土力学与基础工程二

电子教案南京林业大学土木工程学院土力学与基础工程土力学与基础工程绪论第一章土的物理性质及工程分类第二章土中应力计算第三章土的压缩性与地基沉降计算第四章土的抗剪强度与地基承载力第五章土压力与土坡稳定分析第六章工程地质勘察第七章天然地基上浅基础第八章桩基础第九章地基处理与托换技术第四章土的抗剪强度与地基承载力

4.1土的抗剪强度概述4.2土的抗剪强度试验方法4.3地基承载力土工结构物或地基土渗透问题变形问题强度问题渗透特性变形特性强度特性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。地基破坏变形破坏：沉降、位移、不均匀沉降等超过规定限值强度破坏：地基整体或局部滑移、隆起，土工构筑物失稳、滑坡4.1土的抗剪强度概述土体强度破坏的机理在外荷载的作用下，土体中任一截面将同时产生法向应力和剪应力；法向应力作用将使土体发生压密，而剪应力作用可使土体发生剪切变形；当土中某点由外力所产生的剪应力达到土的抗剪强度时，土就沿着剪应力作用方向产生相对滑动，该点便发生剪切破坏。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。4.1土的抗剪强度概述成龙上德国电视大展劈砖神功工程挠中的鼓强度桨问题日概述土的梯抗剪来强度家：土体柏抵抗牵剪切籍破坏耽的极是限能毫力土压张力边坡竖稳定地基发承载惕力挡土替结构损物破廊坏各种稍类型著的滑甩坡地基纳的破首坏工程萌中土啄体的悠破坏窑类型4.影1土的刺抗剪胜强度沫概述核心强度未理论工程连背景1.建筑答物地隙基承爪载力辫问题基础蚕下的挎地基辈土体牺产生菠整体纷滑动蓝或因仇局部国剪切兆破坏菠而导瘦致过世大的呢地基暖变形魂甚送至倾咏覆。2.构筑冶物环哄境的绳安全仍性问天题即起土压软力问悠题挡土溉墙、换基坑彼等工靠程中百，墙济后土沸体强衔度破沃坏将株造成侄过大脸的侧次向土沾压力细，导摸致墙环体滑形动、盲倾覆枕或支盛护结衫构破户坏事性故胆。3.土工反构筑贸物的朋稳定数性问箱题土坝月、路形堤等群填方酬边坡牲以及费天然扎土坡质等，视在超翁载、乌渗流证乃至嫩暴雨袄作用旨下引半起土蛙体强卸度破灭坏后尿将产张生整谎体失午稳边担坡滑狸坡等草事故犬。工程除背景1.建筑骆物地警基承碍载力领问题加拿忽大特信朗斯最康谷馅仓美国陵纽约仓某水涨泥仓驳库工程宿背景2.构筑及物环旋境的锈安全舟性问顾题即妹土压饼力问读题工程况背景3.土工颠构筑摇物的菊稳定恒性问蓄题土的建强度撤特点碎散户性：强度锐不是畏颗粒说矿物梳本身放的强驴度，棚而是佩颗粒焰间相称互作购用—立—主爸要是祝抗剪障强度盖（剪武切破榨坏）稍，颗泡粒间乳粘聚松力与狭摩擦候力；三相算体系岛：三相巧承受这与传牛递荷兰载——有效著应力鱼原理享；自然尚变异额性：土的筒强度柿的结匙构性如与复选杂性钓。4.芳1土的党抗剪圣强度匠概述库伦谎公式喂及抗旧剪强须度指天标库伦泄(Co泄ul榆om摸b,17棋73)根据砂土的试凭验，搭将土冒的抗页剪强肺度τf，检表达申为滑防动面替上法葛向总擦应力σ的函插数，捆即σ

=100KPa

Sσ

=200KPaσ

=300KPa

O摩擦怪强度4.身1土的拥抗剪志强度训概述库伦汽公式欢及抗职剪强离度指吐标适合介粘性阔土的隆更普写遍的补表达景式，粪即两式役统称票为库触伦公桶式，议或库愈伦定呢律，c、娃称为后抗剪伍强度武指标(抗剪什强度窄参数)σ

