powerpoint下载-青岛理工大学土力学原理精品课程

1、第六章土的抗剪强度6.1概概述6.2土土的抗剪剪强度理理论6.3土土的抗剪剪强度测测定试验验6.4饱和粘性性土的抗抗剪强度度6.5无粘性土土的抗剪剪强度本章主要要内容：土工结构构物或地地基土渗透问题变形问题题强度问题渗透特性变形特性性强度特性6.1概述1.碎散性：强度不是是颗粒矿矿物本身身的强度度，而是是颗粒间间相互作作用主要是是抗剪强强度与剪剪切破坏坏，颗粒粒间粘聚聚力与摩摩擦力；2.三相相体系：三相承受受与传递递荷载有效效应力原原理；3.自然然变异性性：土的强度度的结构构性与复复杂性。一、土的的抗剪强强度二、土的的强度特特点：基坑支护护1.挡土土结构物物的破坏坏三、工程程中土体体的破坏坏类

2、型挡土墙滑裂面平移滑动动2.各种种类型的的滑坡崩塌旋转滑动动流滑地基p3.地基基的破坏坏土压力边坡稳定定地基承载载力挡土结构构物破坏坏各种类型型的滑坡坡地基的破破坏一、直剪剪试验和和库仑公公式二、土的的强度机机理三、摩尔尔-库仑仑强度理理论6.2 土的的抗剪强强度理论论本节主要要内容：一、直剪剪试验和和库仑公公式直剪试验验库仑（1776）施加（=P/A）量测（=T/A）上盒下盒PSTA试验原理理Occ粘聚力内摩擦角角 = 100KPaS = 200KPa = 300KPa库仑公式式：f：土的抗剪剪强度tg：摩擦强度度-正比比于压力力c：粘聚强度度-与所所受压力力无关强度指标标NT= NT二、土

3、的的强度的的机理1.摩擦擦强度tg（1）滑滑动摩擦擦（2）咬合摩擦擦引起的的剪胀（3）颗颗粒的破破碎与重重排列NT滑动摩擦颗粒破碎与重排列咬合摩擦引起的剪胀密度（e,粒径级配配（Cu, Cc）颗粒的矿矿物成分分：对于：砂土粘性土土；高岭石伊里石石蒙特特石粒径的形形状（颗颗粒的棱棱角与长长宽比）在其他条条件相同同时：对于砂土土，颗粒粒的棱角角提高了了内摩擦擦角对于碎石石土，颗颗粒的棱棱角可能能降低其其内摩擦擦角影响土的的摩擦强强度的主主要因素素：粘聚强度度机理粘聚强度度影响因因素2.凝聚聚强度静电引力力（库仑仑力）范德华力力颗粒间胶胶结假粘聚力力（毛细细力等）地质历史史粘土颗粒粒矿物成成分密度离

4、子价与与离子浓浓度三、摩尔尔-库仑仑强度理理论1.库库仑公式式2.应应力状态态与摩尔尔圆3.极极限平衡衡应力状状态4.摩摩尔-库库仑强度度理论5.破破坏判断断方法6.滑滑裂面的的位置c粘聚力内摩擦角角f：土的抗剪剪强度tg：摩擦强度度-正比比于压力力c：粘聚强度度-与所所受压力力无关1.库仑仑公式c无粘性土土粘性土抗剪强度度曲线砂土：粘性土：库仑（Coulomb）公式c:土的粘聚聚力:土的内摩摩擦角莫尔库库仑强度度理论（1）在在一定的的应力范范围内，可以用用线性函函数近似似f=c+tg（2）某土单元元的任一一个平面面上=f，该单元就就达到了了极限平平衡应力力状态331131dlcosdlsin

5、2、土中中一点的的应力状状态Oz+zx-xzx213rR3.应应力莫尔尔圆圆心：半径：莫尔圆：代表一一个土单单元的应应力状态态；圆周周上一点点代表一一个面上上的两个个应力与不同状态态时的摩摩尔圆4.极极限平衡衡应力状状态极限平衡衡应力状状态：有一面上上的应力力状态达达到=f土的强度度包线：所有达到到极限平平衡状态态的莫尔尔园的公公切线。ff与破坏包包线相交交：有一些平平面上的的应力超超过强度度；不可可能发生生。强度包线线以内：任何一个个面上的一对对应力与 都没没有达到破坏包包线，不不破坏；与破坏包包线相切切：有一个面面上的应应力达到到破坏；莫尔-库库仑强度度理论表表达式极限平平衡条件件1f3O

6、c11f破坏状态态Oc1f3115.破破坏判断断方法3= 常数数：判别对象象：土体体微小单单元（一一点）根据应力力状态计计算出大大小主应应力1、3，由3计算1f，比较1与1f33f弹性平衡衡状态3=3f极限平衡衡状态3安全状态=极限平衡衡状态不可能状态Oc(1+ 3)/2= 常数数：圆心心保持不不变根据应力力状态计计算出大大小主应应力13，由1、3计算，与比较31f45/2Oc1f3226.滑滑裂面的的位置与大主应应力面夹夹角：=45 +/2图中虚线线所指位置为滑滑裂面一、室内内试验二、野外外试验6.3 抗剪剪强度测测定试验验直剪试验验、三轴轴试验等等制样（重重塑土）或现场场取样缺点：扰扰动优

