土力学第五章土的抗剪强度

1、2. Q=F max， 极限平衡状 态0由物理学知 识可得 Fmax=F max=Ntg6即亠tg：，称 为摩擦角。除 以面积得：f=；tg、f为接触面的 摩擦抗剪强 度，二为正应 力。第五章土的抗剪强度引言从图5.1的工程实例出发，阐述土体的破坏是剪切破坏，土体 的强度问题实质是土的抗剪强度问题，因为土颗粒之间的联结强度 远小于颗粒之间的强度，所以对土的抗剪强度进行研究。土的抗剪强度成 果的应用：（1）地基承载力与地基稳定性；（2）土坡稳定性；（3）支挡结构的土压力。采用设问法，引出本章要研究的内容。 5.1摩尔一库仑强度理论一、物理模型-Q 一1JRNF图5.2物体滑动示意图1. Q0，物

2、体有滑动的趋势;由物理模型引出库伦定律二、库仑定律(Coulomb Law)1776年法国科学家库仑(C.A Coulomb)总结土的破坏现象和影响因素，提 出土的破坏公式为：S = c；tg :式中S代表抗剪强度(shear strength)c土的粘聚力(cohesion)；土的内摩擦角(internal friction angle)；二一作用在剪切面上的有效法向应力。三、土中一点应力极限平衡1 -sin cos二32 c.1 +sin 1 +sin 申tg 2(450) - 2 c tg(4521+s in 少11 -sin 申=C3cos申62 c-1 -sin tg2(45)2 c

3、 tg(4529!)图5.4 土中一点的极限应力圆注意:(1) 破裂面不 发生在最 大剪应力 作用面 上。为什 么？请思 考。(2) 破裂面与 大主应力 作用面夹 角 为ji Wa = + 42四、判断土中一点是否破坏1. S时，土 不会 被破 坏，=S时，土 被剪坏;2.根据应力极限平衡判断；3.剪切面的 应力 偏角；4.仅凭某-一一截面上的应力，无法讲解时注意米 用多种方法进 行判断。5.3 抗剪强度试验采用设问发，启发学生，弓I出判断土中一点是否破坏的方法。室内测定 土的抗剪强 度指标的常 用方法：直接 剪切试验 (direct shear test)、单轴压 力试验(unconfine

4、d compressive stre ngth test) 三轴压力试 验 (triaxial compressi on test)。仪器1.仪器简介判断一点是否处于弹性应力状态。五、典型例题讲解已知土中某点的最大、最小主应力；j=300kPa, ；3=100kPa，土的抗剪强度指 标c=10kPa,=20，试判断该点所处的应力状态。备注只有. 00：cu，c c。二、与应力历史(stress history) 的关系正常固结粘土：没有剪胀，凝聚力小；超固结粘土：发生剪胀，凝聚力很 高。二者强度特征不同。三、与排水条件有关备注对比砂土，介绍粘性土强度来试验方法图5.13饱和黏土不排水剪试验源。

5、(1)不排水剪或快剪强度(quick shear test)强度指标u = 0 ；注意：；：u = 0，Cu =(5 -6)2并不意味着土不具有摩擦强度，因为剪切面上存在有效应力就 应该有摩擦强度，只不过是这种试验方法，摩擦强度隐含于粘聚强度内，两 者难以区分(2)固结不排水剪或固结快剪强度(co nsolidated quick shear test)试验方法室内加围压下充分固结，使孔隙压力消散，在关闭排水阀，并进行垂直加 压直到破坏。为什么-u = 0 ?图5.14正常固结粘性土固结不排水剪试验（3）排水剪或慢剪（slow shear test强虽度 试验方法在整个过程中，排水管一直打开，在围压和垂直压力下充分固结。 强度指标工程分析中，往往运用有效强度指标，如采用慢剪来测定这些强度指标, 则太费时间，常采用固结快剪。图5.15慢 剪试验图 5.16正常固结 饱和粘土三种 试验结果的强 度包线四、工程应用中抗剪强度指标的选择试验条 件应与工 程实际条 件一致，主 要影响因 素为：土层 的厚度、土 层的渗透 性及施工 速度的快 慢。（1）一般工 程问题，采 用总应力 分析法 若建筑物 施工速度 较快，地 基土的透 水性和排 水条件不 良时米用 不排水剪 或快剪的 试验结 果。 加荷速率 慢，地基 土的透水比较总应力与有效应力强度指标。性及排水条