土力学第六章土的抗剪强度88图文丰富

第六章土的抗剪强度内容提要土的抗剪强度理论与强度指标抗剪强度的库仑定律土强度的极限平衡理论土的抗剪强度指标试验方法及其应用土的抗剪强度影响因素关于强度的概念强度：材料或构件抵抗荷载或变形的能力。强度问题是和破坏相关的问题。土的抗剪强度的概念土的抗剪强度：土体对于外荷载所产生的剪应力的极限抵抗能力。外荷载剪应力达到抗剪强度剪应力剪切变形剪切破坏剪应力和剪切变形是使土体产生破坏的原因。与土的抗剪强度有关的工程问题稳定性问题土压力问题承载力问题边坡稳定挡土墙、地下结构地基承载力稳定性问题边坡滑动面稳定性问题土压力问题挡土墙滑裂面基坑支护土压力问题承载力问题地基p滑裂面承载力力问题题与土的抗抗剪强度度有关的的一些工工程实例例与土的抗抗剪强度度有关的的一些工工程实例例与土的抗抗剪强度度有关的的一些工工程实例例加拿大特朗斯康康谷仓与土的抗抗剪强度度有关的的一些工工程实例例建筑物地地基液化化失效（（日本新新泻地震震）第一节土土的强强度理论论与强度度指标一、抗剪剪强度的的库仑定定律抗剪强度度的库仑仑定律一点预备备知识：：NT固体间的的摩擦力力取决于于接触面面上作用用的法向向力和接接触材料料的摩擦擦角。土的抗剪剪强度的的构成土是摩擦擦型材料料，土体体的抗剪剪强度主主要来自自于构成成土体的的土颗粒粒之间的的摩擦。。土的抗剪强度度摩擦强度度粘聚强度度滑动摩擦擦咬合摩擦擦土的抗剪剪强度的的构成滑动摩擦擦由于土颗颗粒接触触面粗糙糙不平引引起的对对土颗粒粒相对滑滑动的阻阻碍作用用。土的抗剪剪强度的的构成咬合摩擦擦由于相邻邻土颗粒粒互相咬咬合而产产生的对对于相对对移动的的约束作作用。CABCAB剪切面土的抗剪剪强度的的构成粘聚强度度主要由相相邻土颗颗粒之间间的静电电引力、、分子引引力（范范德华力力）以及及土颗粒粒之间的的化学胶胶结作用用产生。。----+库仑定律律摩擦强度度（内摩擦擦力）粘聚强度度（粘聚力力）注：土体体发生剪剪切破坏坏时，将将沿着其其内部某某一曲面面（滑动面面，剪切切面）产产生相对对滑动，，该滑动动面上的的剪应力就就等于土土的抗剪剪强度。。库仑定律律的物理理意义库仑定律律表明，，在一般般应力水水平时，，土的抗抗剪强度度与滑动动面上的的法向应应力之间间呈直线线关系。。该直线与与水平方方向的夹夹角即为为土的内内摩擦角角；该直线在在纵坐标标轴上的的截距即即为土的的粘聚力力。库仑定律律f砂土土f粘性土c土的抗剪剪强度指指标c',-------有效抗剪剪强度指指标c,--------总应力抗抗剪强度度指标土的抗剪剪强度的的产生（（来源））内摩擦力力土颗粒之之间的表表面摩擦擦力土颗粒之之间的连连锁作用用产生的的咬合力力粘聚力土颗粒之之间的静静电引力力和分子子引力土中化合合物的胶胶结作用用二、土强强度的极极限平衡衡理论应力状态态与摩尔尔圆1大主应力力：Ozzxxzx213rp圆心：半径：3小主应力：摩尔圆上的一一点代表单元元体一个面上上的一对正应应力与剪应力力。应力状态与摩摩尔圆O213O1摩尔圆的方程程O13O1圆心：半径：rp土强度的极限限平衡理论-----摩尔-库仑强度理论论土体的破坏是是剪切破坏，，破坏面上的的剪应力（抗抗剪强度）是是该面上作用用的法向应力力的单值函数数。土强度的极限限平衡理论-----摩尔-库仑强度理论论fc摩尔包线摩尔包线表示示土体在不同同的应力水平平下达到极限限（破坏）状状态时，抗剪剪强度与滑动动面上作用的的法向应力的的关系。土强度的极限限平衡理论-----摩尔-库仑强度理论论当土体中任意意一点的剪应应力达到土的的抗剪强度时时，土体就会会发生剪切破破坏，该点即即处于极限平衡状态态。土的强度包线线（摩尔包线线）是不同应应力水平下所所有极限平衡衡状态的摩尔尔圆的公切线线。