第章 土的抗剪强度

第7章土的抗剪强度Chap.7Shearstrengthofsoil土的抗剪强度是指抵抗土体倒塌、滑动的能力。土的抗剪强度可用于分析土体的平衡问题，如：地基承载力、边坡稳定性、挡土墙侧压力等。7.1概述7.2土的抗剪强度理论7.2.1.库伦公式及抗剪强度指标Coulomb(1773):式中：c=土的黏聚力,kPa;=土的内磨擦角，度对于砂土c=0,则公式成为上述公式称为库仑定律(见图7-2)——总应力法土体内的剪应力只能由土的骨架承担，因此，土的抗剪强度应表示为剪切破坏面上的法向有效应力的函数，库伦公式应改写成：——有效应力法返回7.2.2莫尔-库伦强度理论及极限平衡条件1.莫尔-库伦强度理论莫尔提出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就发生破坏，并提出破坏面上的剪应力，即抗剪强度，是该面上法向应力的函数，即：这个函数在坐标中是一条曲线，称为莫尔破坏包线，或称为抗剪强度包线。2.土中某点的应力状态在土体中取一微单元体[图7-4(a)]，设此单元体垂直于纸面方向的长度为1，作用在该单元体上的两个主应力为和，在单元体内与大主应力作用平面成任意角的mn平面上有正应力和剪应力。为了建立与之间的关系，取微棱柱体abc为隔离体[图7-4(b)]，将各力分别在水平和垂直方向投影，根据静力平衡条件得：由材料力学可知，上两式所表示的四个量的关系可由莫尔圆来表示[图7-4(c)]，即在直角坐标系中，按一定比例沿轴截取OB和OC分别表示和，以D为圆心，为直径作一圆，从DC开始逆时针旋转角，使DA线与圆周交于A点，可以证明，A点的横坐标即为斜面mn上的正应力，纵坐标即为剪应力。因此，莫尔圆可以表示土体中一点的应力状态，莫尔圆周上各点的坐标表示该点在相应平面上的正应力和剪应力。返回3.土的极限平衡条件为了建立土的极限平衡条件，将土体中某点的摩尔圆与土的抗剪强度与正应力曲线叠合在一起，这时可能出现三种情况[图7-5]：（1）不相交：说明土中该点的各斜载面的剪应力都小于，土处于弹性平衡状态，土中各点都未发生剪切破坏。（2）相切：切点为A，则土中该点A所代表的斜载面上的剪应力等于抗剪强度，此斜载面处于极限平衡状态。（3）相割：说明土中该点某些斜截面上的剪应力已超过抗剪强度而破坏，实际上这种情况是不可能存在的，因为该点任何方向上的剪应力都不可能超过土的抗剪强度。根据莫尔圆与曲线相切的关系可以建立土的极限平衡条件：返回参照P187图7-6可得：返回7.3土的抗剪强度试验:

7.3.1直接剪切试验

直接剪切试验是对同一土样在不同的压力（应变控制）下进行重复试验(图7-7)，将正应力和对应的剪应力绘制成曲线图，如图7-8表示黏土的试验结果，实验得到的平均值满足下式：返回返回直接偏剪切粒试验绣可分小为快磨剪、贿固结缘瑞快剪柱和慢止剪三掘种方钟法。快剪只：在撒试样废施加霉竖向闯压力刃后，纵立即素快速优施加绢水平属剪应即力使话试样换剪切也破坏淡。固结秒快剪耍：允命许试摘样在怠竖向拣压力买下排怨水，胞待固易结稳平定后跌，再雅快速桶施加轧水平抹剪应邮力使付试样庄剪切动破坏港；慢剪闷：是摊允许仗试样裙在竖烛向压息力下仙排水累，待坐固结贴稳定屯后，连以缓勾慢的暑速率笛施加糟水平辰剪应棵力使洪试样功剪切个破坏葡。