土剪切强度实验

土剪切强度实验第一页，共五十五页，编辑于2023年，星期二土的抗剪强度定律—库仑定律库仑定律(1776年)砂土抗剪强度粘性土抗剪强度00§6-1土的极限平衡条件与破坏理论第二页，共五十五页，编辑于2023年，星期二土的抗剪强度定律—库仑定律库仑定律(1776年)土的抗剪强度表达式砂土:粘性土:土的抗剪强度指标内摩擦角粘聚力5~10030~0粘性土34~26粉细砂42~30砾砂、粗砂、砂

(kPa)

(°)土的类型砂土粘性土§6-1土的极限平衡条件与破坏理论第三页，共五十五页，编辑于2023年，星期二T4T3T2T1§6-1土的极限平衡条件与破坏理论土中一点应力的极限平衡条件摩尔—库仑破坏准则破坏应力圆包线归纳摩尔－库仑理论，可表达为如下三个要点：1、破裂面上，材料的抗剪强度是法向应力的函数：τ=f(σ)2、当法向应力不很大时，抗剪强度可简化为法向应力的函数，即库仑公式:τf=C+σtgΦ3、土单元体中，任一个面上的剪应力大于该面上土的抗剪强度，土单元体即发生破坏，第四页，共五十五页，编辑于2023年，星期二§6-1土的极限平衡条件与破坏理论土中一点应力的极限平衡条件1、无粘性土的极限平衡条件00‘第五页，共五十五页，编辑于2023年，星期二§6-1土的极限平衡条件与破坏理论土中一点应力的极限平衡条件2、粘性土的极限平衡条件

破坏面与破坏面平行第六页，共五十五页，编辑于2023年，星期二已知土单元体实际上所受的应力和土的抗剪强度指标,可以利用极限平衡条件很容易判断该单元是否破坏§6-1土的极限平衡条件与破坏理论土中一点应力的极限平衡条件3、极限平衡条件的应用三种判断方法第七页，共五十五页，编辑于2023年，星期二§6-2土的抗剪强度指标的测定一、土的直剪试验二、土的三轴试验三、土的无侧限抗压强度试验四、土的十字板试验第六章土的抗剪强度与地基承载力第八页，共五十五页，编辑于2023年，星期二§6-2土的抗剪强度指标测定一、土的直剪试验滚珠底座垂直变形测微计加垂直荷载横梁土样下剪力盒上剪力盒剪力盒上盖透水石透水石量力环水平位移测微计推进蜗杆1、仪器设备及试验方法第九页，共五十五页，编辑于2023年，星期二§6-2土的抗剪强度指标测定一、土的直剪试验1、仪器设备及试验方法第十页，共五十五页，编辑于2023年，星期二§6-2土的抗剪强度指标测定一、土的直剪试验2、优缺点优点:仪器简单,操作方便，在一般工程中被广泛采用。缺点:（1）试验中不能控制试件排水，不能测量试验过程中试件内孔隙水压力的变化（2）试验中人为限定上下盒的接触面为剪切面,而不是沿土样最薄弱的面剪切破坏。（3）剪切过程中剪切面上的剪应力分布不均匀,剪切面随剪切位移的增加而减小。第十一页，共五十五页，编辑于2023年，星期二§6-2土的抗剪强度指标测定一、土的直剪试验3、三种不同排水条件的试验（1）快剪（2）固结快剪（3）慢剪适用于透水性小且厚度大的粘土地基上快速施工的工程适用于地基透水性较好，施工速度较慢的工程地基稳定性分析适用于水库水位骤时土坝边坡稳定问题分析，或使用期的地基稳定性问题第十二页，共五十五页，编辑于2023年，星期二§6-2土的抗剪强度指标测定二、土的三轴试验优点:a.能较严格地控制试样的排水条件,能量测试样中的孔隙水压力,以定量地获得土中有效应力的变化情况。b.试样中的应力分布比较均匀,试验成果较直剪试验成果更加可靠、准确。缺点:a.试验仪器较复杂,操作技术要求高,且试样制备也比较麻烦。b.试验是在轴对称情况下进行的,这与一般土体实际受力有所差异。第十三页，共五十五页，编辑于2023年，星期二§6-2土的抗剪强度指标测定二、土的三轴试验试样1、试验设备及试验方法第十四页，共五十五页，编辑于2023年，星期二§6-2土的抗剪强度指标测定二、土的三轴试验2、三种试验方法不固结不排水剪切试验(UU试验)试样有效应力圆总应力圆总应力抗剪强度指标：第十五页，共五十五页，编辑于2023年，星期二§6-2土的抗剪强度指标测定二、土的三轴试验2、三种试验方法不固结不排水剪切试验(UU试验)第十六页，共五十五页，编辑于2023年，星期二§6-2土的抗剪强度指标测定二、土的三轴试验2、三种试验方法固结不排水剪切试验(CU试验)试样总应力圆有效应力圆第十七页，共五十五页，编辑于2023年，星期二正常固结粘土的固结不排水试验§6-2土的抗剪强度指标测定二、土的三轴试验2、三种试验方法固结不排水剪切试验(CU试验)第十八页，共五十五页，编辑于2023年，星期二§6-2土的抗剪强度指标测定二、土的三轴试验2、三种试验方法固结不排水剪切试验(CU试验)超固结粘土的固结不排水试验第十九页，共五十五页，编辑于2023年，星期二无粘土的固结排水试验§6-2土的抗剪强度指标测定二、土的三轴试验2、三种试验方法固结排水剪切试验(CD试验)试样0第二十页，共五十五页，编辑于2023年，星期二粘土的固结排水试验§6-2土的抗剪强度指标测定二、土的三轴试验2、三种试验方法固结排水剪切试验(CD试验)试样0第二十一页，共五十五页，编辑于2023年，星期二§6-2土的抗剪强度指标测定二、土的三轴试验2、三种试验方法（总应力）UU三种剪切试验方法结果比较第二十二页，共五十五页，编辑于2023年，星期二§6-2土的抗剪强度指标测定三、无侧限抗压强度试验0第二十三页，共五十五页，编辑于2023年，星期二§6-2土的抗剪强度指标测定一、十字板剪切试验深度可达30m0.75m第二十四页，共五十五页，编辑于2023年，星期二

