课件说明第3章

1、高等土力学No.8Advanced Soil Mechanics主讲：土木岩土工程第3章 土的强度3.1 概述3.2 土的抗剪强度的机理3.3 影响土强度的内部因素3.4 影响土强度的外部因素3.5 土的排水与不排水强度3.6 土的强度理论3.7 粘性土的抗拉强度砂土的振动液化补充23.4 影响土强度的外部因素3.4.1 围压s3的影响3.4.2 中主应力s2的影响3.4.3 主应力方向的影响土强度的各向异性3.4.4 土的抗剪强度与加载速率的关系3.4.5温度与土强度关系.33.4 影响土强度的外部因素3.4.4土的抗剪强度与加载速率的关系时间的影响1.瞬时加载下土的动强度快速加载2.土的蠕

2、变强度长期加载3.土的时效性拟似结土.43. 土的时效性拟似结土（Quasi-over consolidation正常固结土：（1） 主固结已经完成。但如果此长时间继续 施加，由于土的流变性而发生的次固结会使土继续压缩变密，从而使粘土颗粒间进一步接近，使粒间力加强，胶结材料凝固；（2） 在成千上万年的有效应力作用下，次固结使这种正常固结的老粘土表现为类似结土的特性；拟似结土QOC（Quasi-Over Consolidation）5pcq相当于先期固结压力，性质接近与结土。正常固结土： p0®e0p0®e¢0«pcq® e¢063.5

3、 土的排水与不排水强度3.5.1 有效应力原理和孔压系数3.5.2 砂土的排水和不排水强度3.5.3 粘土的排水与不排水强度73.5 土的排水与不排水强度3.5.1 有效应力原理和孔压系数1. 饱和土的有效应力原理由于颗粒间接触点的面积很小太沙基-饱和土体的有效应力原理.土粒的接触8饱和土的有效应力原理很重要s = s ¢ + u有效应力决定抗剪强度。有效应力是一个虚拟的物理量，并不是土颗粒间的接触应力9有效应力原理的适用范围：饱和土某些多孔介质的孔隙与固体可能都是连续的，固体的接触面积不可忽略。对于：1）非颗粒状的、连续的岩石与混凝土；2）非饱和土.有效应力原理不一定适用102.

4、孔压系数三轴应力状态的孔压系数A与BDu = Du0+ Du1= BDs 3+ A(Ds1 - Ds 3 )一般应力状态的孔压系数B、a 和cdu = B(dp + adq + cqdq )11孔隙率n=Vv/V1B =B=?孔隙流体体积压缩系数®很小（饱和岩土）1+ n CCs土骨架体积压缩系数压缩系数大（土）岩石：结构刚度很大，Cs很小：B很小饱和土：Cs较大： B=1 孔压系数B12不同岩土的孔压系数B13岩石或土Cs /10-4kPa-1n/%B石灰岩0.06150.468滑石0.25300.64715400.988硬粘土80420.997软粘土400550.999非饱和粘土

5、孔压系数BB描述土体饱和度大小！Sr饱和度饱和度与孔压系数B143.5 土的排水与不排水强度3.5.1 有效应力原理和孔压系数3.5.2 砂土的排水和不排水强度3.5.3 粘土的排水与不排水强度153.5 土的排水与不排水强度3.5.2 砂土的排水和不排水强度 砂土的排水试验16s3c=400kPa稳态强度静态液化：流滑不同密度砂土的三轴试验C: CU, Dr = 47%中密D: CD, Dr = 30%松A: CU, Dr= 30%松B: CU, Dr= 44%中密17如何由CU试验确定强度和强度指标？很重要(s1-s3)¤2有效应力强度最大应力差峰值对j'=30o应的有效

6、应力强度最大主应力差uf总应力强度(峰值）(s -s )¤2jcu=11.5o13200kPa最大主应力比ESPTSP总应力强度(残余）30kPajcu=2o3oe10(s1+s3)¤218193.5 土的排水与不排水强度3.5.1 有效应力原理和孔压系数3.5.2 砂土的排水和不排水强度3.5.3 粘土的排水与不排水强度不固结不排水(UU)：Unconsolidated Undrained固结不排水(CU)：Consolidated Undrained固结排水(CD)：Consolidated Drained203.5 土的排水与不排水强度3.5.3 粘土的排水与不排水强

7、度1.饱和粘土的排水试验CD2.饱和粘土的三轴固结不排水试验CU3.固结不排水试验（CU）确定的强度指标4.粘土的不固结不排水试验（UU）5.排水和不排水强度指标的工程应用6.非饱和土的排水强度211.饱和粘土的排水试验CDe正常固结粘土-主支固结试验st固结排水试验强度（过原点）s0正常固结粘土的压缩曲线与强度222.饱和粘土的三轴固结不排水试验CU正常固结土剪缩（正孔压）；结土剪胀（负孔压）饱和粘土的三轴固结不排水试验结果243. 固结不排水试验（CU）确定的强度指标正常固结土(+u)结土(u) 总应力路径与有效应力路径25s¢p附近的先期固结26结段s¢p主应力差与主

