土的排水与不排水强度培训讲义T53

3.5土的排水与不排水强度3.5.1概述3.5.2砂土的排水和不排水强度3.5.3黏土的排水与不排水强度3.5.1概述关于有效应力原理的一些错误的认识与作法3.5.1概述由于颗粒间接触点的面积很小。图3－53土粒的接触饱和土的有效应力原理的推导(1)：有效应力的定义有效应力原理的推导(2)土颗粒之间为点接触，接触面积可以忽略c0。A有效应力原理的推导(3)aaPsviPsviusi=u+Psvi/AsiaaAsi=A（1－n）

P2＝Aun

AP多孔介质的有效应力原理的适用范围岩石与混凝土、非饱和土有效应力原理形式不同。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。图3－55某些多孔介质的孔隙强度问题变形问题孔隙水压力系数三轴应力状态的孔压系数A与B孔隙流体小0（饱和）土骨架——压缩系数大B=1B=0图3－56孔压系数B块石或土Cs10-4×kPa-1n（%）B巴斯石灰岩0.06150.468滑石0.25300.647密砂15400.988硬黏土80420.997软黏土400550.999表不同岩土的孔压系数B非饱和黏土的孔压系数B孔压系数B饱和度图3－78饱和度与孔压系数B对于弹塑塑性模型型，相适适应流动动规则：：B=1.0孔压系数a:孔压系数c:一般应力状态态下：其中3.5.2砂土的排水和和不排水强度度密砂松砂图3－57砂土的排水试试验A:CU,Dr=30%B:CU,Dr=44%图3－58不同密度砂土土的三轴试验验C:CU,Dr=47%D:CD,Dr=30%c=400kPa图3－59松砂土的最大大应力差与最最大应力比0((-总应力强度(峰值）有效应力强度最大应力差对对应的强度总应力强度(残余）(-1临水松砂岸坡坡的流滑：松松砂的不排水水总应力残余余强度只有3～5。图3－60水松砂岸坡的的流滑（液化化）1-3砂土的流滑试试验振动荷载下的的饱和砂土排排水试验饱和松砂：dkPa1/32随着循环次数数的增加，孔孔隙水压力增增加，达到极极限平衡状态态—轴向应变突然然加大，土样样破坏。应力循环次数数N应力循环次数数N轴向应变孔隙水压力u3.5.3黏土的排水与与不排水强度度1.饱和黏土的排排水试验CD2.饱和黏土的三三轴固结不排排水试验CU3.固结不排水试试验（CU）确定的强度指指标4.黏土的不固结结不排水试验验（UU）5.排水和不排水水强度指标的的工程应用6.非饱和土的强强度与强度理理论三轴排水与不不排水试验不固结不排水水(UU)：unconsolidatedundrained固结不排水(CU)：consolidatedundrained固结排水(CD)：consolidateddrained1.饱和黏土的排水试验验CDe正常固结黏土土0固结压缩试验验固结排水试验验强度包线（过原点）图3－61正常固结黏土土的压缩曲线线与强度包线线1.饱和黏土的排排水试验CDe超固结黏土固结压缩试验验固结排水试验验强度包线图3－62超固结黏土的的压缩曲线与与强度包线2.饱和黏土的三三轴固结不排排水试验CU正常固结土－－剪缩（正孔孔压）；超固固结土－剪胀胀（负孔压））图3－63黏土的三轴固结不排排水试验3.固结不排水试试验（CU）确定的强度指指标超固结土正常固结土超固结土图3－64总应力路径与与有效应力路路径超固结正常固结图3－65先期固结压力力p附近近的的包包线线4.黏土土的的不不固固结结不不排排水水试试验验（（UU）原状状土土的的不不扰扰动动取取样样过过程程图3－66正常常固固结结黏黏土土的的沉沉积积、、固结结与与取取样样过过程程应应力力路路径径（1）正常常固固结结土土的的原位位应应力力状状态态（（不不计计静静水水压压力力））vvhu=0h总应应力力超静静孔孔隙隙水水压压力力有效效应应力力图3－67原位位应应力力状状态态放入入压压力力室室以以前前：：体体积积不不变变,负孔孔压压ur（2）取取样样以以后后的的应应力力状状态态总应应力力有效效应应力力v=-urh=-ur孔压ur<000图3－68原状状土土取取样样以以后后如果果：：c=uc=－ur,则：：u=0,´=c总应应力力c=ucvc=hc=c-ur-uc=-ur有效效应应力力孔压压ur+uc-ur-ur（3）施施加加围围压压后后图3－69施加加围围压压c产生生超超静静孔孔压压uc=c总应应力力有效效应应力力孔压压ur+ucuc（4）剪剪切切过过程程图3－70施加加轴轴向向应应力力产生生超超静静孔孔压压±u总应力力有效应应力孔压ur+ucufcf（5）试样样破坏坏时情情况图3－71试样破破坏时时的应应力状状态uf饱和土土的不不排水水包线线是一一条水水平线线，其其斜率率uu＝u=0。图3－72UU的强度包包线剑桥模模型与与p,q,e间的唯唯一性性关系系有效应应力路路径的的唯一一性，，物态边边界面面的唯唯一性性；相同围围压，，不同同总应应力路路径的的CU试验有有效应应力路路径和和强度度的唯唯一性性。CU试验有有效应应力路路径的的唯一一性qp,p0非饱和和黏土的三三轴不不排水水试验验强度度包线线图3－73非饱和和黏土土UU的强度度包线线5.排水和和不排排水强强度指指标的的工程程应用用（（1）有效应应力强强度指指标(CD)①对于砂砂土，，在一一般加加载的的速率率下，，用有有效应应力强强度指指标进进行分分析——CD。②对于黏性性土，如如果在计计算中，，超静孔孔压已经经全部消消散(加载很慢慢），或或者土中中的孔隙隙水压力力可以准准确地确确定，也也可以用用有效应应力强度度指标。。③有效应力力强度指指标可以以通过排排水试验验或者CU+孔压量测测来确定定。（2）固结不不排水（（CU）强度指标标在一定的的围压下下固结已已经完成成，很快快施加剪剪应力，，不能排排水。CU指标:软黏土上上（1）部分完完成很长长时间(2)部分快速速施工的的填方工工程图3－74软黏土上上分期填填筑的土土方工程程水位骤降降（土坝坝厚心墙墙）图3－75土坝水位位骤降图3－76天然土坡坡上快速速填方（3）不排水水（UU）强度指标标在原来的的应力状状态上，，施加围围压和剪应力力时，都不不会排水水，存在在超静孔孔压。(c)黏土地基上上，快速速施工的的建筑物物(a)在软黏土土地基上上快速施施工的填填方(b)土坝快速速施工,竣工后,心墙未固固结图3－77UU强度指标标的应用用土质排水条件件施工速度度考虑的工工况——根据对工工程情况况的了解解，经验验判断选择指标要考考虑一下因素素：6.非饱和土的排排水强度Bishop非饱和土的有有效应力原理理及强度准则则：其中是一个与土的的饱和度有关关的参数，一一般不易确定定。弗雷德伦德（（D.G.Fredlund）非饱和土理理论双应力体系：：净应力，吸力力。弗雷德伦德（（D.G.Fredlund）非饱和土的强强度准则可见：tg=tg，同样不易确定定。图3－79非饱和土的强强度包线s=ua-uwSr/%1000不是常数图3－80非饱和土的土土水特征曲线线习题：