直接呢剪切水试验待评价直接施剪切造试验辟对干响燥土商和饱汽和砂祸土来当说，砖是最符简单贪、经勉济的用一种惰剪切爪试验贴，但的它也揉有一协些缺斗点：土样辟不能佛在最粗薄弱禾面破抄坏，确而是闲沿着驼剪切摊盒的忌边界催线破途坏；土样直剪切降面上伶的剪殿应力宋分布佳不均袜匀；在试挡验中馆，破仇坏断丙面的愁面积罢逐渐这减小济，但黎是计邪算剪谈应力撒时还肤采用桑原断仰面的梨面积姨；不能率准确惑计量掠排出座水和趣孔隙掌水,7.瞧3.牵2利三轴访压缩你试验图芒7-屠9三轴它压缩良仪.三轴鸦压缩币仪由早压力火室、偏轴向撇加荷泽系统课、施奖加周定围压母力系李统、吹孔隙施水压信力量庄测系斤统等括组成习，主轿要部凤件压稼力室贸是由硬金属沙上盖风、底果座和乖透明因有机才玻璃马圆筒袭组成患的密棍闭容宋器。缓附属哈设备包括橡击实辰器、判饱和宵器、陶切土纵器、晨分样饮器、息切土段盘和棚对开拍圆膜朴等。需要3~若4个试诊样，舌分别辩在不尘同周催围压拾力下啊进行酱试验馒。试惕样最菜小直康径为35元mm，最副大直陷径为10血1m样m，试坦样高弦度宜购为试妹样直苏径的2~推2.5倍。品对于伪有裂额缝、泽软弱质面和角构造垫面的升试样辜，直滚径宜删大于60咱mm。试样穗的安库装：1.蕉在压篇力室拆底座析上依絮次放培上不身透水栋板、皂试样漂及试牧样帽珠，将境橡皮傻膜套移在试朵样外皱并将卷橡皮骨膜两晋端与塘底座林及试红样帽房诚分别筒扎紧荒；2.丽装上米压力美室罩锦，向拼压力婆室内背注满呢纯水涉，关写排气辰阀，僵压力腥室内啊不应浴有残铅留气榆泡。咳并将惭活塞维对准马测力剧计和燃试样何项部壁；3.关排撕水阀鸣，开颗周围共压力献阀，高施加沿周围沿压力爆，并驻使周突围压室力值潜在整喷个试之验过鄙程中迫保持炎不变用，这滨时试油件内族三个训主应泪力相踩等，刘不产筋生剪腐应力贺。围园压值爬应与阳工程匹的实旺际菏连重相矮适应汤，最盛大一窃级围铜压应鸭与最钥大实妹际荷杰重大斥致相妥等；4.辨转絮动手巩轮通画过传论力杆娱对试退件施里加竖专向压韵力，咳使竖羽向主虾应力兰大于泳水平雄向主抵应力侨，竖坏向主甲应力友增大纪到一类定值保试件已将受当剪而土破坏钩。返回设剪非切破祝坏时付由传足力杆丈加在割试件慰上的述竖向性压应溪力增戒量为装，连则试端件上感的大轨主应俩力为浪，而各小主烘应力跟为网，以渡为狠直径估可画高出一写个极闭限应辽力圆屯，如图7肠-1雷0(忍c)中圆盏A，它用同冲一种校土样犬的若稍干个暮试件予3~罚4个监进行拥试验裂，每肃个试归件施甘加不乳同的封周围据压力适，可辩分别营得出欢剪切页破坏扑时的喘大主陆应力皱，将庄这些睛结果贵绘成礼一组调极限怀应力姨圆，脏如图7炼-1妙0(页c)中圆址A、昏B和宏C。返由于饿这些宏试件倡都剪值切至淹破坏存，根衡据莫躲尔-勉库伦补理论壶，作叉一组达极限柔应力税圆的柴公共班切线简，为雅土的康抗剪允强度溉包线覆，通办常近鸡似取机为一株条直民线，伪该直诉线与城横坐加标的换夹角闯为土阔的内萝摩擦宗角够，腊直线器与纵陡坐标宝的截徐距为释土的吊粘聚净力c聚。三轴朝试验侍中如结果打桂开孔协隙水益压力郑阀，炕并调耕整零夫位指程示器神的水粒银面蕉保持屈原位镜，则械可读够出孔坡隙水衬压力塌值。返回三轴定试验拼的类则型:1.风Un烂co愧ns申ol竭id融at皇ed屈-u谷nd寨ra忧in礼ed保t垮es奋t葱or筛u谅nd茄ra辈in捆ed涂t宝es奔t嘉(U迅U杯te饺st随)：试割样在凡施加厕周围炭压力疤和随旦后施炭加竖惭向压良力直禽至剪货切破跳坏整昼个过博程中缝都不青允许斗排水乡丰，试罪验自凉始至琴终关排闭排易水阀稍门。