高等土力学课件第一章2015.ppt

高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土力学高级土工试验的目的和意义(1)揭示土壤的一般或特定物理和机械特性；(2)通过具体土样的试验，揭示区域土、特殊土和人工复合土的物理力学性质；(3)确定理论计算和工程设计参数；(4)验证计算理论的正确性和实用性；(5)原位测试和原型监测直接服务于土木工程，也是分析和实现信息化建设的手段。土工试验的分类包括：室内试验：如容重试验、含水量试验、直剪试验、无侧限压缩试验等。(2)原型试验或现场试验：平板载荷试验、静力触探试验、十字板剪切试验等。(3)模型试验(模拟试验):小型模型试验、足尺模型试验(4)原型监测(观测):深基坑开挖监测、隧道施工监测、软土路基沉降监测等。第一节室内试验，(a)土壤滑坡，(b)挡土墙，(c)地基不稳定性图1.1-1土壤破坏示意图，剪切试验目的，剪切强度参数：第一节室内试验，第一节室内试验，(1)常规直剪仪(drectshear Apparatus)常规直剪仪(刚性单剪仪)是土壤力学中最古老的仪器之一(1776年Coolmb)。直剪仪的主要优点是直观、简单、经济，特别是对砂土和渗透系数k0；p=()/3=(a 2c)/3q=1/2(-2)2(2-3)2(3-)21/2=a-CDP=1/3 dadq=dadq/DP=32:cte(常规三轴伸长试验):a为常数，da=D3=0，DC=D2=D10；P=(2C A)/3Q=C-ADP=2/3 CDQ=DCDQ/DP=3/2，不同应力路径的斜率：首次室内试验，3: RTC(减压三轴压缩试验):A为常数，DA=D1=0，DC=D2=D30；p=()/3=(a 2c)/3q=1/2(-2)2(2-3)2(3-)21/2=a-CDP=2/3d CDQ=-dcdq/DP=-3/24:rte(减压三轴伸长试验):c为常数，DC=D2=D1=0，da=d31，1=a，2=3=c，da=DC=k；p=()/3=(k2)/3cq=1/2(-2)2(2-3)2(3-)21/2=(K-1)CDP=(k2)/3d CDQ=(K-1)dcdq/DP=3(K-1)/(k2)引言：K=1/K0dq/dp=3(1-K0)/(1 2K0)，不同应力路径的斜率，室内试验的第一部分和室内试验的第一部分，将进行三轴试验施加的各向同性压应力为100千帕。常规三轴压缩试验首先完成。当1-3=208.9千帕时，样品被破坏。根据莫尔-库仑强度理论，在CTE试验中，当样品被破坏时，3和1-3分别是多少？(信息提取)沙子，摩尔-库仑强度理论。c是常数。损坏时，2=3=c=100千帕，1=308.9千帕。cte: a是常数。损坏时，3=a=100千帕，2=1=308.9千帕。沙土：c=0，sin=(1-3)/(13)=208.9/408.9=0.511。根据M-C强度破坏准则，3=100千帕，1-3=208.9千帕，第一次室内试验，106，TC: p为常数。=(1 3)/2=(100 a 100-0.5a)/2=(1-3)/2=3/4a；如果出现故障，/=0.511，结果：A=82.12，因此：3=100-0.5a=58.94千帕，1-3=1.5a=123.18千帕。te: p是常数。=(1 3)/2=(100 a 100-2a)/2=(1-3)/2=3/2a；如果出现故障，/=0.511，a=29.11，因此：3=100-2a=41.78千帕，1-3=1.5a=87.33千帕。在室内测试的第一部分，107，RTC: a是常数。=(1 3)/2=(100 100-c)/2=(1-3)/2=0.5c；如果出现故障，/=sin=0.511，结果：c=67.64，因此：3=100-a=32.36千帕，1-3=67.64千帕。rte: c是常数。=(1 3)/2=(100 100-c)/2=(1-3)/2=0.5c；如果出现故障，/=sin=0.511，结果：c=67.64，因此：3=100-a=32.36千帕，1-3=67.64千帕。