8、应力比？破坏最大主应力差还是最大主应力比？n 最大主应力比稳定状态有效强度指标=排水试验结果n 最大主应力差确定总应力强度指标.274. 粘土的不固结不排水试验（UU）（1）正常固结土的原位应力状态孔隙水总应力有效应力svu=0svshshs h= K0s v自重应力状态284. 粘土的不固结不排水试验（UU）（2）取样以后的应力状态-不排水有效应力总应力0孔压s¢v=-ur0s¢ =-uhru <0r书有误-原状土取样以后室以前：体积不变, 负孔压 ur放入294. 粘土的不固结不排水试验（UU）（3）施加围压后-不排水总应力sc孔压Duc sc 有效应力-不变-u

9、rur+ Duc-urscu + Durc书有误-施加围压sc 不排水，产生孔压Duc= sc如果：sc=Duc=ur,则：u=0, s´= sc304. 粘土的不固结不排水试验（UU）（4）剪切过程-不排水有效应力孔压总应力Dss¢vc=- ur+Ds + Duscuruc± Dus¢hc= -ur+ Dusc书有误-施加轴向应力Ds=s1-s3不排水，产生孔压±Du314. 粘土的不固结不排水试验（UU）（5）试样破坏时情况有效应力总应力孔压s¢s¢+Ds + Du = - uDsscvcrf1fffuruc±

10、 Duf= -ur+ Duf= s¢3fsc书有误-324. 粘土的不固结不排水试验（UU）有效应力圆-得不到总应力圆-是一条水平线，其斜率juuju=0饱和土的不排水总应力（ ur书中有误）UU试验的强度335 . 排水和不排水强度指标的工程应用（1） 有效应力强度指标(CD)对于砂土，在一般加载的速率下，用有 效应力强度指标进行分析CD；对于粘性土，如果在计算中，孔压已经全部消散(加载很慢），或者土中的孔隙水可以准确地确定，也可以用有效应力强度指标；有效应力强度指标可以通过排水试验或 者CU+孔压量测来确定。345 . 排水和不排水强度指标的工程应用（2）固结不排水（CU）强度指

11、标在一定的围压下固结已经完成，很快施加剪应力，不能排水。355 . 排水和不排水强度指标的工程应用（2）固结不排水（CU）强度指标软粘土上分期填筑的土方工程365 . 排水和不排水强度指标的工程应用（3）不排水（UU）强度指标在原来的应力状态上，施加围压s3和剪应力s1-s3时，都排水，存在孔压。375 . 排水和不排水强度指标的工程应用（3）不排水（UU）强度指标(a) 在软粘土地基上快速施工的填方(b) 土坝快速施工, 竣工后, 心墙未固结(c)粘土地基上，快速施工的物。385 . 排水和不排水强度指标的工程应用选择指标要考虑以下因素：土质（粘性土、砂土）排水条件 施工速度考虑的工况（施工

12、期、刚竣工、使用）根据对工程情况的了解，经验。396. 非饱和土的排水强度Bishop非饱和土的有效应力原理及强度准则：u = ua - c (ua - uw )s ¢ = s - ua + c (ua - uw )吸力t f= c¢ + éës - ua + c (ua - uw )ùû tanj ¢其中c是一个与土的饱和度有关的参数，一般不易确定。问题有待解决3.5end40第3章 土的强度3.1 概述3.2 土的抗剪强度的机理3.3 影响土的强度内部因素3.4 影响土的强度外部因素3.5 土的排水与不排水强度3.6 土

13、的强度理论3.7 粘性土的抗拉强度413. 6 土的强度理论3.6.1 概述3.6.2 土的经典强度理论3.6.3 近代的强度理论3.6.4 关于强度理论的讨论423. 6 土的强度理论3.6.1概述（1） 材料的强度是指材料破坏时的应力状态；（2） 定义破坏的方法（数学表）是破坏准则；破坏准则常常是应力状态的组合；（3）强度理论是揭示土破坏机理的理论，它也以一定 的应力状态的组合来表示；因而强度理论与破坏准则的表是一致的。43四大古典强度理论最大正（拉）应力理论（第一强度理论）；最大正（拉）应变理论（第二强度理论）； 最大剪应力理论（第三强度理论）；最大变形能理论（第四强度理论）；钢材等连续介质提出来的，对于碎散、多相的土，这些强度理论