诉有效年应力德圆只混有一洽个，果只能汉测不坦排水鼻抗剪典强度爪：段；2.画C宣on尚so坚li受da绕te桐d-柏un筹dr窝ai乔ne江d泛te你st递(历CU贸t牙es雀t)鬼：试样重在施叶加周呆围压哭力时秋打开偶排水热阀门叔，允态许排辉水固挠结，情待固践结稳铺定后太关闭鸡排水选阀门旦，再镇施加最竖向通压力谢使试暑样在钢不排茫水条行件下税剪切菊破坏巡寿：3.士C访on窑so幸li神da隔te处d-先dr下ai兰ne酿d采te己st佛o菌r刘dr拴ai闷ne完d镰te针st卧(柔CD层t样es藏t)硬：试样绘在施队加周谣围压她力时叼打开敢排水腹阀门循，允圾许排饰水固严结，乌待固蹦结稳切定，卸再在销排水烛条件访下施范加竖纺向压另力使搬试样谣至试俭件发梁生剪曾切破缝坏，荒剪喉切速隔度慢技。三轴泄压缩缎试验启可以餐严格顿控制旋排水逃条件凯下，肆可以故量测断试件姜中孔炮隙水引压力霜的变炮化，蹲试件槽中的毯应力倍状态浴也比宵较明馅确，委破裂共面在搅最弱税处，幻玉它的码缺点峡是两帆个方枕向的政主应舞力相听等，塌与土酸体实版际情摇况不蚀相符卖合，旧真三舟轴仪御解决挠了这盟个问登题。7.声3.钻3.登无好侧限云抗压篇强度鞠试验用于处测定队饱和略粘性金土的帝不排桶水抗饲剪强触度。7.份3.挺4.扒十涝字板誉剪切乞试验用于迫取样讽困难晶的饱狐和软涛粘土幕，试氏验对土的急结构捧扰动消小，摔可以匙测出cu，即词不排水嚷抗剪撕强度态。7.于5械饱和列黏性粪土的宏抗剪舒强度7.花5.牲1户不排首水抗穷剪强织度不排济水试左验是参在施父加周者围压忘力和舅轴向柄压力桨直至巧剪切直破坏李的整灶个试圣验过紫程中后都不颗允许非排水遥，试泳验结批果如图7舒-1死5。图且三个琴实线修半圆钉A、侵B、久C分封别表笋示三威个试均件在名不同炒的围忠压作驻用下笨破坏授时的畜总应平力圆享，虚鞋线是驰有效打应力讯圆。丙从图抓中可踩知，粗虽然亲三个骑试件范的围爱压不哄同，挪但破粗坏时闲的主授应力粘差相茫等，规在万图上腊表现戚出三皆个总杰应力陆圆直甚径相耐同，匙因此辜破坏捎包线翁是一怖条水设平线哪，即智：式中佩：隶不臂排水培内摩错擦角才，度胳；为散不排瞧水黏消聚力抛，k家Pa返回7.祥5.则2毕固部结不伍排水蓄抗剪秒强度这是霞三轴喜试验钞最常鹅用的旱类型顽。(图动7-市17)要区退别试磁样是俱正常榜固结北，还枝是超挨固结主应拘力可筝计算堡为：破坏诱时的荣大主乘应力聋(揪有效抗):破坏娃时的昼小主捉应力岸(富有效肺):式中昆：碑为孔勿隙水翼压力联立膜上述温两式涨有：即有神效应帐力与防总应排力圆差的直季径相亩同，吊位置员不同筝，相肾差总剪孕应力盈：式中趋：挨为境总应顶力；依为固腹结不告排水摧抗剪形强度有效慕应力伍莫尔锐圆方砍程为贞：返回例7洪-1有一向饱和惩砂土普，先限在6楼0k住Pa若的围哲压下短固结靠，然疾后在性不排捷水的匹情况揉下轴庄向加穷压，聚当轴绩向应辣力为壶50束kP超a时饿，试搭样破苍坏，扑此时狡的孔粪隙水尾压力读为4转1.柜35钓kP躺a。扯试求柄：1.质固揉结不克排水候内摩裁擦角轧；2.麻排浴水剪衰切内弦摩擦装角理。解：(见例7考-1顾图)1.胸求破坏惧时,温=冰6主0得kP称a=6养0+匠50丹=旨1例10埋k间Pa即,2.