7、点：应应力条件件清楚，易重复复十字板扭扭剪试验验、旁压压试验等等原位试验验缺点：应应力条件件不易掌掌握优点：原原状土的的原位强强度PSTA = 100KPaS = 200KPa = 300KPaOc一、室内内试验1.直直剪试验验通过控制制剪切速速率来近近似模拟拟排水条条件3.快快剪施加正应应力后立立即剪切切3-5分钟内内剪切破破坏1.固固结慢剪剪：施加正应应力-充充分固结结慢慢施施加剪应应力-小小于0.02mm/分，以保保证无超超静孔压压2.固固结快剪剪施加正应应力-充充分固结结在3-5分钟钟内剪切切破坏设备简单单，操作作方便结果便于于整理测试时间间短试样应力力状态复复杂应变不均均匀不能控制制

8、排水条条件剪切面固固定优点缺点直接剪切切试验土的剪切切试验方方法抗剪强度度曲线试样压力室压力水排水管阀门轴向加压压杆有机玻璃璃罩橡皮膜透水石顶帽2.三三轴试验验（1）试试样应力力特点与与试验方方法（2）强强度包线线（3）试试验类型型（4）优优缺点应变控制制式三轴轴仪：压压力室，加压系系统，量量测系统统组成应力控制制式三轴轴仪试验步骤骤:1.装样样2.施加加周围压压力3.施加加竖向压压力 3 3 3 3 3 3三轴剪切切试验方法：首先试样样施加静静水压力力室压压（围压压）1=2=3；然后通过过活塞杆杆施加的的是应力力差1=1-3。（1）试试样应力力特点与与试验方方法：特点：试样是轴轴对称应应力状

9、态态。垂直直应力z一般是大大主应力力；径向向与切向向应力总总是相等等r=，亦即1=z；2=3=r强度包线(1-)fc (1-)f11- 31=15%分别作围围压为100kPa、200kPa、300kPa的三轴试试验，得得到破坏坏时相应应的（1-)f绘制三个个破坏状状态的应应力摩尔尔圆，画画出它们们的公切切线强度包包线，得得到强度度指标c与（2）强强度包线线固结排水水试验（CD试验）1 打开开排水阀阀门，施加围压压后充分固固结，超超静孔隙隙水压力力完全消消散；2 打开开排水阀阀门，慢慢慢施加加轴向应应力差以便充分分排水，避免产产生超静静孔压固结不排排水试验验（CU试验）1 打开开排水阀阀门，施加

10、围压压后充分固固结，超超静孔隙隙水压力力完全消消散；2关关闭排水水阀门，很快剪剪切破坏坏，在施施加轴向向应力差差过程中不不排水不固结不不排水试试验（UU试验）1关关闭排水水阀门，围压下不固结结；2关关闭排水水阀门，很快剪剪切破坏坏，在施施加轴向向应力差差过程中不不排水cd、dccu、cucu 、u（3）试试验类型型固结排水水试验（CD试验）ConsolidatedDrainedTriaxialtest(CD)抗剪强度度指标：cdd（c）固结不排排水试验验（CU试验）ConsolidatedUndrainedTriaxialtest(CU)抗剪强度度指标：ccucu不固结不不排水试试验（UU试验

11、）UnconsolidatedUndrainedTriaxialtest(UU)抗剪强度度指标：cuu（cuuuu）试验类型型汇总优点：1应力状态态和应力力路径明明确；2排水条件件清楚，可控制制；3破坏面不不是人为为固定的的；4试验单元元体试验验缺点：设备相对对复杂，现场无无法试验验说明：30即即为无侧限抗抗压强度度试验（4）优优点和缺缺点二、野外外试验十字板剪剪切试验验一般适用用于测定定软粘土土的不排排水强度度指标；钻孔到指指定的土土层，插插入十字字形的探探头；通过施加加的扭矩矩计算土土的抗剪剪强度时M1HDM2无侧限抗抗压强度度试验强度指标标：6.4饱和粘性性土的抗抗剪强度度粘聚力c内摩擦

12、角角 强度指标标的分类类：按照分析析方法，可分为为总应力力强度指指标与有有效应力力强度指指标；按照试验验方法，可分为为直剪强强度指标标与三轴轴试验强强度指标标；按照应力力应变状状态，可可分为峰峰值强度度指标与与残余强强度指标标。一.总总应力指指标与有有效应力力指标二.三三轴试验验强度指指标三.土土的强度度指标的的工程应应用本节主要要内容：一、总应应力指标标与有效效应力指指标1.两种强度度指标的的比较2.有效应力力、总应应力强度度包线1.两两种强度度指标的的比较土的抗剪剪强度的的有效应力力指标c, =c+ tg=-u符合土的的破坏机机理，但但有时孔孔隙水压压力u无法确定定土的抗剪剪强度的的总应力

13、指指标c, =c +tg便于应用用,但u不能产生生抗剪强强度，不不符合强强度机理理强度指标标抗剪强度度简单评价价二、饱和和粘性土土的抗剪剪强度1、不固固结不排排水抗剪剪强度2、固结结不排水水抗剪强强度3、固结结排水抗抗剪强度度凡是可以以确定（测量、计算）孔隙水水压力u的情况，都应当当使用有有效应力力指标c，有效应力力指标与与总应力力指标三、土的的强度指指标的工工程应用用砂土：c,三轴排水水试验指指标与直直剪试验验指标（直剪试试验得到到的指标标偏大）粘土：有效应力力指标：固结排排水、固固结不排排水总应力指指标：三三轴固结结不排水水、不排排水;直剪固结结快剪、快剪三轴试验验指标与与直剪试试验指标标饱和松砂砂在振动动情况下下孔压急急剧升高高在瞬间砂砂土呈液液态时间T孔压U6.5砂土的振振动液化化