土强度的极限限平衡理论-----摩尔-库仑强度理论论f土强度的极限限平衡理论-----摩尔-库仑强度理论论f摩尔圆位于抗抗剪强度包线线下方弹性平衡状态态摩尔圆与抗剪剪强度包线相相切极限平衡状态态（破坏状态态）A摩尔圆与抗剪剪强度包线相相割不可能发生极限应力圆土强度的极限限平衡理论-----摩尔-库仑强度理论论土体状态的判判别？是否破坏土强度的极限限平衡理论-----摩尔-库仑强度理论论弹性平衡状态态极限平衡状态态破坏状态不可能状态土强度的极限限平衡理论-----摩尔-库仑强度理论论土的极限平衡衡条件土体处于极限限平衡状态时时，其应力与与强度指标之之间关系的数数学表达式。。摩尔－库仑强强度准则土强度的极限限平衡理论-----摩尔-库仑强度理论论土的极限平衡衡条件13Oc土强度的极限限平衡理论-----摩尔-库仑强度理论论土的极限平衡衡条件土强度的极限限平衡理论-----摩尔-库仑强度理论论破裂面与大主主应力作用面面的夹角土强度的极限限平衡理论-----摩尔-库仑强度理论论极限平衡条件给出了土体中任意一点处于极限平衡状态时，该点的大、小主应力与土的抗剪强度指标之间的关系。土体剪切破坏时的破裂面不是发生在最大剪应力的作用面（）上，而是发生在与大主应力的作用面成的平面上。土强度的极限限平衡理论-----摩尔-库仑强度理论论土体状态的判判别？是否破坏方法一：土强度的极限限平衡理论-----摩尔-库仑强度理论论f131f1弹性平衡状态态极限平衡状态态破坏状态土强度的极限限平衡理论-----摩尔-库仑强度理论论土体状态的判判别？是否破坏方法二：土强度的极限限平衡理论-----摩尔-库仑强度理论论f333f1弹性平衡状态态极限平衡状态态破坏状态例题已知：地基土土的抗剪强度度指标为，，，，地基中某点的的最大主应力力，，最最小主应力。（1）求最大剪应应力值及其作作用方向；（2）判断该点所所处的状态；；（3）如果发生破破坏，求破坏坏面与大主应应力面的夹角角，并说明破坏面面与最大剪应应力作用面是是否一致。本章习题教材P143习题[6-3]只用数解法，，参照例题6-1的解题过程求求解。第二节土的抗剪强度度指标

试验验方法及其应应用土抗剪强度指指标的试验方方法直接剪切试验验（直剪试验验）三轴压缩试验验无侧限抗压强强度试验十字板剪切试试验直接剪切试验验直接剪切试验验（直剪试验验）是测定土土的抗剪强度度的最简单的的方法。直剪试验所用用的仪器为直剪仪，按加荷方式式的不同，分分为应变控制式和应力控制式两种。目前我国普遍遍采用的是应变控制式直直剪仪。直剪试验的概概念图上盒下盒PTA剪切滑动面正应力：剪应力：直接剪切试验验直接剪切试验验直接剪切试验验直接剪切试验验直接剪切试验验直接剪切试验验直剪试验的试试验过程cfc：粘聚力：内摩擦角抗剪强度指标标试验结果：直剪试验的分分类快剪对试样施加竖竖向压力后，，立即以0.8mm/min的速率快速施施加水平剪应应力使试样破破坏。近似模模拟“不固结不排水水剪切”的过程。固结快剪使试样在正应应力的作用下下充分排水固固结，再以0.8mm/min的速率快速施施加水平剪应应力使试样破破坏。近似模模拟“固结不排水剪剪切”的过程。直剪试验的分分类慢剪使试样在正应应力的作用下下充分排水固固结，再以小小于0.02mm/min的剪切速率施施加水平剪应应力直至试样样破坏。近似似模拟“固结排水剪切切”的过程。通过控制剪切切速率近似模模拟现场土体体实际的排水水条件直剪试验的优优点设备简单，试试样制备与试试验操作方便便；试验结果便于于整理；试验时间短。。