土力学与地基基础4-1.ppt

1、第四章土的抗剪强度，概述如下：土的破坏主要是由剪切引起的，剪切破坏是土体破坏的重要特征工程实践中的土的抗剪强度相关工程主要有以下3种(1)土质、土堤的稳定(2)土压(3)地基的承载力问题， 工程实例土坡稳定的thisphotoshowsafailureofatailingsdamretailinggypsumtailingsinflorida.itcanbeseenthatthewetgypsumtailingsflowedli e dam failed .工程事例土坡稳定，thistailingsdaminsouthafricaretainedtailingsfromaplatinummin

2、e.notetheveryflatslopeformedbythetailingsasthe indicatingtheirverylowshearstrength .工程事例土坡稳定，theslideextendedforabout 1100 feetalongtheembankment.atthenorthend， neartheinlet-outletstructurevisibleinthisphoto表示， thescarpatthetopoftheslidewasabout 30 feet high.atthebottomoftheslopetheoftheslidemovedho

3、rizontallyabout 30 feetoutintoth e reserver theslideintheupstreamshellisshownherewithereservoiremptied.thepavedroadsurfaceidentifiestheformercrestofthedam .工程事例土坡稳定，工程事例工程事例地基承载力问题，加拿大特朗斯康谷仓： 1911年动工1913年完成谷仓自重20000吨1913年10月17日发现1小时内垂直沉降30.5厘米，构造物向西倾斜，24小时内倒下，谷仓西端沉降7.32厘米，工程事例地基承载力问题， 美国纽约某水泥仓库：近代世界

4、上最严重的建筑破坏之一，纽约汉森河旁边的1940年水泥仓库装载水泥，使粘性土过载，引起地基土的剪切破坏而滑动。 倾斜45度，地基土被推到5.18米，距离23米的办公楼也倾斜了。 工程实例地基承载力问题、4.2土抗剪强度的基本理论、强度概念和摩尔库仑理论库仑的抗剪强度规律将土抗剪强度表示为剪切面上的法向应力函数，即f=c tg，式中，c分别是土的凝聚力和内摩擦角，也称为土的强度指标。 砂土的抗剪强度式为f=tg，粘性土的抗剪强度式为f=c tg，前者为后者的特殊形式，即前者为凝聚力c=0的后者的形式。 强度概念和摩尔库仑理论，固体间的摩擦力是直接依赖于接触面上的法向力和接触材料的摩擦角，强度概念

5、和摩尔库仑理论，材料力学理论，强度概念和摩尔库仑理论，强度概念和摩尔库仑理论，(13)/2，o，ood的土的极限平衡条件，a、b、d、o、 f极限平衡条件摩尔库仑破坏标准、极限应力圆破坏应力圆、剪切破坏面、土的极限平衡条件、土的极限平衡条件、土的极限平衡条件P124例4-1判断关联残奥表1、3、c、土样的状态，将4.3剪切强度试验方法、测定土剪切强度指标的试验称为剪切试验， 将剪切试验按常用的试验机进行直接剪切试验三轴压缩试验无侧抗压强度试验十字板剪切试验、直接剪切试验、直接剪切试验、直接剪切试验分为直接剪切试验、直接剪切试验、直接剪切试验、直接剪切试验，在直接剪切试验的过程中测量孔隙水应力或

6、排水但是，为了考虑固结程度和排水条件对剪切强度的影响，可以根据加载速度的快慢将试验分为提前、固结提前、延迟3种试验类型。早剪切(P125关残奥词)固结早剪切延迟剪切、直接剪切试验、直接剪切试验、直剪切试验的缺点将剪切破坏面固定在上下箱之间的水平面试验中的排水程度由于试验速度快，上下箱的偏移而受到控制，剪切过程中试样的有效面积减少，试样中的应力主应力方向变化、剪切变形大时，三轴压缩试验、三轴压缩试验直接测定试样在不同的一定周围压力下的抗压强度，然后利用摩尔库仑破坏理论间接求出土的抗压强度。 三轴压缩试验、三轴压缩试验、三轴压缩试验、三轴压缩试验，图中：A是夹砂，b是松砂，三轴压缩试验，三轴试验根

