土力学 东南大学等7-3土抗剪强度

1、第第7 7章章土的抗剪强度土的抗剪强度Shear strength of soil7.1 7.2 土的抗剪强度理论土的抗剪强度理论7.3 7.4 7.5 饱和黏性土的抗剪强度饱和黏性土的抗剪强度7.6 应力路径在强度问题中的应用应力路径在强度问题中的应用7.7 无黏性土的抗剪强度无黏性土的抗剪强度 根据有效应力原理，给出土中总应力后，根据有效应力原理，给出土中总应力后，求取有效应力的关键在于孔隙水压力。求取有效应力的关键在于孔隙水压力。 根据三轴实验结果，引用孔隙压力系数根据三轴实验结果，引用孔隙压力系数A和和B，建立轴对称应力状态下土中孔隙水压力，建立轴对称应力状态下土中孔隙水压力与大、小主

2、应力之间的关系。与大、小主应力之间的关系。第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度7.4 三轴压缩试验中的孔隙水压力系数第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度7.4 三轴压缩试验中的孔隙水压力系数33 uB3 c 3 3 3 cuc c c 总总u3 c 33cuuu 总总3B是与土的饱和度有关的参数是与土的饱和度有关的参数 干土干土B=0 , 饱和土饱和土B=1 , 0B1第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度7.4 三轴压缩试验中的孔隙水压力系数311 uA31uuu 总总q3u3 总总u1 q3 3 3 )(311 Au第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度7.4 三轴压缩试验中的孔隙水压力系数)

3、(311 BAu)(31313 ABBuuu )(313 ABu非非饱饱和和土土的的)(313 Au 3 3 3 3 3 3 有效应力圆有效应力圆总应力圆总应力圆 u u=0=0BCcu uAA 3A 1A三个试样只能得到三个试样只能得到一个有效应力圆一个有效应力圆 7.5.1 7.5.1 不排水剪抗剪强度不排水剪抗剪强度 （UUUU）fuuc2031第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度饱和粘性土在三组饱和粘性土在三组 3 3下的不排水剪试验下的不排水剪试验得到得到A、B、C三个不同三个不同 3 3作用下破坏时作用下破坏时的总应力圆的总应力圆试验表明：试验表明：虽然三个试样的周围压力虽然三个试

4、样的周围压力 3 3不同，但破不同，但破坏时的主应力差相等，三个极限应力圆的直径相等，坏时的主应力差相等，三个极限应力圆的直径相等，因而强度包线是一条水平线因而强度包线是一条水平线n三轴试验：三轴试验：施加周围施加周围压力压力 3 3时打开排水阀时打开排水阀门，试样完全排水固门，试样完全排水固结，孔隙水压力完全结，孔隙水压力完全消散。然后关闭排水消散。然后关闭排水阀门，再施加轴向压阀门，再施加轴向压力增量力增量 ，使试样，使试样在不排水条件下剪切在不排水条件下剪切破坏破坏 3 3 3 3 3 3 打开打开排排水阀水阀关闭关闭排排水阀水阀第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度 3 3 3 3 3

5、3 ccuc cucu ABC第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度n三轴试验：三轴试验：试样在试样在周围压力周围压力 3 3作用下作用下排水固结，再缓慢排水固结，再缓慢施加轴向压力增量施加轴向压力增量，直至剪破，整，直至剪破，整个试验过程中打开个试验过程中打开排水阀门，始终保排水阀门，始终保持试样的孔隙水压持试样的孔隙水压力为零力为零 3 3 3 3 3 3 打开打开排排水阀水阀第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度在整个排水剪试验过程中，在整个排水剪试验过程中， u uf f 0 0，总应力全部转化，总应力全部转化为有效应力，所以总应力圆即是有效应力圆，总应力为有效应力，所以总应力圆即是有效应

