土力学第五章土抗剪强度

第五章

土的抗剪强度1土渗透特性变形特性强度特性2本章主要内容抗剪强度概述土的抗剪强度试验土的抗剪强度及破坏理论砂类土的抗剪强度特征粘性土的抗剪强度特征特殊粘性土的抗剪强度特征粘性土的流变特性土的动力强度特性3当土中一点某一截面上由外力所产生的剪应力达到土的抗剪强度时，它将沿着剪应力作用方向产生相对滑动，该点便发生剪切破坏。sx4syxyttyztzx土与一般固体材料不同，通常不能承受拉应力，但能承受一定的剪应力。土的破坏主要是由于剪切所引起的，剪切破坏是土体破坏的主要特点，所以把土的强度称为抗剪强度。sz§

5.1

概述与土体强度有关的工程问题：建筑物地基稳定性、填方或挖方边坡、挡土墙土压力等。当土体受到荷载作用后，土中各点将产生剪应力，随着荷载继续增加，土体的剪应力达到抗剪强度的点越来越多，最后连成整体的滑动面，土体破坏而丧失稳定性。边坡滑裂面5678路基垮塌滑裂面边坡概述9滑坡粘土地基上的某谷仓地基破坏概述加拿大特朗斯康谷仓10地基p11滑裂面地基的破坏概述建筑物地基承载力问题基础下的地基土体产生整体滑动或因局部剪切破坏而导致过大的地基变形甚至倾覆。12(1)13一、库伦定律1773年，库仑根据砂土剪切试验砂土粘土cjj库仑定律：土的抗剪强度是剪切面上的法向总应力s

的线性函数。tf

=s

tanjtf

=s

tanj

+cc:土的粘聚力j:土的内摩擦角s1776年，根据粘性土剪切试验tfstftf

=

c

+stgj抗剪强度土的粘聚力破坏面上法向应力土的内摩擦角(Angle

of

internal

friction)1415tf

=s΄·tanj΄tf

=c΄+

s΄·tanj΄以后，由于有效应力原理的发展，人们认识到土体内的剪应力只能由土骨架承担，只有有效应力的变化才能引起抗剪强度的变化。因此，上述库伦公式应修改为：tf

=

c

+s

tgj抗剪强度有效粘聚力(Effective

cohesion

intercept)有效法向应力有效内摩擦角(Effective

angle

of

internal

friction

)16表达方法土的抗剪强度总应力法：总应力强度指标17有效应力法：有效应力强度指标s

=s

+us

=

s

-

u18§5.2抗剪强度试验按常用的试验仪器可将剪切试验分：直接剪切试验三轴剪切试验十字板剪切试验一、直接剪切试验可以测定土的两个抗剪强度指标：c:土的粘聚力j:土的内摩擦角19应变式直剪切仪2021剪切容器与应力环222324在不同的垂直压力s下进行剪切试验，得相应的抗剪强度

τf，绘制τf-s

曲线，得该土的抗剪强度包线。tf

=

c

RC-钢环变形常数

R-钢环仪变形量25tf

1

=s1

tanj

+ctf

2

=s2

tanj

+c或者解方程得c、j26根据施加直剪力的速率和土样被剪坏的速度，直剪试验可分快剪、固结快剪和慢剪。快剪试验（Q）是在试样施加竖向压力后，立即快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。固结快剪(CQ)是允许试样在竖向压力下排水，待固结稳定后，再快速施加水平剪应力使试样剪切破坏。慢剪试验(S)则是允许试样在竖向压力下排水，待固结稳定后，以缓慢的速率施加水平剪应力使试样剪切破坏。二、三轴剪切试验三轴是指一个竖向和两个侧向而言，由于压力室和试样均为圆柱形，因此，两个侧向（或称周围）的应力相等并为小主应力σ3

，而竖向（或轴向）的应力为大主应力σ1。分别在不同的周围压力s3作用下进行剪切，得到3～4个不同的破坏应力圆，绘出各应力圆的公切线即为土的抗剪强度包线。27抗剪强度包线stcjs328s1试样压力水排水管阀门轴向加压杆有机玻璃罩橡皮膜透水石顶帽压力室29303132对应于直剪试验的快剪、固结快剪和慢剪，三轴压缩试验可分为以下三种试验方法：不固结不排水剪（UU试验）：试样在施加周围压力和竖向压力至剪切破坏的整个过程中，自始至终关闭水阀。固结不排水剪(CU试验)：施加围压后打开水阀，固结稳定后关闭水阀，然后施加竖向压力，使试样在不排水条件下剪切破坏。固结排水剪(CD试验)：施加围压时允许排水固结，固结稳定后，再在排水条件下缓慢施加竖向压力至试样剪切破坏。33试样压力水排水管阀门轴向加压杆有机玻璃罩橡皮膜透水石顶帽压力室不固结不排水剪固结不排水剪固结排水剪三、工程现场剪切试验-十字板剪切试验试验时，先将十字板插到要进行试验的深度，再在十字板剪切仪上端的加力架上以一定的转速对其施加扭力矩，使板内的土体与其周围土体产生相对扭剪，直至剪破，测出其相应的最