7、据试样的固结和排水条件，分为不固结的排水剪切(UU )、不固结的排水剪切(CU )的直剪试验的早剪切、固结早三轴压缩试验、剪切有效应力、有效应力圆和总应力圆的大小相同，但剪切时的孔隙水应力为正值时，有效应力圆位于总应力圆的左侧。 另一方面，剪切时的孔隙水应力为负值时，有效应力圆位于总应力圆的右侧。 3种试验结果的对比，4.4土抗剪强度指标和主要影响因素，1、土抗剪强度指标c，2、影响土抗剪强度的因素(P129 )土粒的矿物成分、形状、颗粒尺寸和粒倾斜土的密度含水量土体结构的扰动状况孔隙水压的影响， 测定4.5土天然强度及4.5.1土天然强度土天然强度的几种方法(1)三轴不固结不排水剪切(UU

8、)试验(2)无侧限压强度试验(3)直接剪切试验(4)十字版剪切试验、三轴不固结不排水剪切(UU )试样的横力为零，轴向受压由于试料在轴向压缩的条件下被破坏，因此此时能承受土的最大轴向压力称为无侧限压强度试验，用qu表示，无侧限压强度试验、无侧限压强度试验、极限应力圆、不排水强度、直接剪切试验、土的天然强度f=cq tg q、原位置十字板剪切该方法是现场饱和粘性土的原原位十字板剪切试验、原位十字板剪切试验、软土在负荷下的强度增加规律、软土在外负荷的作用下，如果总应力不变地基有排水固着条件，正常固着土在自重应力的作用下固着。 由于附加应力，剪切强度增加到ft=f0 f，提高地基强度的措施的原则使：

9、应力路径在剪切强度线以下，提高地基强度的措施3360箱充水对软土地基的预压(P134 )工程中常用的排水固着法、排水固着法， 排水固结法是在建筑物建设前对天然地基或已有纵向排水体的地基施加预压，加载方法主要是直接堆积法、真空预压法、地下水法及电渗法真空预压法在粘土层上铺设砂垫层，然后用透气性薄膜密封砂垫层和砂井，用真空泵在砂垫层和砂垫层及砂井之间施加压力产生渗流、不断降低土中孔隙水压、增强有效应力、促进降低地下水位的法电渗法，在土中插入金属电极，通过直流电，在电场的作用下，土中的水从阳极流向阴极。 在排出阴极积存的水时，土体中的孔隙水减少，有效应力增大而沉降固着。排水系统的作用改变地基的排水边

10、界条件，缩短排水距离，增加孔隙水排出的路径加压系统的作用发挥固结作用、增加地基土的固结压力而产生固结的排水系统和加压系统被联合使用。 适用范围：饱和软粘土地基，适用于堤坝、仓库。 罐体、飞机跑道等排水固结的原理，1 .固结机理饱和软粘土地基在荷载作用下，空隙中的水逐渐排出，空隙体积逐渐减小，地基在固结变形的同时，超静水压力逐渐消散，有效应力逐渐提高，地基土的强度逐渐增加。 abc是压缩曲线，cef是卸载曲线，fgc是再压缩曲线，固结理论公式，固结时间与排水距离的平方成比例，缩短排水距离则能够大幅缩短固结时间。 在地基上设置砂垫和砂井等的目的是增加排水路径，缩短排水距离，加快软土层的排水固着。排

11、水固结法设置修正算、一、设置修正前应取得的资料进行岩土工程调查，进行明确场所的工程地质和水文地质条件的室内土工试验、确定土的固结系数、空隙比和固结压力的关系、三轴试验强度等的原位十字板剪切试验，决定各土层十字板的剪切强度。 二、负荷预压法对其设定修正内容进行修正：选择纵向排水体，确定其尺寸、间距、排列方式和深度，确定预压负荷的大小、范围、速度、预压时间，进行地基固结度强度增加的稳定性和变形的修正计算。 预压荷载施工可分为三类：施加建筑物自重加压的外部荷载(堆载预压法)减小地基土孔隙水(真空预压法) (1)利用建筑物自重在未预压的天然软土地基上直接建筑物。 例如路堤、土堤、储矿场、储罐、池塘等。