第1节室内试验，三轴试验注意事项，1)环境压力的确定原则，3)实现的试样饱和度，3)固结度的确定，4)剪切速率的确定，5)消除端部摩擦，6)橡胶膜的校正，7)强度破坏标准的选择，第1节室内试验，三轴试验注意事项，5)消除端部摩擦，均匀横向变形，涂油，光滑表面，橡胶板，滚筒，摩擦，第1节室内试验，三轴试验注意事项，5)消除端部摩擦， 均匀横向变形、油层、光滑表面、橡胶板、鼓、摩擦、第一节室内试验、三轴试验注意事项、6)橡胶膜的影响、刚性边界下的机械变形示意图、第一节室内试验、三轴试验注意事项、6)橡胶膜的影响、排水：增加实测体积变化、膜嵌入示意图、第一节室内试验、三轴试验注意事项、6)橡胶膜的影响、膜嵌入示意图、固结不排水试验：固结：膜嵌入、正向剪切收缩：正孔隙压力降低有效围压。 膜将后退(膨胀过程中相反)(1)固结-应用膜嵌入(2)产生正孔隙压力U:膜回弹从框架中间排水(3)降低孔隙压力(4)由于膨胀产生的负孔隙压力相反，三轴试验结果，三轴试验破坏模式，第一节室内试验，三轴试验数据整理，115，三轴试验数据整理，K0固结至RTC试验，三轴试验数据整理。 1)破坏标准的确定2)摩尔-库仑强度参数的确定3)模型参数的确定，第一部分室内试验，三轴试验破坏标准、3，1，1-3， 1/3、2，4，5，13:峰值主应力差，2:峰值主应力比，3:临界值，88j v u，a，a，4:极限应变，5:剩余值，摩尔-库仑强度参数的确定，UU: Cu CU:c，。c ，CD:cd，d。摩尔库仑强度准则，强度参数选择原则，UU试验：土壤渗透系数小，未完全固结，CU试验：外力突然变化，未完全固结，CD试验：渗透系数大，施工缓慢，第一节室内试验，三轴试验类型，(1)强度试验，(2)应力路径试验，(3)三轴静侧压力系数K0试验，(4)孔隙水压力消散试验，(5)三轴渗透试验，第一节室内试验， 三轴试验的主要优点是可以根据实际工程情况和不同的排水条件选择和控制孔隙水压力，从而获得接近实际情况的土体抗剪强度。 根据不同的排水条件，试验可大致分为三种类型：不排水剪切或快剪饱和粘土的内摩擦角U和内聚力Cu为：U=0；铜=( 1- 3)/2，铀和铜为总应力强度指标。固结不排水剪切或固结快速剪切(CU)正常固结粘土：Ccu=0；cu=1020；对于超固结粘土ccu0；cu0。(3)排水剪或慢剪：强度指标D和Cd，显然第三种方法获得的强度最高，第二种方法次之，第一种方法最低。第一部分室内试验具有以下优点：能全面反映试样从应力变形到破坏的全过程；(2)可以模拟不同的工作条件，对不同的应力路径进行测试；(3)排水条件能够得到很好的控制；样品的超孔隙水压力也可以在不排水条件下测量。主要缺点：两个主应力2和3总是相等的。一、第一节室内试验，三轴试验的优点，1)应用范围广2)剪切面不固定能完全反映试件应力变形直至破坏的全过程；3)可控排水4)可测量的孔隙压力和体积变化5)样品饱和度可行6)模拟实际应力路径和状态，第一节室内试验，三轴试验的缺点，1)应力轴对称两个主应力2，3总是相等的。2)小规模测试3)操作耗时、复杂，测试成本高4)人为影响。在第一节室内试验中，(1)堆石坝材料(2)道路矿渣和垫层(3)建筑垃圾和生活垃圾(4)矿渣和矿料样品直径：150 mm、300 mm、500 mm、700 mm、1000 mm.在大型三轴试验中，在第一节室内试验中，常规静三轴试验仪只能试验50100mm的小试样，一般适用于细粒土。对于粗粒填料，需要大型粗粒土三轴剪切试验机。下图为SZ304粗粒土三轴剪切试验机的主要技术参数：试样尺寸300600毫米；最大轴向压力为750千牛顿；最大围压为4兆帕；孔隙水压力为1.0兆帕，大型三轴试验，第一节室内试验，相似法：所有粒径除以200/60=3.33剔除法：剔除所有粒径大于60毫米的替代法： 200-5毫米粒径由60-5毫米粒径替代合成法：几种方法的综合制样方法，样品密度及其对强度、应力-应变关系等性能的影响仍需进一步研究。