《土力学与地基基础》教案 教学设计 第11次 剪切

福建船政交通职业学院教案NO.11教师姓名盛海洋授课班级21城轨1授课形式讲授授课日期2023年4月1日第6周授课时数2章节名称课题3挡土墙土压力计算6.1土的抗剪强度与极限平衡条件

6.2抗剪强度指标的测定6.3地基承载力的确定教学目的掌握土体强度的概念，认识实践中土体强度方面的问题，了解直接剪切实验的试验目的，过程及如何确定土的抗剪强度，认识不同实验条件下的三种直剪试验方法。认识地基变形破坏的过程，掌握求解地基容许承载力的三个途径，重点掌握用规范法求解。教学重点掌握土体强度的概念，了解直接剪切实验的试验目的，过程及如何确定土的抗剪强度，认识不同实验条件下的三种直剪试验方法。采用理论公式法及设计规范法确定地基容许承载力。教学难点不同实验条件下的三种直剪试验方法。理论公式法、设计规范法。更新补充删节内容补充地基强度破坏的工程实例。教学媒体板书课后分析复习旧课，导入新课：（时间）10’土中水的渗透性，达西定律及渗透系数测定方法：常水头试验、变水头试验、现场抽水试验。渗透力与渗透变形。教学过程（时间）100’教学提示课题3挡土墙土压力计算

6.1土的抗剪强度与极限平衡条件土的强度概念1、土的强度（抗剪强度）2、土的抗剪强度的指标：内摩擦角φ和粘聚力C。土体强度的工程意义与强度有关的工程问题：A土作为材料构成的土工构筑物的稳定问题B土作为工程构筑物的环境问题及土压力问题C土作为建筑物地基的承载力问题工程实例：一、莫尔——库仑强度理论库伦公式：τf=σtgφ无粘性土τf=C+σtgφ粘性土二、土的极限平衡理论τ<τf安全（稳定状态）τ=τf临界状态（极限平衡状态）τ>τf破坏状态1、土体中任意点的应力状态2、土的极限平衡条件6.2抗剪强度指标的测定抗剪强度测定方法室内：直剪试验，无侧限抗压强度试验，三轴压缩试验。室外：十字板剪切试验和大型直接剪切试验。1、直接剪切试验（粘性土：τf=C+σtgφ）1）快剪：加σ后立即加τ，3～5minut剪坏，模拟不排水剪切；2）固结快剪：加σ固结稳定后，快速加τ使土样剪坏；3）慢剪：加σ固结稳定后，慢速加τ使土样剪坏。2、三轴试验

1）三轴试验基本原理2）三轴试验方法：ＵＵ试验CU试验CD试验3、无侧限抗压强度试验6.3地基承载力的确定1、地基容许承载力：是指在保证建筑物安全、可靠，并符合正常使用要求的前提下，地基土在面积上所能承受荷载的能力。用荷载强度表示。[σ]2、地基变形分为三个阶段：压密阶段：P-S曲线o-a段，呈直线分布弹性平衡阶段，不存在剪切变形局部剪切阶段：P-S曲线a-k段，呈曲线分布地基边缘出现塑性变形区破坏阶段：呈竖直向下直线分布,建筑物整体失去稳定发生倾倒事故。3、临塑荷载Pa：指在外荷载作用下，地基中刚开始出现塑性变形（即局部剪切破坏时）基础底面单位面积上所承受的荷载。4、临界荷载：当地基中塑性变形区最大深度为zmax=1/4b，（中心荷载基础）与此相应的基础底面压力5、极限荷载PK：指地基在外荷载作用下产生的应力达到极限平衡时的荷载。6、地基容许承载力求解的四条途径：理论公式、规范公式、实验成果、经验。一、地基承载力的理论公式：临塑荷载 Pa=Nqrh+NcCNq、Nb、Nc查P44表3-1临界荷载 P1/4=Nbrb+Nqrh+NcC极限荷载 PK=Nbrb+Nqrh+NcCNq、Nb、Nc查P45表3-2地基容许承载力取三者中较小者，K为安全系数二、按桥涵地基与基础设计规范确定地基容许承载力1、确定地基土的类别与土的物理状态指标 粘性土：Il、e 砂性土：Dr2、地基土基本容许承载力［σ0］：适用于b≤2，h≤3，按持力层土类查表求得。3、计算修正后的地基容许承载力［σ］：b＞2m，h＞3m，且h/b≤4时[σ]=[σ0]+kγ1（b-2）+k2γ2（h-3）+10hWkPa [σ0］——按表3-3~表3~11查得的地基基本容许承载力，Kpab——基础底面宽度（或直径）当b＞10时，按b=10m，当b＜2m时，取b=2mh——基础埋置深度，h＜3m时，取h=3m无冲刷从天然地面或河床底面算起；有冲刷从一般冲刷线算起r1——基底下持力层土的天然容重，KN/m3，如果持力层在水面以下，且为透水性土层时，应按r’浮容重计算。r2———基底以上土的容重，KN/m3，对于水面以上的用天然容重，对于水面以下的土：当持力层不透水时，不论基底以上的土是否透水一律用饱和容重rf当持力层土透水，则一律用浮容重计算当基底以上由多层土组成时，应按照换算容重计算r2=k1、k2——基础宽度与基础埋置深度的修正系数，按持力层土查表3-12求得hw——平均常水位到一般冲刷线的深度，m，对于水中基础，当持力层不透水时，考虑此项修正，但若持力层透水，则不计此项。4、地基容许承载力的提高：荷载组合Ⅰ，k=1；荷载组合Ⅱ，Ⅲ、Ⅳ、Ⅴ，k=1.25三、利用荷载实验确定地基容许承载力在P-S曲线中，如能找到明显的临塑荷载和极限荷载，则比较Pa和PK/K选定［σ］，如P-S曲线中