12、 (2)堆载预压，2 .施工要点和施工控制，1 .施工工序，(3)真空预压施工1 .施工工序，2 .施工设备包括真空泵和膜内、外管路真空泵，3 .密封系统包括密封膜、密封槽密封膜：一般铺3层。 密封要求：一是保证膜与软土的接触有足够的长度，有足够长度的渗透路径；二是保证膜周边的密封处需要一定的压力，膜与软土的接触紧密。 密封方式主要有挖沟折叠法和和平铺法。 4、施工要点、施工观测及质量检验、一、地基土的物理力学性能指标检验、二、孔隙水压观测1、观测仪器双管式孔隙压力修正和钢弦式孔隙压力修正。 2、观测点的布置一般位于场地的中央，在上坡的顶部和上坡的角的不同深度。 3 .资料应用修正固结度用u/

13、p值控制负荷率用u-p曲线控制负荷速度，观测项目：孔隙水压、沉降、边桩位移、真空度等，施工观测和质量检查三，沉降观测一.观测点的配置：沿场所对称轴线、场所中心、倾斜地、倾斜地和离地10m的范围四、端桩位移观测，4.6土强度特性，砂土抗剪强度受密度、粒子形状、表面粗糙度和倾斜的影响。 对于一般砂土而言，影响剪切强度的主要原因是，初始空隙比(或初始干密度)的初始空隙比越小，剪切强度越高，同一种类的砂土以同一空隙比饱和时的内摩擦角比干燥时小，砂性土的剪切性状、砂性土的剪切性状、砂土的应力轴应变体变化， 松砂被剪切时粒子向平衡位置滚动的由于该剪切体积缩小的现象变为剪切收缩性，松砂、砂土的应力轴变化为应

14、变体，砂被剪切时，粒子必须以离开它们的原来位置的方式上升，因剪切体积膨胀的现象而剪切膨胀体积的现象紧砂、砂土的应力轴向应变体改变，砂土的应力轴向应变体改变，随着轴向应变的增加，松砂的强度逐渐增加，曲线应变硬化。 体积逐渐减少，砂的强度达到一定值后，随着轴向应变的增加，强度反而减少，最后呈应变软化型，体积开始稍微减少，然后增加，超过其初始体积，砂土的应力轴向应变体发生变化，砂土在低周围压力下由于初始空隙比的差异， 剪切时的体积可能小于初始体积，砂土的临界孔隙比随着周围压力的增加而减少，砂土的应力轴变化为应变体，饱和砂土在低周围压力下被剪切时，如果不允许其体积变化，则夹砂有抵抗剪切膨胀的倾向，通过

15、调整土体内部应力产生负孔隙水压不改变体积的松砂有阻力体积缩小的倾向的砂土的残馀强度、砂土的液化、液化：任何物质转化为液体的行为或过程砂土液化：砂土由于突发的动载荷，不能在短时间内排水固着，由于抵抗剪切力引起的体积缩小的倾向，产生大的孔隙水压，土体的剪切阻力完全丧失地震引起的砂土液化、饱和的粉细砂容易因动负荷引起砂土液化，丧失地基的承载力。 下图显示的是1964年6月16日新泻发生里氏7.5级地震后，地基土液化造成的破坏，注意到即使地基破坏导致建筑物大幅度倾斜或倒塌，构造本身也没有被破坏。 在粘性土的剪切性状、再生土：或含水率不变的条件下，彻底扰乱其结构的粘土饱和粘性土试样的剪切强度除了受到固结程度和排水条件的影响之外，在一定程度上还受到其应力历史的影响、粘土的残馀强度， 粘土的残馀强度粘土的残馀强度与其应力历史无关，在大剪切位移下，超固结粘土的强度降低幅度是从正常固结粘土的大残馀强度线通过坐标原点的直线，粘土的结构性和灵敏度、粘土的强度随其结构的变化而变化的特性称为土的结构性， 在含水率不变的条件下，对原来的结构给予彻