某著名大学土力学教学课件第六章 土的抗剪强度

第六章土的抗剪强度第一节概述一、概念土的抗剪强度指土体抵抗剪切破坏的极限能力，其数值等于剪切破坏时滑动面上的剪应力。土体破坏时的应力组合关系称为破坏准则。二、土的抗剪强度机理1、摩擦强度（摩擦力）包括滑动摩擦和咬合摩擦滑动摩擦由颗粒间接触面粗糙不平所引起。咬合摩擦是指相邻颗粒对于相对移动的约束作用。摩擦强度的影响因素有：颗粒形状、矿物成分、

粒径级配、密度等。2、粘聚强度（粘聚力）取决于土粒间的各种胶结作用和静电引力。第二节土的抗剪强度理论一、屈服与破坏产生塑性变形的现象称为屈服。开始引起屈服的应力状态称为

屈服条件。屈服点对应的应力为屈服应力。与理想塑性材料不同，土的塑性应变增加了土对继续变形的阻力，屈服点位置随应力增加而提高。这种现象称为应变硬化（加工硬化）。到达峰值点后，随应变继续增大应力反而下降，强度随应变增加而降低，称为应变软化（加工软化。）相当于峰值点的强度称为峰值强度。相当于应变很大、应力衰减至恒定值时的强度称为残余强度。不论是峰值强度还是残余强度，都不是一个固定不变的数值，而是与土的应力状态有关。这是土区别于其它材料的重要特点之一。二、库伦（Coulomb）公式（1773）砂土:τf=σtg

粘性土:τf=c+σtg

式中：c和φ为抗剪强度指标(抗剪强度参数)c-土的粘聚力-土的内摩擦角用有效应力表达τf=c´+σ´tgφ´=c´+（σ-u）tgφ´三、莫尔-库伦强度理论（1910）莫尔认为材料的破坏是剪切破坏，当任一平面上的剪应力等于材料的抗剪强度时该点破坏，并提出破坏面上的剪应力是该面上法向应力的函数，即这个函数在f—坐标中是一条曲线，称为莫尔包线（或称为抗剪强度包线）极限平衡状态：土单元体中某一个面上的τ=τf的临界状态。极限平衡条件：土体中某点处于极限平衡状态时的应力条件。（τ=τf，土的剪切破坏条件）=fM（一）土中一点的应力状态抗剪强度包线与莫尔应力圆之间的关系有三种：（1）整个莫尔圆位于抗剪强度包线的下方（2）莫尔圆与抗剪强度包线相切（切点为A）（3）莫尔圆与抗剪强度包线相割

Ac莫尔圆与抗剪强度之间的关系（二）莫尔—库伦破坏准则根据Mohr-Coulomb破坏理论，破坏时的Mohr应力圆必定与破坏包线相切。切点所代表的平面满足τ=τf的条件，该点处于极限平衡状态。（三）Mohr-Coulomb破坏理论的要点①剪切破裂面上，土体的抗剪强度是法向应力的函数τf=f（σ）②当法向应力不大时，该函数可以简化为线性函数关系，用Coulomb公式来表示τf=c+σtgφ③土单元体的任何一个面上τ=τf时，就会发生剪切破坏。此时土单元体的应力状态满足极限平衡条件。四极限平衡条件的应用已知土内一点M的主应力σ1m和σ3m,以及土的内摩擦角C、φ，可以判断该点土体是否破坏。31m1m3m311m3m311m3mc0第三节土的抗剪强度试验方法一、直剪试验应变控制式和应力控制式峰值强度与残余强度直剪试验根据排水条件可分为：快剪、固结快剪和慢剪．优点：直接剪切仪构造简单，操作方便等缺点：①限定的剪切面；②剪切面上剪应力分布不均匀；③在计算抗剪强度时按土样的原截面积计算的；④试验时不能严格控制排水条件，不能量测孔隙水压力。二、三轴试验333331=3+11=3+1三轴湾试验料原理按剪夜切前亚的固换结程恼度和悼剪切爷过程钱中的愁排水些条件欧三轴积试验漆可分岭为三谁种类厌型：1、不托固结寇不排备水试便验（UU）2、固结挥不排悉水试思验（CU）3、固结谨排水意试验物（CD）三轴测试验织类型三轴嫌压缩股实验烂优缺池点优点趁：（1）可缺严格挤控制召排水揉条件（2）可钳量测材孔隙代水压扑力（3）破预裂面拼在最赛软弱宗处缺点竖：（1）2=3，轴拜对称（2）实储验比而较复璃杂三、闪真三吧轴试狐验四、坐无侧夕限抗究压强倡度试谅验试验努时围遗压σ3=0（无乖侧限习），试样袍在轴危向压援力下识产生板剪切孩破坏愚。破坏妖时的横轴向驱压力停称为无侧帖限抗润压强根度，以驶qu表示扯。五、辜十字订板剪顾切试跨验第四酱节纹饱和绑粘性到土的脸抗剪问强度一、安不固标结不愤排水恨抗剪补强度二、闷固结治不排性水抗纵剪强浮度0点说浴明未品受任粒何固是结压梨力的孝土，恳它不具中有抗剪馅强度涛。有效扯应力犬圆直愈径与箩总应崇力圆浓直径饼相等叠。三、蓄固结寸排水帜抗剪枕强度在整盈个试过验过叉程中辱，孔隙彩水压巾力始象终为暑0，总限应力删等于舅有效忘应力敲，所翅以总羊应力乳圆就膜是有腥效应光力圆突，总坛应力袜破坏唱包线拴就是皱有效椒应力迷破坏稼包线桌。四、移抗剪污强度快指标丘的选廊择粘性春土的干抗剪蚂强度香与剪阿切条脆件、痰试验辞条件丘、试争验方降法等谨有关证，总应郊力分皮析法奶用总菊应力警抗剪辰强度菊；有霞效应栏力分慨析法胁用有共效应球力抗赴剪强璃度。例6绢-2一饱务和粘籍性土劲试样认在三修轴仪猜中进须行固毛结不新排水比实验洽，施傻加周六围压搜力3=2爷00哗kP及a，爷试件禁破坏轿时主帜应力罪差1-3=2岛80裳kP叼a，烦测得尘孔隙仪水压挨力uf=1志80测kP忽a，抖整理创实验披得c’=8夹0k翠Pa塑,’=2沃4°，试甚求破脆坏面微上的泪法向征应力秘