第五章土力学

1、 ： 土体抵抗剪切破坏的极限能力，数值上等于土体发生剪切破坏时的。ff库仑定律表达式 f =tan f = c +tan 式中：c内聚力；内摩擦角，土的无粘性土无粘性土粘性土粘性土 库仑定律表达式 f =tan = (- u)tan f =c +tan =c + (- u)tan 式中：c 有效内聚力； 有效内摩擦角；土的。5.2.1 直接剪切试验直接剪切试验 根据施加直剪力的速率和土样被剪坏的速度可分为： 不排水剪： 排水剪：简单、方便、省时固定的剪切破坏面，不能控制排水条件四联直剪仪 作者摄应变式直剪仪应变式直剪仪（1 23） 1 2=3不固结不排水（UU）固结不排水（CU）固结排水（CD

2、）三轴仪 作者摄5.3.1 岩土材料的屈服、强度、破坏岩土材料的屈服、强度、破坏开始产生塑性变形；断裂（拉断、剪断）对荷载的最大抵抗能力或承载力或作为工程安全的控制标准或控制界限土力学常用破坏准则或强度理论土力学常用破坏准则或强度理论 max= (1 -3) / 2= f = f () (1 2)2 + (2 -3)2 + (3 1)2=6K2 aI1 +J21/2 K=0 I1 =1 +2 +3 J2=(1 2)2 +(2 -3)2 +(3 1)2/6 双剪理论的应力函数可写为双剪理论的应力函数可写为 13 +12=1 (2+3) / 2 (12 23) 13 +23= (1+2) / 2

3、3 (12 23) 双剪屈服准则为双剪屈服准则为 f3 =13 +12(1+b)s / 2 (12 23) f3=13 +23(1+b)s / 2 (12 23) s材料拉伸屈服极限；b中间主应力影响系数。 根据材料力学，某一单元体上作用有大主应力1和小主应力3时，则与大主应力成角的任一平面上的法向应力和剪应力关系有：在土体单元的应力状态的轨迹是一个圆，称为2cos2231312sin2312312231)2()2( 莫尔圆上每一点都代表一个斜截面，材料的破坏和该斜截面上的及有关。根据土样破坏时的f 和f 作出的莫尔圆称为，其与相切。245cr2312231)2()2(抗剪强度包络线破坏时斜截

4、面 实际破坏面有两组，横轴下方还有一条极限莫尔圆的切线，土体达到极限平衡时： 实际破坏面上的切应力为：由图中的直角三角形OAN得：2135 ;245crcrcos2)(31fsincot223131csincot23131)245tan(2)245(tansin1cos2sin1sin112113cc)245tan(2)245(tansin1cos2sin1sin112331cc 确定强度参数c、值 作极限莫尔圆的抗剪强度包络线，得内摩擦角和与纵坐标的截距粘聚力c。 判断土样的破坏(1-3) / 1+3+2ccot sin；：cr= 45+/2cot2sin3131c 一饱和粘性土试样在三轴仪

5、中进行固结不排水试验，施加围压3200kPa，试样破坏时主应力差1-3280kPa。测得孔隙水压力uf180kPa，整理试验结果得：有效内摩擦角 =24，有效粘聚力c =80kPa ，试求破坏面上的f 和f 及试样中的max 。已知 3200kPa，1=280+200=480kPa，破坏面与最大主应力面的夹角： 求破坏面上的法向和切向应力f 和f 最大切应力max 发生在45 的斜面上57245crkPa128114sin2kPa283114cos22313131ffkPa140231max已知条件同上题，说明为什么破坏面发生在57的平面上而不发生最大切应力作用面上？ 在45 的斜面上，有：k

6、Pa126tan kPa,103180283cuffff140kPakPa151tankPa160kPa14090sin2kPa34090cos2231max3131cf可见，即使max =140kPa，但此应力并未达到强度包络线上，故45不是破坏斜面，土体未破坏。(103,126)(160,140)(160,151)有一组土样，直接剪切试验结果如下：(1) 试求该土样的内摩擦角及粘聚力；(2) 当该土样中某点280kPa，80kPa时，是否破坏？(1) 如图得抗剪强度包络线： (2) 当280kPa代入上式得对应的：/ kPa50100200300f / kPa23.436.763.990.

7、80 50 100 200 3001005027. 083. 9f故土中此点不发生破坏。80kPakPa43.85 28027. 083. 9f 某砂土试样进行直剪试验，法向应力100kPa，当60kPa时土样破坏。(1) 求砂土的内摩擦角；(2) 如法向应力增加到250kPa，则试样抗剪强度为多少？(3) 在试样的主应力面上1，3各为多少？ (1) 由于是砂土，其粘聚力c = 0，则由无粘性土库伦定律得： (2) 当250kPa，则抗剪强度 (3) 过原点以100kPa，60kPa为抗剪强度包络线上莫尔圆的切点，联立方程解得，31arctankPaf15031tan250tan3131313

8、1313122cos ,22sinkPakPa66206315.4.1 内摩擦机理及内摩擦角5.4.2 密实度对抗剪强度的影响5.4.3 砂土临界孔隙比的概念及其应用5.4.4 高压力作用下的剪切特征5.5.1 不固结不排水剪强度（不固结不排水剪强度（UU）在试样施加周围压力之前，将试样的，在的情况下即施加轴向力进行，剪切过程中排水阀始终关闭，试样中产生孔隙水压力。不固结不排水剪强度包线为一水平线，只有粘聚力。附加应力仅仅由孔隙水压力承担，“弹簧”没有变形，故有效应力圆只有一个的原因。弹簧不变形，抗剪强度不变，半径不变。cu2031ufuc为：施加周围压力3时，试样充分排水固结。然后关闭排水阀

9、，施加竖向应力1。固结不排水剪强度包线如图所示。可用总应力法和有效应力法表示。cucufcucufcctan ,tan是，在剪切全过程中，自始至终，剪切速率缓慢。无论在施加周围压力3或施加轴向压力1时，均应，使孔隙水压力完全消散，。试验结果可得粘聚力和内摩擦角，如图所示。：流入流出量差为孔隙体积变形量 适用于施工速度较快，地基透水性和排水条件不良的情况； 适用于地基荷载增长速率较慢，并且地基透水性及排水条件较好的情况； 若实际情况介于以上两种情况之间，可以采用固结不排水试验。三轴固结不排水试验确定的有效应力强度参数宜用于分析地基的长期稳定性，例如，土坡的长期稳定分析，挡土墙的长期土压力，位于软土地基上结构物的地基长期稳定分析等。 某无侧限抗压强度试验