土的抗剪强度与地基承载力.ppt

地基基础-土的抗剪强度与地基承载力,1、土的抗剪强度 2、土的极限平衡理论 3、抗剪强度指标的测定方法 4、地基的临塑荷载 5、地基的极限承载力,内容提要,地基抗剪强度与地基承载力-内容提要,学习基本要求： 掌握土的抗剪强度的概念; 熟悉土的极限平衡理论； 了解抗剪强度指标的测定方法； 掌握地基承载力的确定方法 了解地基土的破坏阶段 ；,4 土的抗剪强度和地基承载力,重点：浅基础地基极限承载力；土的极限平衡方程的应用。,1911年动工，1913年完工，谷仓自重20000吨。 1913年10月17日发现1小时内竖向沉降达30.5厘米，结构物向西倾斜，并在24小时内倾倒，谷仓西端下沉7.32米，东端上抬1.52米。 原因：地基承载力不够，超载引发强度破坏而产生滑动。,加拿大特朗斯康谷仓,工程实例地基承载力问题,工程实例地基承载力问题,近代世界上最严重的建筑物破坏之一 1940年水泥仓库装载水泥，使粘性土超载，引起地基土剪切破坏而滑动。 倾斜45度，地基土被挤出，23米外的办公楼也发生倾斜。,美国纽约某水泥仓库,土的抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力,实际工程中，土体抗剪强度的问题主要有以下三方面：,4.1 土的抗剪强度,4.1.1 土的抗剪强度的概念,土的抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力，土的抗剪强度的数值等于剪切破坏滑动面上的切应力的大小。是土的一个重要力学指标。,土的抗剪强度的影响因素,土的抗剪强度的组成,测定土的抗剪强度的试验方法很多： 室内试验： 根据加荷方式：直剪试验、无侧限抗压强度试验、三轴压缩实验 根据剪切试验时的排水条件的不同：不排水剪、固结不排水剪、排水剪 室外原位试验：十字板剪切试验，大型直接剪切试验,4.1.2 直接剪切试验,试验仪器：直剪仪（应变控制式，应力控制式）,应变直剪仪试验原理：对同一种土取4个平行试样，分别在不同垂直压力下剪切破坏，将试验结果绘制抗剪强度f与相应垂直压力的关系图。,剪切容器与应力环,在不同的垂直压力下进行剪切试验，得相应的抗剪强度f，绘制f - 曲线，得该土的抗剪强度包线,1776年，库仑根据砂土剪切试验得出,后来，根据粘性土剪切试验得出,C：粘聚力； ：内摩擦角；,直剪试验优缺点,优点：仪器构造简单，试样的制备和安装方便，易于操作。 缺点： 剪切破坏面固定，且不一定是土样的最薄弱面。 不能严格控制排水条件。 剪切过程中试样剪切面积逐渐减小，剪切面上的剪应力分布不均匀。,地基基础设计规范规定，直剪试验只适用于二级及三级建筑物的可塑状粘性土和饱和度不大于50%的粉土。,4.1.3抗剪强度指标的影响因素,1）土的矿物成分、形状和级配的影响。 2）土的原始密度的影响; 3）土的含水量的影响； 4）土的结构性的影响； 5）孔隙水压力的影响。,4.1.4 不同排水条件下剪切试验,试验根据试样在法向压力作用下的排水固结情况不同，可分为： 快剪q：土样在短时间内来不及排水，又称不排水剪； 固结快剪cq：土样在竖直压力作用下充分的排水固结，而在施加剪力的时候不让其排水； 慢剪s：允许土样有充分的的时间排水和固结，固结完成后以缓慢的速率施加水平剪应力。,一般情况下慢剪的指标大，快剪的指标小。,快剪：模拟建筑场地土体来不及固结排水就较快地加载的情况。在实际工作中，对渗透性较差，排水条件不良，建筑物施工速度快的地基土或斜坡稳定性验算。,在确定地基承载力选择土的抗剪指标时，要根据土的土质、厚度、施工速度的快慢等选择相应的指标。,固结快剪试验：模拟建筑场地土体在自重或正常载荷作用下已达到充分固结，而后遇到突然施加载荷的情况。对一般建筑物地基的稳定性验算以及预计建筑物施工期间能够排水固结，但在竣工后将施加大量活载荷（如料仓、油罐等）或可能有突然活载荷（如风力等）情况。,固结排水剪试验：模拟地基土体已充分固结后开始缓慢施加载荷的情况。在实际工程中，对土的排水条件良好（如粘土层中夹砂层）、地基土透水性较好（低塑性粘性土）以及加荷速率慢时可选用。但因工程的正常施工速度不易使孔隙水压力完全消散，试验过程既费时又费力，因而较少采用。,例题：P68例4-1,当土体中任一点在某方向的平面上的切应力达到土的抗剪强度时，称该点处于极限平衡状态。,4.2.1 土中一点的应力状态,4.2 土的极限平衡条件,斜面上的应力,4.2.1 土中一点的应力状态,根据静力平衡得：,消去，得：,土中某点的应力状态可用莫尔应力圆描述,莫尔圆可以表示土体中一点的应力状态，莫尔圆圆周上各点的坐标就表示该点在相应平面上的正应力和剪应力。,D,E,EA=AD*Sin2=(1-3)/2*Sin2 OE=OD-ED= (1+3)/2 +(1-3)/2*Cos2,应力圆与强度线相离：,应力圆与强度线相切：,应力圆与强度线相割：,f,弹性平衡状态,=f,极限平衡状态,f,破坏状态,4.2.2 极限平衡条件,莫尔库仑破坏准则,无粘性土：c=0,粘性土：,1f= 3tg2(45+/2)2ctg (45+/2) 3f= 1tg2(45/2)2ctg (45-/2),1f= 3tg2(45+/2) 3f= 1tg2(