=100KPa

Sσ

=200KPaσ

=300KPa

Oc摩擦强度+粘聚强度4.储1土的盖抗剪栗强度网概述库伦庆公式矿及抗浸剪强证度指管标4.换1土的印抗剪伏强度孟概述上盒下盒PSTA固定锅滑裂理面c粘聚蝇力

内摩叛擦角施加σ（=P风/A），S量测

（=T高/A）

f：土的变抗剪裁强度

tg期

：摩擦草强度-正比皆于压痰力c：粘聚琴强度-与所讯受压筛力无雨关NT=NtgφuT滑动摩擦

4.狼1土的望抗剪怕强度旋概述土的渴强度购机理——摩擦陪强度甲＋粘尤聚强创度摩擦负强度

tg交

（1）滑判动摩铃擦由颗告粒之坡间发狡生滑盘动时竭颗粒普接触汇面粗符糙不铃平所冷引起界，与踢颗粒准大小肤，矿歉物组掌成等离因素廉有关4.快1土的摆抗剪吹强度丙概述土的锈强度块机理——摩擦排强度促＋粘豆聚强阵度摩擦壮强度

tg阀

（1）滑启动摩挑擦由颗途粒之封间发死生滑获动时祖颗粒携接触乳面粗海糙不惜平所怪引起爱，与秒颗粒府大小大，矿苍物组见成等其因素苏有关0.020.060.20.6230

20

颗粒直径(mm)滑动摩擦角

u粉砂细砂中砂粗砂4.距1土的红抗剪禁强度愤概述摩擦亚强度

tg蒜

（2）咬占合摩柴擦是指乓相邻转颗粒屡对于另相对樱移动饼的约椒束作船用；当发痒生剪盘切破愉坏时圣，相精互咬艰合着休的颗挖粒A必须级抬起漠，跨眯越相猜邻颗凭粒B，或敌在尖梨角处灶被剪狭断（C），损才能出移动配；土体虾中的椅颗粒看重新笋排列孙，也奴会消切耗能膝量渣。CABCAB剪切鸭面4.祝1土的鄙抗剪丽强度禾概述摩擦疫强度

tg贪

（2）咬到合摩暮擦引民起的判剪胀滑动骂摩擦

咬合炭摩擦曲引起如的剪帅胀4.油1土的岸抗剪巧强度晋概述摩擦化强度

tg剂

（3）颗既粒的递破碎病与重路排列NT滑动窄摩擦

颗粒隔破碎介与重谊排列咬合岔摩擦穗引起厦的剪砖胀4.客1土的遥抗剪您强度糟概述摩擦此强度

tg穿

影响槐土的往摩擦梅强度啄的主进要因何素：密度粪（e,

浊

裂

粒径搬级配毒（Cu,奶Cc）颗粒删的矿便物成贞分对于洽：央砂土>粘性春土；高岭私石>伊里完石>蒙特翻石粒径青的形供状（社颗粒宜的棱袍角与段长宽强比）在其撇他条跌件相萌同时舱：对于全砂土硬，颗拐粒的趣棱角耐提高兆了内姨摩擦闹角对于艺碎石暮土，华颗粒稠的棱桐角可茶能降货低其静内摩缸擦角胳

4.朋1土的饲抗剪将强度轰概述粘聚纠强度（1）粘娇聚强驶度机糟理底（2）粘陆聚强皮度影乖响因涛素静电磁引力徒（库财仑力驳）范德且华力颗粒吓间胶窑结假粘件聚力葵（毛沸细力闪等）地质勉历史粘土前颗粒授矿物请成分密度离子吼价与五离子诞浓度----+§5话.1截土的悬抗剪床强度共与极肾限平稻衡条瓜件一、蹦库仑本定律17获76休年，宋库仑裹根据砂土剪切凝试验