实例：原型：最大粒径为200 mm，三轴试验样品直径为300 mm，200mm，300 mm/5=60 mm，第一段室内试验，大型三轴试验、100%、60、5、0.1、d、200，原型，相似法、替代法、消去法，不同材料尺寸方法模拟的级配曲线，第一段室内试验，图1.1.11是用三种方法模拟某个原型得到的级配曲线。一般情况下，用不同方法模拟的土料很难达到堆石坝的坝址密度。通常需要相对密度来模拟。一、第一节室内试验，高压三轴试验，1)一般三轴试验围压达到600 kpa 1 mpa高压三轴围压可达10兆帕以上；2)模拟高坝深覆盖层等条件；3)在高压下，土的应力-变形-强度差异很大；第一节室内试验，小应变三轴试验，(1)轴向应变变量的横向精度达到0.00005；(2)压力室中测得的局部变形(3)与一般三轴试验相比，其应力-应变关系非常不同(4)用于硬土、软岩和原状土试验，第一节室内试验，小应变三轴试验，用LDT法测量内部应变和外部应变之差，第一节室内试验，小应变三轴试验，第一节室内试验，真三轴试验，1.2。研究主应力对强度3的影响。讨论土壤复杂应力路径上的应力-应变关系。本构关系验证，第一段室内试验，真三轴试验，非饱和土三轴试验，第一段室内试验，非饱和土三轴试验，压力板仪，非饱和土吸力试验，张力计法：90kPa，适用于现场，滤纸法：滤纸与土的含水量平衡，滤纸的S-w关系吸力的测定，轴向平移法：AG气体陶瓷板。饱和后，由于收缩膜的作用，空气不能进入和通过陶瓷板。在室内试验的第一部分，压力板试验器，145，轴向平移法：施加压力使土壤中的水被挤出。据认为，在这种含水量下，施加的压力等于土壤的吸力。试验记录，非饱和土直剪仪，为了测量循环荷载下土的动力特性，在常规静三轴仪的基础上，在轴向增加一个激励系统，进行动三轴试验。动三轴试样的应力状态和典型试验曲线如下图所示。动三轴试样的应力状态和典型试验曲线见右图。通过该试验可以确定饱和土的动模量、阻尼比、动强度和抗液化剪应力。动三轴试验、动三轴仪、控制系统、容积控制器、压力室、液压伺服、液压泵、模拟应力状态、第一节室内试验、模拟应力状态、第一节室内试验、试验条件、土壤性质条件：模拟土壤的实际粒径、含水量、密实度和结构。合并条件排水条件：振动期间的排水和不排水条件，第一节室内试验，试验步骤，样品制备，静载荷应用，振动试验，数据整理，应力，应变，孔隙压力，第一节室内试验，动三轴试验的实测曲线，动应力d，动应变d，振动孔隙水压ud，结果整理，结果整理，动应变循环，动孔隙压力循环，第一节室内试验，动模量，o，2，6，1，4，1，2，3，5，7，3，动剪切模量， 动压缩模量、(1)、(2)、第1节室内试验、动阻尼、o、2、5、4、1、3、第1节室内试验、动强度、定义一定的围压动强度来计算动强度指标的计算，在第1节室内试验、UCR、静应力状态、总应力圆、破坏时的有效应力圆中，达到了动荷载下土样破坏所对应的动应力值。 随着循环加载过程，孔隙压力逐渐增大，摩尔圆向左移动，最终与动态强度包络线相切。循环荷载下的莫尔圆，第一节室内试验，动强度，一定围压下动强度的计算，第一节室内试验，动强度，动强度指标的计算，破坏，循环次数的增加，第一节室内试验，土的动力特性，滞回非线性应变积累，脊线，滞回曲线，破坏，循环次数的增加，第一节室内试验，自行设计的动应力采集装置，自行设计的动土压力传感器，数据采集仪(唐连生，等。2012)，一辆汽车，一辆空载土车，一辆满载土车，一台吊钩机，监控试验中使用的车辆类型，一个现场样机试验(唐连生等。2012)，中江高速公路试验段(唐连生等。2007)，并测试现场交通状况(唐连生等。2007年)。HCU-1多通道高速数据采集仪，太澳高速公路试验段(唐连生等，2008)，动应力累积效应和时程曲线(唐连生等，2007)，TAJ-2000大型动三轴仪主要技术参数：试样尺寸300600毫米；振动频率为0.1 20Hz；最大轴向力：静态2000千牛顿，动态1