画求,厌即,例7头-1陕图返回Ex俊am投pl既e阿7-辱2A耀co痛ns猎ol概id赠at粗ed脂-d躬ra砌in尺ed岔t裳ri珠ax够ia办l换te缺st兰w山as衣c酬on捆du套ct午ed群o宿n从a匹no凳rm堤al垮ly让c日on阿so险li星da蓝te再d参cl筑ay吗.欲Th威e沿re中su好lt公s共ar诊e洗as傅f冻ol售lo忧ws匀:=标27联6吐kN勺/m2;开=轿2透76结kN搞/m2De轨te故rm搅in堡e:a.杜T华he帅a兔ng搁le麻o喂f驴fr抽ic队ti冈on芦.b.必T谊he红a字ng疼le贩th偶at薄t食he益f眠ai逆lu翁re挪p盗la安ne态m举ak冒es哀w骡it吓h所th恋e舟ma择jo娱r防pr毅in纪ci该pa俱l蓝pl做an气e.C.葵T解he扎n闸or拥ma挡l办st海re好ss丢an东d记sh辞ea台r席st刮re伙ss康on笨t默he撑f笨ai差lu吴re研p缠la怠ne塔.(Fi雀gu仆re)Fi汉gu壮re仓o键f关ex龟am赠pl跨e扭7-册2返回So塘lu棋ti罪onFo零r帝no膛rm明al挑ly亿c蚁on蔑so绑li夜da俯te键d劝so间il竹,静th亭e匪fa类il插ur恋e娱en厘ve率lo谁pe遗e末qu晚at扫io似n泳is挤,Fo犁r饰th趋etr参ia誉xi策alte铃st布,管th陡e哨ef扔fe尼ct安iv听e帜ma络jo朗r暮an牧d右mi窜no而r役pr没in校ci泥pa嫁l糟st艘re叮ss呢es言a反t辱fa句il材ur姿e屠ar嫂e森as梢f陕ol货lo呼ws林:,Pa纲rt猴a茅:Th狗e法Mo派hr楼's胳c葡ir布cl恼e暮an弦d岩th毁e兼fa弱il俘ur绿e霉en摸ve厨lo泼pe祸a押re渣s坚ho犹wn胆i脏nFi圾gu帆re,剥fr惩om培w明hi耽ch,森or与,Pa著rt次b(Fi未gu旗re)Pa避rt借c,怨an央d,Su菠bs赵ti街tu桃ti淡ng赶t悉he斩v店al爬ue老s钻=捡5婆52笛k名N/述m2,扇=抗2壮76纵k客N/社m2,桥an凉d魄=轧5骡4.蛾73坝°塘in卸t婚he键p孕re碌ce驻di佛ng续e照qu慨at应io次ns因w荣e摔ge岩t,Ex哄am禽pl在e港7-葵3Fo箩r姻th协e杏tr讯ia律xi销al筐t犹es转t留de随sc赵ri鞋be妹d辈in奇E帜xa常mp责le昌7天-2锡:a.谨D屑et荒er峰mi沙ne添t痕he少e局ff碗ec妖ti缴ve摔n淘or因ma此l肝st宜re泥ss备o逼n签th率e飞pl型an受e画of裤m椅ax付im担um上s狗he核ar灵s贿tr好es竖s.b.捉E丛xp育la终in应w陵hy款t张he蛋s同he君ar沙f躬ai盘lu户re秩t阶oo芬k觉pl蔽ac筑e燥al文on硬g滤a糊pl点an搜e熄wi凶th着=机54顶.7章3°膨a形nd寻n粮ot爷a碎lo争ng促t壤he甜p塞la毅ne驾o粒f钱ma债xi悦mu挂m志sh亡ea宵r真st仇re牺ss浇.So崖lu车ti屿onPa贤rt白aTh圈e自ma跨xi陷mu恭m调sh搁ea淡r录st榨re层ss充w嫁il候l甲oc觉cu护r懒on伞t奶he脾p戒la白ne密w脾it预h桂=返45只°.Pa经rt悬bTh骂e饱sh虏ea弱r市st集re复ss短t漆ha佩t丸wi铺ll裁c裙au无se僵f校ai竖lu细re毕a俗lo询ng调t妄he犹p其la克ne迁w支it勿h=近45倍°傍