直剪试验的缺缺点不能严格控制制试样的排水水条件，不能能量测孔隙水水压力；剪切面限定定在上下盒盒之间的平平面，而不不是沿土样样最薄弱的的面剪切破破坏；剪切面上的的剪应力分分布不均匀匀；试验过程中中由于上下下土盒的错错动，试样样的有效剪剪切面积逐逐渐减小，，但是在计计算抗剪强强度时仍按按试样的初初始截面积积计算。三轴压缩（（剪切）试试验三轴压缩（（剪切）试试验是室内内测定土的的抗剪强度度的一种较较为完善的的试验方法法。三轴压缩试试验所使用用的仪器为为三轴压缩（（剪切）仪仪，按施加轴轴向荷载方方式的不同同，可分为为应变控制式式和应力控制式式两种，目前前普遍采用用的是应变控制式式三轴仪。三轴试验的的试样为圆圆柱形，常常用的尺寸寸有两种：：直径38mm，高度80mm；直径50mm，高度100mm。三轴剪切试试验系统试样压力室接空压机排水管阀门轴向加压杆有机玻璃罩罩橡皮膜透水石顶帽三轴剪切试试验的加载载方法与试试样的应力力特点加载方法首先对试样样施加侧向向压力（围围压），然然后对试样样施加轴向向压力。试样的应力力特点轴对称应力力状态。偏应力利用三轴剪剪切试验确确定土的抗抗剪强度指指标在不同的围围压下进行行三轴剪切切试验，得得到各个围围压相应的的破坏应力力。11-3(1-3)f3(1-3)f2(1-3)f1(3)1(3)2(3)3绘制各围压压下破坏状状态的应力力摩尔圆，，作出各个个摩尔圆的的公切线（（强度包线线），得到到土的抗剪剪强度指标标c和。(1-)f3(1-)f1c三轴试验方方法（类型型）固结排水试试验（CD试验）ConsolidatedDrainedTriaxialtest固结不排水水试验（CU试验）ConsolidatedUndrainedTriaxialtest不固结不排排水试验（（UU试验）UnconsolidatedUndrainedTriaxialtest三轴轴试试验验方方法法（（类类型型））固结结排排水水试试验验（（CD试验验））加载载前前打打开开排排水水阀阀门门，，施施加加围围压压令令试试样样充充分分固结结，孔孔隙隙水水压压力力完完全全消消散散；；加载载剪剪切切过过程程中中始始终终打打开开排排水水阀阀门门，，令令试试样样充充分分排水水。。抗剪剪强强度度指指标标：：cd、d三轴轴试试验验方方法法（（类类型型））固结结不不排排水水试试验验（（CU试验验））加载载前前打打开开排排水水阀阀门门，，施施加加围围压压令令试试样样充充分分固结结，孔孔隙隙水水压压力力完完全全消消散散；；加载载剪剪切切过过程程中中始始终终关关闭闭排排水水阀阀门门，，令令试试样样在在不排排水水的条条件件下下剪剪切切破破坏坏。。抗剪剪强强度度指指标标：：ccu、cu三轴轴试试验验方方法法（（类类型型））不固固结结不不排排水水试试验验（（UU试验验））加载载前前试试样样不固固结结，孔孔隙隙水水压压力力不不能能消消散散；；加载载剪剪切切过过程程中中始始终终关关闭闭排排水水阀阀门门，，令令试试样样在在不排排水水的条条件件下下剪剪切切破破坏坏。。抗剪剪强强度度指指标标：：cu、u三种种试试验验条条件件与与现现场场条条件件的的对对应应关关系系粘土地基上的的分层慢速填方方在1层固结后，快快速施工2层12软土地基上的的快速填方固结排水试验验固结不排水试试验不固结不排水水试验三轴试验结果果的整理与表表达总应力法三轴试验结果果的整理与表表达有效应力法三轴试验的优优点和缺点优点：可以控制试验验的排水条件件，可以量测测试样孔隙水水压力的变化化；试验过程中试试样的应力状状态比较明确确；破坏面真实产产生，不是人人为固定的。。缺点：设备比较复杂杂，难以在现现场进行试验验。无侧限抗压强强度试验是三轴压缩试试验的一种特特殊情况，即即周围压力的三轴试验，，也称为单轴轴压缩试验。。试样在无侧向向压力的条件件下对轴向压压力的极限抵抵抗能力，称称为无侧限抗抗