土的强度理论影响土强度的内部因素.ppt.ppt

影响土强度的内部因素 土的强度理论 报告人 方醒学号 11722137 上海大学土木工程系 e为土的孔隙比 c代表土的组成 component h代表应力历史 history t表示温度 temperature 分别表示应变和应变率 s表示土的结构 structure c和 为粘聚力及内摩擦角 其中各种因素并不独立 可能相互重叠 影响土强度的因素 摩擦强度颗粒间滑动摩擦力颗粒间咬合摩擦 粘结强度静电引力范德华力颗粒间胶结接触点间化合价键表观粘聚力 土体剪切强度 土的结构 内部影响因素种类 土的组成 土的状态 1 2 3 孔隙比与砂土强度 孔隙比与粘土强度 土颗粒矿物成分 土颗粒尺寸形状 1 土的组成 土颗粒级配 颗粒矿物成分的影响 蒙脱石 伊利石 高岭石 不同粘土矿物成分的滑动摩擦角比较 对于粗粒土 含有中性矿物的土 如云母 泥岩等 其滑动摩擦角明显变小 颗粒易于破碎 粘土矿物构造单元 常见矿物滑动摩擦角 坚硬矿物颗粒 软弱矿物颗粒 在较密实状态及较高围压下 相互咬合的颗粒更容易折断和破碎而不是被拔出和翻转引起剪胀 因而软弱矿物抑制了土的剪胀 从而降低了土的抗剪强度 无剪胀 外荷载做功 有剪胀 外荷载做功 剪胀时 颗粒尺寸和形状的影响 增加剪胀 减小剪胀 大尺寸颗粒具有较强的咬合 可能增加土的剪胀 从而提高强度 大尺寸颗粒在单位体积中颗粒间接触点少 接触点上应力加大 软弱矿物颗粒更容易破碎 从而减少剪胀 降低了土的强度 1 粗粒土颗粒尺寸的影响 例如 粗砂和细砂 孔隙比相同 两者强度相同 相对密度相同 粗砂强度高 在其他条件相同时 颗粒表面糙度增加将会增加砂土的内摩擦角 粗粒土的针 片状形状及棱角的影响较复杂 a 加强了颗粒间的咬合作用 b 针片状颗粒更易于折断 棱角易于折损 2 表面糙度 针 片状形状及棱角颗粒 颗粒级配的影响 粗粒土的级配对于其抗剪强度也有较大影响 两种相对密度相同的砂 级配较好的砂孔隙比e要小 咬合作用也比较强 另一方面对于级配良好的土 单位体积中颗粒接触点多 接触应力小 颗粒破碎少 剪胀量加大 所以抗剪强度高 临界孔隙比 真强度理论 孔隙比与砂土抗剪强度的关系 孔隙比与粘土抗剪强度的关系 2 土的状态 孔隙比与砂土抗剪强度的关系 在同一围压下对于松 密两个标准砂试样进行三轴试验 应力应变曲线是应变软化的 孔隙比减小 偏差应力与应变关系 偏差应力与孔隙比关系 孔隙比增大 松砂 密砂 应力应变曲线是应变硬化的 伴随体积减小 剪缩 伴随体积增大 剪胀 两个试样在加载最后 其孔隙比接近相同 亦即达到临界孔隙比 即达到极限应力差时 轴向应力差几乎不变时 轴向应变连续增加 最终试样体积几乎不变时的孔隙比 临界孔隙比 应用 桩的临界深度超过临界深度后 达到临界孔隙比 表面摩阻力接近常数 不同围压下临界孔隙比 对于很密的砂土 在很高的围压下 三轴试验时也不发生剪胀而是体积剪缩 scaramento河砂试样在不同围压下 临界孔隙比也不相同 围压高于临界围压 围压等于临界围压 破坏时试样发生剪胀 围压低于临界围压 破坏的体变为零 试样固结后达到临界孔隙比 破坏时试样发生剪缩 砂土孔隙比与抗剪强度 m 粉土s 砂土g 砾石 l 低塑限h 高塑限 w 级配良好p 级配不良 历史上最大固结应力 当前受到的有效固结应力 历史上最大固结应力 实验时施加的围压 正常固结土 室内制备正常固结重塑土试样 孔隙比与粘性土强度 室内粘土压缩实验 三轴试验 a b c d 不同围压下固结压缩 没有施加任何有效应力的泥浆 不具有任何强度 即正常固结土强度包线过原点 但是 强度包线是通过若干个初始状态不同的试验得到的 真强度理论 抗剪强度 伏斯列夫 hvorslev 不受孔隙比影响的摩擦分量 受孔隙比影响的粘聚分量 如前所述 孔隙比的不同未能反映到粘土抗剪强度中 粘聚分量也随围压线性增加 未能在图中单独表示 伏斯列夫的真强度理论 饱和重塑粘土破坏时的含水量相同 e 即孔隙比是相同的 不同孔隙比下真强度包线 破坏时不同孔隙比的试样 e 基本是常数ce 是孔隙比的函数 由于正常固结土强度包线过原点 所以ce应与固结应力成正比 ce为真粘聚力 e为真摩擦角 优点 在一定程度上反映了粘土的粘聚力和摩擦力的强度机理不足 尽管试样破坏时的孔隙比是相同的 但是未能反映出它们的应力历史上造成的细观结构的不同 所以与真正的粘聚力和摩擦力还是有一定的区别 3 土的结构 土的结构 表示土的组成成分 空间排列和粒间作用力的综合特性 土体的结构对于土的抗剪强度有很大影响 有时对于某些粘性土 土的结构起到控制性因素的作用 强度 絮凝结构 分散结构 原状土 重塑土和扰动土 粘性土室内制样方法影响土的组构形式 粘