f=

ta构n

砂土后来济，根梦据粘性甲土剪切耳试验

f=c聚+

ta马n

粘土c

库仑怖定律绳：土的号抗剪毁强度户是剪旨切面泡上的涝法向龙总应馋力

的线丝式性函达数c:土的享粘聚馆力

:土的牺内摩餐擦角

f

f二、牺土体顿抗剪村强度篇影响椒因素摩擦副力的丽两个逝来源1.里滑动贺摩擦忽：剪切氏面土痰粒间膨表面践的粗按糙所侮产生见的摩结擦2.驱咬合胁摩擦略：土粒按间互掌相嵌容入所柳产生猪的咬运合力粘聚悔力：暴由土至粒之出间的拨胶结掌作用泡和电邀分子削引力蜓等因暑素形当成抗剪掀强度厨影响慌因素摩擦涝力：剪切寒面上暮的法闯向总副应力姓、土专的初夜始密疲度、书土粒芹级配墨、土台粒形莫状以介及表弱面粗秒糙程讨度粘聚期力：土中妖矿物已成分专、粘抛粒含贱量、计含水遣量以敬及土扛的结龙构4.献1土的帽抗剪摔强度滤概述土的煮抗剪王强度劳有两姥种表嫂达方怨法：总应启力法以总应辞力表谢示剪切饭破坏均面上刊的法订向应喝力，恨抗剪孩强度夺表达袜式即蚂为库策伦公施式，德称为抗剪院强度序总应露力法，相厘应的c、φ称为总应烂力强佣度指勤标(参数)有效召应力陈法以有效卷应力赚表示剪切饰破坏垮面上缘瑞的法朋向应览力，尾称为抗剪裳强度悲有效寨应力嘉法，c’、φ’称为有效永应力紧强度暖指标(罚参数穿)逆。4.蹦1土的学抗剪党强度雪概述土的归抗剪跃强度智有两真种表袍达方端法：试验羡研究再表明旨，土绍的抗叛剪强肤度取障决于次土粒统间的冤有效滥应力;然而病，由岁库伦劣公式除建立狠的概次念在嫂应用捏上比成较方贺便，翻许多羽土工纵问题贿的分提析方散法都涨还建存立在据这种宫概念知的基负础上禁，故喘在工污程上法仍沿善用至蛾今。土的范抗剪甩强度布有效航应力深表达葵式：砂土粘性省土==三维怎应力胁状态三、艳摩尔-库仑续强度拉理论2.应力胡莫尔砍圆二维虹应力餐状态莫尔录圆应数力分末析符寄号规犁定材料环力学+-+-土力推学正应女力剪应颗力拉为采正压为鉴负顺时汉针为氧正逆时巩针为贡负压为例正拉为突负逆时辞针为恢正顺时咽针为进负三、芹摩尔-库仑文强度馆理论2.应力删莫尔麦圆土中晶一点纳的应昆力状梨态土体紫内一手点处只不同料方位轨的截墓面上某应力悬的集少合（府剪应现力τ和法辉向应肥力σ）——莫尔搞应力垦圆

3

3

1

1

3

1

dldlcos

dlsin

楔体沟静力支平衡4.杆1.幕2土的航极限员平衡强度嫌理论土中患一点班的应怎力状坏态土体稍内一即点处清不同扔方位群的截芬面上橡应力谁的集会合（疏剪应岸力τ和法想向应页力σ）——莫尔便应力袭圆

3

1

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dlsin

斜面搁上的灿应力4.痛1.江2土的用极限膝平衡强度京理论莫尔汗应力驶圆方垃程：

O

1

31/2(1+3)

2A(趴,茶

氧)圆心策坐标[1/碎2(

1+

3)，0]应力尼圆半师径r＝1/赛2(

1－

3)土中拖某点测的应力鹊状态可用堪莫尔苏应力碰圆描周述莫尔忆应力碌圆土单王元应衬力状针态的柿轨迹恰是一庄个圆4.圈1.呢2土的并极限冒平衡强度筛理论莫尔疮应力驱圆对于随一般督应力蛾状态幕，即迈不知柿道大菌、小斩主应隶力

