土力学第5章剪切

1、第五章 土的抗剪强度§ 5-1抗剪强度地基的发生剪切破坏现象：地基强度破坏3抗剪强度表达式抗剪强度指标的室测试抗剪强度指标的现场测试影响抗剪强度的因素分析（粘性土）（砂性土）、库仑抗剪强度表达式（1）总应力表示法：t f= a tg © +Ct f= a tg ©其中 T f土的抗剪强度值（T 土中剪切面上法向总应力（b =（X，+U）6內摩擦角c 內聚力（粘聚力）（2）有效应力表示法：t f= （j' tg ©' +c'（粘性土）t f=tg（砂性土）其中应力(ca' 土中剪切面上法向有效'= (T -U )f)

2、' 有效內摩擦角'有效內聚力土体的抗剪、©、C有关。© +c从上述表达式可以看出, 强度不是一个定值；它与( 分析表达式T f= ( tg 与摩擦力F = Ntg之间的关系，可以看出两者有着相似之 处。抗剪强度来源于：a）颗粒间的摩擦力、咬合力；b）颗粒间的电分子引力、胶结力。二、抗剪强度指标的室测试土的室抗剪强度测定，即测出土的两项强度指标4二、影响抗剪强度的因素分析a) 土体的基本物理性质，如松密程度、含水量大小、颗粒粗 细及其矿物成分等；b）土中的应力大小影响；c）加荷过程中的加荷速率、排 水固结程度等等；d）应力路径。§ 5-2强度理论一.

3、土中的应力状态：(1) 空间一点应力状态CT x、三个剪应力T xz、X xy、T xy二个正应力 (T z、(T y、(2) 平面状态应力(T zCT y= (T x、Z f (T xX zx T zy(3) 平面状态的主应力表示a i大主应力c 3(T 3小主应力 /(4) 应力的摩尔圆表示法注意应力圆与一点应力状态的相互关系a i与主应力c 1作用面成a角度斜面上的应力为13 cos 223 si n 2 用摩尔圆表示即A点的坐标。当 a =45°,t = t max= (c 1- d 3) /2二.极限平衡条件：当土中某点某一面上的T =T f，即土中该 点在该面上达到极限平

4、衡状态。(1)极限状态的表达式：通常认为地面水平，该面上无剪力，土体在其自重应力作用下，b 1=b cz1= Y z可题是，当C 1、C 3处于何种关系时，该点剪切破坏？若沿mn面剪切破坏，a = (a 1+a 3)/2+(a 1-a 3) C0S2 a /2t = (a 1-a 3)sin2a /2n/ a 3T f= a tg$ +cma1由剪切破坏准则T =T f ,得到:i3tg 2(452 ) 2c tg (452)3 itg2(452)2c tg (45?)上式即极限平衡条件，用极限应力圆表极限应力圆与抗剪强度直线相切，其切 点对应为土体的破坏面位置，由上图可 知破坏面与大主应力作

5、用面成45° +$ 12(2)例题1已知土中某点的应力为：a i=420kPa a土的抗剪强度指标为:36 =20°问：(1) 土体该点是否剪切破坏？(2)是否会沿剪应力最大的面剪切破坏？解答问题方法有几条。1）可用几何作图法，看看应力圆是否与 抗剪强度直线相切，以此判断是否达 到极限平衡。2) 可套用极限平衡条件，当c仁420kPa时，满足极限平衡状态时的小主应力为：c 3f= c itg2 (45° - © /2 ) -2c tg (45°=420 * tg235° -2*18* tg35 °=180.7 kPa ，大于

6、给定值 180 kPa,已经剪切破坏。3）最危险破坏面的正应力、剪应力T 是否达到TT f ,4)a = (a 1+ a 3) 12+ (a 仁 a 3) C0S2a /2t = (a 1- a 3) Si n2 a /2t f= a tg $ +C看看T与T f的关系，来判断是否剪切破坏。例题2,已知土样3=180kPa, 土的抗剪 强度指标为：C=15kPa © =10°，问当(T仁？时，土样剪切破坏？问题在于要找出c 1，使得1与3组 成的应力圆为极限应力圆，解答方法可 不同，但结论一样。§ 5-3抗剪强度试验原理根据已经做过的剪切试验和中的试验步 骤介绍，

7、我们已经对直剪试验、无侧限 抗压强度试验的试验原理、试验方法有 了掌握、了解 一、下面介绍三轴剪切试验的原理： 取圆柱形土样三到四个，分别施加不同的周 围压力c 3,发生固结。再施加竖向压力每一组试件均可以得到一个极限应力 圆，通过这些应力圆作一条公切线一一即为抗剪强度直线，从直线上量取强度 指标C、巾。二、无侧限抗压强度试验测定的指标： qu 无侧限抗压强度，由试验测得。St灵敏度，反映软粘土由于受扰动而强度降低的特性。S二原状土无侧限抗压强度/重塑土无侧限抗压强度工程上根据灵敏度判断土的结构性强弱：1 v St < 2为低灵敏度土2v St < 4为中灵敏度土St > 4为高灵敏度土Cu软土不排水剪强度，Cu=qu/2三、不同排水条件下的强度指标(1) 不固结不排水剪(快剪)一一试验土 样为原状土，不经过固结，剪切时几乎 不排水；（2）固结不排水剪（固结快剪）一一试验 土样为原状土，但经过固结（固结的荷 载为剪切时的竖向压力），而剪切时几乎 不排水；（3）固结排水剪（慢剪）一一试验土样为 原状土，剪切前经过固结（固结的荷载 为剪切时的竖向压力），剪切时能够充分 排水，使土样的孔陳水压始终为零.。根据已经做过的两种试验进行对比：可以根据一种土样的快剪、固结快剪试验结 果进行比较，抗剪强度指标有何区别？针