土的抗剪强pPPT教案

1、土的抗剪强土的抗剪强p土的抗剪强度指土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土的主要力学性质之一。土体的破坏通常是剪切破坏。 建筑物地基在外荷载作用下将产生剪应力和剪切变形。 土具有抵抗剪应力的潜在能力剪阻力。剪阻力随着剪应力的增加而逐渐发挥，剪阻力被完全发挥时，土就处于剪切破坏的极限状态，此时剪应力也就到达极限，这个极限值就是土的抗剪强度。第1页/共37页土体抗剪强度不足造成的楼房倒塌。第2页/共37页 土体抗剪强度不足造成的山体滑坡。第3页/共37页1773年CA库伦(Comlomb)根据砂土的试验，将土的抗剪强度表达为滑动面上法向总应力的函数，即 第4页/共37页第5页/共37页第6页/共37页第

2、7页/共37页2cos2231312sin2312312231)2()2(第8页/共37页第9页/共37页第10页/共37页 第11页/共37页 第12页/共37页第13页/共37页第14页/共37页第15页/共37页第16页/共37页第17页/共37页直接剪切仪具有构造简单，操作方使等优点，但它存在若干缺点，主要有： 剪切面限定在上下盒之间的平面，而不是沿土样最薄弱的面剪切破坏； 剪切面上剪应力分布不均匀，土样剪切破坏时先从边缘开始，在边缘发生应力集中现象； 在剪切过程中， 土样剪切面逐渐缩小，而在计算抗剪强度时却是按土样的原截面积计算； 试验时不能严格控制排水条件，不能量测孔隙水压力、在进

3、行不排水剪切时，试件仍有可能排水，特别对于饱和粘性土。 第18页/共37页第19页/共37页第20页/共37页第21页/共37页第22页/共37页第23页/共37页三轴压缩仪的突出优点: 能较为严格地控制排水条件，量测试件中孔隙水压力的变化。此外，试件中的应力状态也比较明确，破裂面是在最弱处，而不象直接剪切仪那样限定在上下盒之间。一般说来，三轴压缩试验的结果比较可靠。 三轴压缩试验的缺点: 是试样的中主应力2 3 。而实际上土体的受力状态未必都属于这类轴对称情况。真三轴仪中的试样可在不同的三个主应力(1 2 3 )作用下进行试验。第24页/共37页无侧限抗压强度试验与三轴仪中进行3 0的不排水

4、剪切试验一样，试验时，将圆柱形试样放在无侧限抗压试验仪中，在不加任何侧向压力的情况下施加垂直压力，直到使试件剪切破坏为止，剪切破坏时试样所能承受的最大轴向压力qu称为无侧限抗压强度。 第25页/共37页根据试验结果，只能作一个极限应力圆 (1 qu、 3 0)，因此对于一般粘性土就难以作出破坏包线。而对于饱和粘性土，根据在三轴不固结不排水试验的结果，其破坏包线近于一条水平线，即u0。这样，如仅为了测定饱和粘性土的不排水抗剪强度就可以以利用构造比较简中的无侧限抗压试验仪代替三轴仪。此时，取u 0则由无侧阻抗比强度试验所得的极限应力圆的水平线就是破坏包线，得： 2uufqc 第26页/共37页第2

5、7页/共37页第28页/共37页第29页/共37页第30页/共37页第31页/共37页有效应力圆与总应力圆直径相等、仅位置不同。两者之间的距离为uf，因为正常固结试样在剪切破坏时产生正的孔隙水压力，故有效应力圆在总应力圆的左方。总应力破坏包线和有效应力破坏包线都通原点，说明未受任何固结压力的土(如泥浆状土)不具有抗剪强度。 总应力破坏包线的倾角以cu表示，一般在1020之间，有效应力破坏包线的倾角称为有效内摩擦角，比 cu大一倍左右。第32页/共37页超固结土的固结不排水总应力破坏包线是一条平缓的曲线，可 近似用直线ab代替，与正常固结破坏包线bc相交。bc的延长线仍通过原点，实用上将abc折

6、线取为一条直线。 固结不排水剪的总应力强度包线可表达为： f = ccu tan cu 固结不排水剪的有效应力强度包线可表达为：f = ctan 由于超固结土在剪切破坏时，产生负孔隙水压力，有效应力圆在总应力圆的右方，正常固结试祥产生正的孔隙水压力，故有效应力圆在总应力圆的左方。 通常 c cu 。第33页/共37页固结排水试验在整个试验过程中，孔隙水压力始终为零，总应力最后全部转化为有效应力，所以总应力圆就是有效应力圆总应力破坏包线就是有效应力破坏包线。 固结排水剪的强度包线可表达为： f = cd tan d 试验证明， cd 、 d与固结不排水试验得到的c、接近，由于固结排水试验所需的时间太长故实用上用c、代替cd 、 d ，但是两者的试验条件是有差别的，固结不排水试验在剪切过程中试样的体积保持不变，而固结排水试验在剪切过程中试样的体积一般发生变化， cd 、 d 略大于c 、。第34页/共37页第35页/共37页已知： 土中某点应力处于极限状态，最小主应力3=200kPa，作用面主法线方向为水平方向，土的抗剪强度指标=24，C=50k