影响土体抗剪强度的因素1）土的性质2）土的结构3）应力历史4）加荷条件5）土的各向异性6）时间因素组分天然密度原始孔隙比含水量反映在剪切过程中的扰动加荷荷载加荷速率应力路径土结构的各向异性施加应力的各向异性边界条件的各向异性第六章土的抗剪强度与地基承载力第二十五页，共五十五页，编辑于2023年，星期二§6－3应力历史、应力路径与抗剪强度的关系第六章土的抗剪强度与地基承载力一、土的应力历史对抗剪强度的影响二、土的应力路经与抗剪强度的关系第二十六页，共五十五页，编辑于2023年，星期二32154ep1’5’4’3’2’一、土的应力历史对抗剪强度的影响土体受荷载作用后,土的孔隙比、含水量、土粒的相互位置等均会发生变化,从而影响土的抗剪强度特征§6-3土的应力历史、应力路径与抗剪强度的关系第二十七页，共五十五页，编辑于2023年，星期二BDCA应力路径二、土的应力路径与抗剪强度的关系DCBA1、应力路径概念应力路径是指土体受荷载作用过程中，其应力状态变化过程在应力坐标图上的轨迹线§6-3土的应力历史、应力路径与抗剪强度的关系第二十八页，共五十五页，编辑于2023年，星期二2、土的应力路径表示方法卸荷应力路径加载应力路径kf最大剪应力破坏线抗剪强度曲线s（破坏主应力线）§6-3土的应力历史、应力路径与抗剪强度的关系第二十九页，共五十五页，编辑于2023年，星期二2、土的应力路径表示方法Kf线与S线之间关系ΔDO1T中，ΔDO1B中，∵O1B=O1T∴由于oDTacBo1第三十页，共五十五页，编辑于2023年，星期二BDCADCBA总应力路径和有效应力路径ADD’总应力路径有效应力路径三轴固结不排水试验最大剪应力破坏线（破坏主应力线）用有效应力法绘制的最大剪应力破坏线（破坏主应力线）求Φ’c’用总应力法绘制最大剪应力破坏线（破坏主应力线）求Φ,c二、土的应力路径表示方法第三十一页，共五十五页，编辑于2023年，星期二3、应力路径应用举例§6-3土的应力历史、应力路径与抗剪强度的关系土体五种不同加载条件的排水剪切有效应力路径AHE加载和卸载第三十二页，共五十五页，编辑于2023年，星期二3、应力路径应用举例§6-3土的应力历史、应力路径与抗剪强度的关系土体五种不同加载条件的排水剪切有效应力路径AG周压卸载、轴压加载第三十三页，共五十五页，编辑于2023年，星期二A3、应力路径应用举例§6-3土的应力历史、应力路径与抗剪强度的关系土体五种不同加载条件的排水剪切有效应力路径等向压退压L第三十四页，共五十五页，编辑于2023年，星期二3、应力路径应用举例§6-3土的应力历史、应力路径与抗剪强度的关系土体五种不同加载条件的排水剪切有效应力路径等向压缩AF第三十五页，共五十五页，编辑于2023年，星期二LEG0HF如果应力路径与最大剪应力破坏线Kf相交，土体将产生剪切破坏应力路径不同,土体破坏时剪切面上的抗剪强度值是不同的3、应力路径应用举例土体五种不同加载条件的排水剪切有效应力路径A§6-3土的应力历史、应力路径与抗剪强度的关系第三十六页，共五十五页，编辑于2023年，星期二一、地基承载力概念