O

z+zx-xz

x2

1

3rpxs+-

1

大主糟应力丈：小主杠应力凑:圆心附：半径刮：σz按顺汤时针怜方向蛾旋转ασx按顺死时针事方向群旋转α莫趋尔海圆：必代表纳一个欢土单率元的们应力管状态锐；圆上鼠一点嚼：代蓝表一示个面辆上的受两个假应力

与

4.使1.收2土的垦极限具平衡路强度相理论应力趋圆与盘强度麦线相离蹄：

强度爹线应力跨圆与济强度腾线相切耳：应力辉圆与育强度纤线相割继：极限应力修圆弹性材平衡胁状态极限转平衡尸状态早已悲破坏携，不呆可能及发生土的蔑极限宜平衡夜条件4.悬1.享2土的纵极限制平衡强度票理论莫尔长－库轻仑破友坏准重则莫尔遭应力温圆与逮库仑兰强度蓝线相塘切的梅应力匙状态捧作为柜土的伏破坏鹊准则(目前衣判别缺土体茅所处裂状态蜻的最胁常用嘴准则)

强度线

4.械1.肆2土的范极限培平衡强度摩理论

1

3

O

c剪破任面与吼大主晶应力恢作用右平面柏的夹喂角

f称为破坏坊角，从盘图中劳几何折关系星可得候理论弯剪破缝角为羡：2f注意稳：剪制破面昼并不稻是剪何应力伙最大因平面4.线1.随2土的尺极限室平衡少强度典理论极限夺平衡根条件莫尔笔-库暂仑强查度理幕论表典达式姥－极涝限平箱衡条县件

O

c

1f

32f

3

1f破裂面2f滑裂怨面的厦位置与大重主应铃力面难夹角昂：

f强度饰包线问以内后：任何潜一个寸面上筝的一笋对应寇力

与

奥都没棍有达西到破抖坏包围线，册不破屠坏；与破敬坏包捆线相戚切：该面裹上的必应力违达到世破坏扔状态耳；与破拜坏包油线相些交：有一恒些平芹面上肺的应陈力超忆过强羡度；搂不可旗能发孙生。4.帝1.徒2土的箭极限判平衡姥强度析理论极限鲁平衡乘条件如果姨已知妙土的赏抗剪番强度沙指标援，同怎时土荡中某筛点的纷应力吩状态琴已经功确定膨，就胸可将抗蝇剪强滴度线东与莫糊尔应泛力圆盏画在刷同一夕坐标张纸上，从案而判别惨该点丈是否围达到智极限眼平衡淘状态。极限班平衡泼条件极限膨平衡甲应力恨状态泛：有一删对面识上的愈应力蜂状态妄达到τ=τf土的慢强度割包线售：所有列达到臣极限靠平衡赚状态男的莫尔闭圆的拢公切撕线4.佛1.便2土的谁极限茶平衡摆强度死理论

f莫尔坛－库架仑破有坏准腥则

3

1c

f2

fA

cc布tg骄

1/四2(互

1+3)无粘歼性土趣：c=考0极限黑平衡辫条件变换稿得到误极限留平衡驶状态蒜时大部小主易应力家之间峰的关报系满足绳：上式乐即为弦土的她极限琴平衡拢条件票。当日土的重强度授指标c，锤φ为已诵知，遥若土姻中某罚点的看大小颗主应畜力σ1和σ3满足夏上列矿关系罪式时衰，则威该土收体正尸好处棉于极限正平衡或破代坏状掩态。上式治也可漏适用斩于有约效应之力，类相应c，弄φ应该害用c’好，φ会’土体研处于甜极限柴平衡玩状态抛时，蔽破坏妖面与锅大主雅应力值作用差面的传夹角景为

f

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f

3

1c

A

cctg1/2(1+3)说明敌：剪破暑面并茅不产狼生于巩最大怪剪应宣力面龟，而嚼与最失大剪贞应力终面成

/倦2的夹录角，持可知波，土厚的剪匹切破堵坏并铺不是冻由最清大剪暮应力τma课x所控殿制

max五、晶例题霞分析【例犯】地基多中某壮一