砂土强度高等土力学课件

第3讲砂土的强度2提纲剪切试验强度机理强度影响因素3剪切试验土样NS4大粒径粗骨料大型直剪试验5—体积压应变松砂：剪缩为主剪胀密砂：先剪缩后剪胀松砂和密砂的应力应变特性6松砂和密砂的应力应变特性2、有效应力路径纵坐标：表示剪应力横坐标：平均有效主应力1002003000松砂1002003000密砂78强度机理二分量说（Taylor,1948）摩擦分量：φμ剪胀分量：φLφ=φμ+φL9残余摩擦角：φr

消除剪胀后的内摩擦角Bishopτf-峰值强度；τd-摩擦分量φd-峰值摩擦角φr-剩余摩擦角（摩擦产生）10孔隙比—

临界孔隙比ecr最终（残余、常体积）

内摩擦角φcr=32°11三分量说Rowe（1962）：极紧砂：φf=φμ松砂：φf>φμ12三分量说三分量说（Rowe,1962）砂强度=粒间摩擦阻力+剪胀+定向排列

φ=φμ+φL+φf摩擦分量：φμ剪胀分量：φL

（剪胀体变、剪胀摩擦）剪胀修正后分量：φf1314三分量说（Lee&Seed,1967）砂强度=粒间摩擦阻力+剪胀+破碎、定向15颗粒破碎Vesic&Clough（1968）：σB=10MPa

颗粒破碎影响因素：颗粒大小、形状和强度颗粒级配曲线应力、应变状态

16颗粒破碎Marsal（1967）

B=Σ(+Δi)=Σ(+Δi)

17三浦等（1971）

W=∫qdγ+∫pdε18三浦等（1971）

W=∫qdγ+∫pdε19三浦等（1971）20三浦等（1971）21低围压，0-10kPa：E-σ31/2；中围压，10-100kPa：E-σ31/3；高围压，100-700kPa：E-σ3。

22颗粒破碎的分形模型XuYF,ChuFF.ApproachtotheWeibullmodulusbasedonfractalfragmentationofparticles.PowderTechnology,2016,292:99-107.XuYF,FengXB,ChuFF.Fractalmodelforrockfillshearstrengthbasedonparticlefragmentation.GranularMatter,2015,17:753-761.YongfuXU.Explanationofscalingphenomenonbasedonfractalfragmentation,MechanicsResearchCommunications,2005,32(2):

209-220YongfuXU,Jianping

Xu.Fractalmodelforsizeeffectonicefailurestrength,ColdRegionalScienceandTechnology,2004,40(1-2):

135-14423颗粒破碎的分形模型Sammis，198724颗粒破碎的分形模型Kapur(1972),

Ausin

etal.

(1976):,Frances(2004)FrancesandLiné(2014)Austinetal.(1976)25颗粒破碎的分形模型,Ochiaieal.(1992)26颗粒破碎的分形模型27颗粒破碎的分形模型28颗粒破碎的分形模型29颗粒破碎的分形模型30颗粒破碎的分形模型31单颗粒破碎强度32单颗粒破碎强度

33单颗粒破碎强度

34单颗粒破碎强度35单颗粒破碎强度

36单颗粒破碎强度

37修正Weibull理论

JaegerandCook(1979)：JaegerandCook,1979)(1-x)n=exp(-nx)asn→∞,

Weibull理论38修正Weibull理论

39修正Weibull理论

40修正Weibull理论

41修正Weibull理论

42修正Weibull理论

43修正Weibull理论

44修正Weibull理论

45粗粒的剪切强度

46粗粒的剪切强度

47粗粒的剪切强度

Archard给出：2/3<b<1，b=1就是常用的连续平面摩擦的Amontons法则；b=2/3对应于离散面摩擦的Hertz法则。Lincoln给出平面与球面接触的b=8/948粗粒的剪切强度

49粗粒的剪切强度

若D=2，b=2/3，符合Hertz法则；若D=3，b=1，符合Amontons法则；若D=2.5，b=8/9，与Lincoln[7]结果一致。50粗粒的剪切强度

51粗粒的剪切强度

52粗粒的剪切强度

53粗粒的剪切强度

54粗粒的剪切强度55各向异性56