土的抗剪强度

1、第五章第五章 土的抗剪强度土的抗剪强度1 概述一、抗剪强度的基本概念一、抗剪强度的基本概念 2 土的抗剪强度和破坏理论土的抗剪强度和破坏理论y)(31a31y)(31bba123应变硬化应变软化弹性阶段1图5-3图5-3图5-3土体受反复剪切作用残余强度常用峰值强度取值:1- 313 =300kpa3 =200kpa3 =100kpa图5-4 土的fS231)(321 fSf2广义密色斯理论式中 E材料的弹性模量 材料的泊松比 畸变能的极限值 ， 3莫尔库伦理论 图5-5 固定剪切面的剪切试验fwvE16)()()(231232221vfw)()(32111IIfwf（1）库伦公式基本形式（总

2、应力抗剪强度公式）式中 剪切破坏面上的剪应力，即土的抗剪强度 破坏面上的法向应力 土的粘聚力，对于无粘性土， 土的内摩擦角* 称为抗剪强度指标，同一种土，它们与试验方法有关（2）有效应力抗剪强度公式式中 剪切破坏面上的有效法向应力 u 土中的超静孔隙水压力 土的有效粘聚力 土的有效内摩擦角， 土的有效抗剪强度指标，对于同一种土，其值理论上与试验方法无关，应接近于常数。tgcffc0c, ctg)(uctgcf c c)(ff)(ff.A.C.B Mp245,245即ctg2ctg22sin31313131cccos2)sin1 ()sin1 (31c450+/2450+/2sin1sin1si

3、n1sin1sin1cos2sin1sin12sin1sin131csin1sin12sin1sin113c2cos2sin1222cos2sin2sin4tg1baa tgtg1tgbtgb)tg(a24tgsin1sin1224224tg24224tg213231tgctgc若，即对洁净的砂土，则有 当 时，0c24tg24tg2132310c231c213)(ff tg cfmmmm)245(tg231mm1mmmmm31311sin3 土的抗剪强度试验方法土的抗剪强度试验方法 密实中密u)(31密实中密松0松-1000-50050100（二）破坏包线和抗剪强度指标由 可作出包络线f)(

4、31r)(31f)(31f)(31%)20%15(f)(31max/3/1)/(333131)(fff)(31lr)(31f)(310 0 31u增加偏差应力13113121)(2121)(21qp应力路径：直线 p=q*破坏主应力线 ，破坏点的连线fK apKfq450103uqpq qtuppu )(11Au450apKfq=(1- 3)/2P=(1+ 3)/2 P/=(1/+ 3/)/2 Kf/sintgAOAORsintg1tgtgcaOOcos cossinsintgtgccca图5-153132b) 1( )0( 321331bb三轴伸长试验三轴压缩试验研究各向同性土体空心圆柱扭剪

5、试验仪真三轴试验仪平面应变试验仪 :二、直剪试验二、直剪试验（ffffS（二）优缺点及新发展优点：（1）固结快，试验历时短 （2）无侧向膨胀 曲竖向变形直接算出缺点：（1）剪切面上剪应力分布不均匀，中间小边缘大 （2）不能控制排水条件，无法测出孔隙水压力 （3）剪切面上土的性值不能代表其他部位土深基坑不能做直剪试验，应作三轴试验发展方向：单剪仪Vuq13, 0245tgc21uq0uwhen245tgc2uufCq0,1u If ThenuutqqS 0u)0(uuCtS)3(22maxDHDMCfuffvfh21maxMMM1M2MfvfhhvCC 图5-23uCuCCH3 . 0LIhCu

6、4 土的抗剪强度机理和影响因素土的抗剪强度机理和影响因素一、摩擦强度一、摩擦强度二、粘聚强度二、粘聚强度 三、摩擦强度和粘聚强度的内在联系三、摩擦强度和粘聚强度的内在联系 Ai=Ni/yyAiPPNiAi(a)(b)fNsNNsiyiyif四、密度对抗剪强度的影响四、密度对抗剪强度的影响密度密度有效应力有效应力抗剪抗剪强度的唯一性关系强度的唯一性关系0eeffe333ff13110efe23uuff33113ff113fe3fe/p450/fK),(03/0ep/fp),(/3/0fepq12),(/fffepqA图5-31 唯一性试验验证fffepq/fffepqfffepq5 土在剪切中的

7、性状和各类抗剪强度指标土在剪切中的性状和各类抗剪强度指标一、土在排水和不排水条件下的剪切状态一、土在排水和不排水条件下的剪切状态非饱和土饱和土VV或吸入体积保持恒定剪切中水完全不能流出不排水剪切入有充分的时间排出或吸引起的孔隙水流动指剪切中因体积变化而排水剪切, 1cre竖向应变密砂)(31l松砂松砂竖向应变体积应变增大密砂v二、总应力抗剪强度指标和有效应力抗二、总应力抗剪强度指标和有效应力抗 剪强度指标剪强度指标 tgftg)(tguf/uf/ff, 0u, 0u。, cu/u三、三轴不固结不排水剪切试验（UU）和直剪快剪试验 33333333311cu/uc/)(3)(3uIIIwe,f0

8、u)(2131uCuC pp,euCppcK00K应力圆I，相当于时的情况应力圆II，相当于对I试件：其中 初始孔隙水压力 （1）试样II： c33, 0 即33cpcIK03)() 1( )()(3130BAuuBuuuuffAAABIf0uI31II3I3)()()()( ffcfAu3II3)(c3II310II)()(ffBAfAuuuu(2) )( )()()()(II313II313IIII3II3ffcffcfAAuII3I3fII31fI31)()( )()( ufC四、三轴固结排水试验和直剪慢剪试验33333333311021uuu , ddCC超固结正常固结 33pp01u02u)(0tgdfccdfddfCtgdo摩擦强度粘聚强度 cdobp fdceda五三轴固结不排水试验和直剪快剪试验3333333331101u2u1210fAuu3ccu2