6、力圆，总应力强度线即是有效应力强度线。强度指标为强度线即是有效应力强度线。强度指标为c cd d、 d d cd d d 3 3 3 3 3 3 第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度三种三轴试验结果的对比三种三轴试验结果的对比第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度试验方法试验方法适用条件适用条件不排水剪或不排水剪或快剪快剪地基土的透水性和排水条件不良，建筑物地基土的透水性和排水条件不良，建筑物施工速度较快施工速度较快排水剪或慢排水剪或慢剪剪地基土的透水性好，排水条件较佳，建筑地基土的透水性好，排水条件较佳，建筑物加荷速率较慢物加荷速率较慢固结不排水固结不排水剪或固结快剪或固结快剪剪建筑物竣工以后

7、较久，荷载又突然增大，建筑物竣工以后较久，荷载又突然增大，或地基条件等介于上述两种情况之间或地基条件等介于上述两种情况之间第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度pf rf ctgf rrrfctg r 例题分析例题分析 【例】对某种饱和粘性土做固结不排水试验，三个试对某种饱和粘性土做固结不排水试验，三个试样破坏时的大、小主应力和孔隙水压力列于表中，试样破坏时的大、小主应力和孔隙水压力列于表中，试用作图法确定土的强度指标用作图法确定土的强度指标c ccucu、 cucu和和c c 、 周围压力周围压力 3/ kPa 1/ kPauf / kPa606010010015015014314322022

8、0313313232340406767【解答】解答】按比例绘出三个总应力极限应力圆，如图所示，再绘按比例绘出三个总应力极限应力圆，如图所示，再绘出总应力强度包线出总应力强度包线 按由按由 1 1= 1 1- - u uf， 3 3= 3 3- - u uf ，将总应力圆在水，将总应力圆在水平轴上左移相应的平轴上左移相应的u uf即得即得3 3个有效应力极限莫尔圆，个有效应力极限莫尔圆，如图中虚线圆，再绘出有效应力强度包线如图中虚线圆，再绘出有效应力强度包线 c ccu根据强度包线得到：根据强度包线得到：ccu= 10 kPa， c u=18o c = 6 kPa，、 =27o cucu (kP

9、a)100 (kPa)100300200400第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度pO 3 1 1 3q固结排水三轴试验131322pq第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度p 破坏包线 f p 破坏主应力线 Kfpq O f 线线Kf线线固结排水三轴试验两条直线与横坐标交点都是 0第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度p 破坏包线pq O cp 破坏主应力线 a f线线Kf线线OARtgRO A固结排水三轴试验第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度pq O c a f线线Kf线线OARsinRO AtgsintgRO A固结排水三轴试验p 破坏包线p 破坏主应力

10、线第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度pq O c a f线线Kf线线OARtgsintgcOOcosac固结排水三轴试验p 破坏包线p 破坏主应力线tgaOO第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度7.7 无粘性土的抗剪强度第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度7.7 无粘性土的抗剪强度第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度7.7 无粘性土的抗剪强度第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度 随着轴向应变的增随着轴向应变的增加，松砂的强度逐渐增加，松砂的强度逐渐增加，曲线加，曲线应变硬化应变硬化。体积逐渐减小体积逐渐减小紧砂的强度达到一定值紧砂的强度达到一定值后，随着轴向应变的继后，随着轴向应变的继续增加，强度反而减小，续增加，强度反而减小，最后呈最后呈应变软化型应变软化型 体积开始时稍有体积开始时稍有减小，继而增加，超减小，继而增加，超过它的初始体积过它的初始体积7.7 无粘性土的抗剪强度第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度3V7.7 无粘性土的抗剪强度第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度 显然当砂土的显然当砂土的e0ecr剪胀；当剪胀；当 e0 ecr剪缩。剪缩。 当饱和砂土在振动荷载的反复作用下剪缩（体积减当饱和砂土在振动荷载的反复作用下剪缩（体积减小）时，产生的超静孔隙水压力来不