘性土。尤其是高塑性饱和粘性土即φ=0。,,试验方法：,在σ,3,=0 施加σ,1,至破坏。破坏时的σ,1,以q,u,表示,q,u,q,u,加压框架,量表,量力环,升降螺杆,无侧限压缩仪,试样,§7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,,无侧限压缩仪,,7.3.3 无侧限抗压强度试验,§7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,,极限应力圆,不排水强度,,饱和粘性土 φu=0,饱和粘性土,7.3.3 无侧限抗压强度试验,§7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,,根据一点的极限平衡方程式,q,u,=0,1.饱和粘性土 φ=0,2.非饱和土 φ≠0,7.3.3 无侧限抗压强度试验,§7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,,σ,1,=q,u,7.3.3 无侧限抗压强度试验,§7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,,§7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,7.3.4 十字板剪切试验,自 学,,汇报结束,谢谢大家,!,请各位批评指正,