土力学-东南大学等7-1土的抗剪强度

第7章,土的抗剪强度Shearstrengthofsoil,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,土的抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力或抵抗剪应力的极限值。研究抗剪强度的原因：在外荷载的作用下，土体中任一截面将同时产生法向应力和剪应力，其中法向应力作用将使土体发生压密，而剪应力作用可使土体发生剪切变形。,第7章土的抗剪强度,7.1概述,过程：当土中一点某一截面上由外力所产生的剪应力达到土的抗剪强度时，它将沿着剪应力作用方向产生相对滑动，该点便发生剪切破坏。结论：土的破坏主要是由于剪切所引起的，剪切破坏是土体破坏的重要特点。与土体强度有关的工程问题：建筑物地基稳定性、填方或挖方边坡、挡土墙土压力等。,第7章土的抗剪强度,7.1概述,第7章土的抗剪强度,7.1概述,大阪的港口码头档土墙由于液化前倾,1.挡土结构物的破坏,1.挡土结构物的破坏,广州京光广场基坑塌方,使基坑旁办公室、民工宿舍和仓库倒塌，死3人，伤17人。,挡土墙,滑裂面,基坑支护,1.挡土结构物的破坏,1.挡土结构物的破坏,2.各种类型的滑坡,天然坝坝高290m滑坡堰塞湖库容15亿方,湖水每天上涨50cm?,2000年西藏易贡巨型滑坡,边坡,2.各种类型的滑坡,粘土地基上的某谷仓地基破坏,3.地基的破坏,日本新泻1964年地震引起大面积液化,3.地基的破坏,地基,3.地基的破坏,土压力边坡稳定地基承载力,挡土结构物破坏各种类型的滑坡地基的破坏,7.2.1库仑公式及抗剪强度指标,1776年，库仑根据砂土剪切试验,f=tan,砂土,后来，根据粘性土剪切试验,f=c+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的线性函数,c:土的粘聚力:土的内摩擦角,第7章土的抗剪强度,7.2土的抗剪强度理论,抗剪强度指标,7.2.1库仑公式及抗剪强度指标,第7章土的抗剪强度,7.2土的抗剪强度理论,直剪试验库仑（1776）试验原理,施加（=P/A），量测（=T/A）,A,内摩擦力的来源:1.土粒间表面粗糙所产生的摩擦力。2.土粒间互相镶嵌、联锁所产生的咬合力。粘聚力的来源:1.由土粒之间的电分子引力。2.土中胶体物质的胶结力。3.薄膜水的粘滞阻力。,7.2.1库仑公式及抗剪强度指标,第7章土的抗剪强度,7.2土的抗剪强度理论,根据太沙基的有效应力原理，土体内的剪应力只能由土的骨架承担，因此，土的抗剪强度应表示为与剪切面上的法向有效应力成正比。即：,（7-3）,7.2.1库仑公式及抗剪强度指标,第7章土的抗剪强度,7.2土的抗剪强度理论,土的强度就是指土的抗剪强度,既土的破坏为剪切破坏。材料强度理论有多种不同理论，适用不同的材料。,7.2.2莫尔库仑强度理论及极限平衡条件,第7章土的抗剪强度,7.2土的抗剪强度理论,大量实践及试验证明，土的破坏主要是剪坏，所以适用莫尔强度理论。莫尔强度理论认为：土中一点的剪应力达到该点的抗剪强度f时，该点便处于极限平衡状态。即土的破坏条件为=f根据莫尔强度理论，土中任一点的受力状态可以用一莫尔园表示：,7.2.2莫尔库仑强度理论及极限平衡条件,第7章土的抗剪强度,7.2土的抗剪强度理论,莫尔强度理论,7.2.2莫尔库仑强度理论及极限平衡条件,第7章土的抗剪强度,7.2土的抗剪强度理论,莫尔圆应力分析符号规定,材料力学,+,-,+,-,土力学,正应力,剪应力,拉为正压为负,顺时针为正逆时针为负,压为正拉为负,逆时针为正顺时针为负,摩尔强度理论,应力莫尔圆,土中一点的应力状态,土体内一点处不同方位的截面上应力的集合（剪应力和法向应力）,楔体静力平衡,斜面上的应力,莫尔应力圆方程,A(,),圆心坐标1/2(1+3)，0,应力圆半径r1/2(13),土中某点的应力状态可用莫尔应力圆描述,土的极限平衡条件,应力圆与强度线相离：,强度线,应力圆与强度线相切：,应力圆与强度线相割：,极限应力圆,f,破坏状态,莫尔库仑破坏准则,莫尔应力圆与库仑强度线相切的应力状态作为土的破坏准则(目前判别土体所处状态的最常用准则),莫尔库仑破坏准则,c,A,cctg,1/2(1+3),无粘性土：c=0,判断土中一点某方向面破坏与否的方法,已知条件：,土的c、（f=tg+c）土中一点的应力状态（1、3或z、x、xz已知）,解：求出该斜截面上的正应力和剪应力,将代入库仑公式f=tg+c求出破坏时的抗剪强度f,判断：,f没破坏（稳定）f破坏=f极限平衡状态,7.2.2莫尔库仑强度理论及极限平衡条件,第7章土的抗剪强度,7.2土的抗剪强度理论,判断土中一点某方向面破坏与否,注意：某截面没有破坏并不能说该点没破坏。但若已判定某截面破坏了，则该点破坏了。,怎样直接判定土中一点破坏与否？,根据极限应力圆与抗剪强度包线相切的几何关系，可建立土中一点的极限平衡方程式。,7.2.2莫尔库仑强度理论及极限平衡条件,第7章土的抗剪强度,7.2土的抗剪强度理论,O,c,1f,3,2,2,与大主应力面夹角：=45+/2,7.2.2莫尔库仑强度理论及极限平衡条件,第7章土的抗剪强度,7.2土的抗剪强度理论,土中一点的极限平衡方程式,f破裂角（剪破角），它是剪破面与大主平面的夹角。,7.2.2莫尔库仑强度理论及极限平衡条件,第7章土的抗剪强度,7.2土的抗剪强度理论,土中一点的极限平衡方程式,2f=90+,f=45+/2,判定方法:【例】已知某点1=420Kpa,3=180Kpa,c=18Kpa,=20问: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,圆心坐标,45面上的max=120Kpaf=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2的影响。（平面问题）2.土的破坏是土中某斜截面上的f所致。3.抗剪强度f不是常数，它与剪切面上的法向应力成正比。4.