建筑物荷载通过基础作用于地基，对地基提出两个方面的要求1.变形要求建筑物基础在荷载作用下产生最大沉降量或沉降差，应该在该建筑物所允许的范围内

2.稳定要求建筑物的基底压力，应该在地基所允许的承载能力之内

地基承载力：地基所能承受荷载的能力§6-4地基破坏过程与确定地基承载力的原理第三十七页，共五十五页，编辑于2023年，星期二§6-4地基破坏过程与确定地基承载力的原理二、地基变形的三个阶段（1）压密阶段（2）局部塑性变形阶段（3）整体剪切破坏阶段第三十八页，共五十五页，编辑于2023年，星期二三、地基破坏形式(三种基本情况)冲切破坏局部剪切破坏整体剪切破坏§6-4地基破坏过程与确定地基承载力的原理第三十九页，共五十五页，编辑于2023年，星期二破坏模式的影响因素地基土条件基础条件地基压缩性对破坏模式的影响也会随其它因素的变化而变化。建在密实土层中的基础埋深大或受到瞬时冲击荷载，冲切剪切破坏；建在饱和正常固结粘土上的基础，若地基土在加荷时不发生体积变化，将发生整体剪切破坏；如果加荷很慢，地基土固结，体积变化，则发生刺入破坏§6-4地基破坏过程与确定地基承载力的原理第四十页，共五十五页，编辑于2023年，星期二四、地基的临塑荷载和临界荷载§6-4地基破坏过程与确定地基承载力的原理第四十一页，共五十五页，编辑于2023年，星期二（1）塑性区的发展范围

zzbdq=dpβ0σ1σ3根据弹性理论，地基中任意点由条形均布压力所引起的附加大、小主应力

假定在极限平衡区土的静止侧压力系数K0=1，M点土的自重应力所引起的大小主应力均为(d＋z)M点达到极限平衡状态，大、小主应力满足极限平衡条件M§6-4地基破坏过程与确定地基承载力的原理第四十二页，共五十五页，编辑于2023年，星期二塑性区边界方程塑性区最大深度zmax§6-4地基破坏过程与确定地基承载力的原理第四十三页，共五十五页，编辑于2023年，星期二塑性区边界方程塑性区最大深度zmax（2）临塑荷载pcr和界限荷载当zmax＝0，地基所能承受的基底附加压力为临塑荷载塑性区开展深度在某一范围内所对应的荷载为界限荷载中心荷载偏心荷载§6-4地基破坏过程与确定地基承载力的原理第四十四页，共五十五页，编辑于2023年，星期二ⅠⅡⅢ（1）普朗特尔-雷斯纳极限荷载理论解

ⅡⅢ普朗特假设(1920)极限荷载公式：§6-4地基破坏过程与确定地基承载力的原理五、地基极限承载力第四十五页，共五十五页，编辑于2023年，星期二（1）普朗特尔-雷斯纳极限荷载理论解雷斯纳改进

(1924)极限荷载公式：

§6-4地基破坏过程与确定地基承载力的原理第四十六页，共五十五页，编辑于2023年，星期二（1）普朗特尔-雷斯纳极限荷载理论解卡柯特进一步改进

极限荷载公式：ⅡⅢ§6-4地基破坏过程与确定地基承载力的原理第四十七页，共五十五页，编辑于2023年，星期二

（1）普朗特尔-雷斯纳极限荷载理论解极限承载力公式：ⅡⅢ§6-4地基破坏过程与确定地基承载力的原理第四十八页，共五十五页，编辑于2023年，星期二（2）太沙基的地基承载力理论太沙基假设条件§6-4地基破坏过程与确定地基承载力的原理第四十九页，共五十五页，编辑于2023年，星期二地基承载力公式推导重力:

（2）太沙基的地基承载