高等土力学(李广信)3.2-土的抗剪强度的机理概览.ppt

3.2 土的抗剪强度的机理;3.2 土的抗剪强度的机理;3.2.1 摩擦强度1.固体颗粒间的滑动摩擦; 即使是极光滑的表面：起伏在10nm~100nm之间（纳米，10-9m），不平处的坡度为120°~175° 对于看似光滑的石英矿物表面其凹凸不平可达到500nm 一些松散矿物颗粒表面不平度可超过这个尺度10倍以上 存在不规则表面的咬合和“自锁” 作用;?y：材料的屈服应力;不平表面吸附膜的影响;粗糙;一般状态下石英砂：μ≈0.5，?? ≈ 26°;3.2.1 摩擦强度2.咬合摩擦;剪胀;（2）;1;1)剪胀提高了抗剪强度；剪缩（负剪胀）减少了抗剪强度； 2)颗粒的破碎与重定向排列需要额外作功，也增加了土的抗剪强度。但由于颗粒破碎与重排列减少了土产生剪胀的可能性，甚至会发生剪缩； 3)在高围压下，颗粒破碎量大，很难发生剪胀； 4)颗粒的重排列往往会破坏土的原有结构，造成剪胀量减少。 从这个角度来看，???粒的破碎和重排列减少了土的剪胀， 与不发生颗粒的破碎和重排列相比，实际上减少了土的摩 擦强度。;3.2.2 粘聚力;2. 范得华力.Van der Waals forces 它是分子层次间的引力。物质的极化分子与相邻的另一个极化分子间通过相反的偶极吸引；极化分子与非极化分子接近时，也可能诱发后者。 只有很小的颗粒（1μm，10-6m)，在很近的时候它才会起作用。距离稍远它衰减很快，可认为与于颗粒距离的四次方成反比。;3. 颗粒间的胶结 1)它们包括碳、硅、铅、铁的氧化物和有机混合物。 2)这些胶结材料可能来源于土料本身，亦即矿物的溶解和重析出过程；也可能来源于土中水溶液中。 3)由胶结物形成的粘聚力可达到几百kPa。 4)这种胶结不仅对于粘土，而且对于砂土也会产生一定的粘聚力，即使含量很小，也明显改变了土的应力应变关系及强度包线。也是土的结构性的主要原因。;4. 颗粒间接触点的化合价键 当正常固结土在固结后再卸载而成为超固结，其抗剪强度并没有随有效正应力的减少而按比例减少，而是保留了很大部分的强度。在这个过程中由于孔隙比减少，造成在颗粒间接触点形成初始的化合价键是重要原因。这种化合键主要包括离子键、共价键和金属键，其键能很高。 ;5. 表观的粘聚力 机械咬合 毛细吸力 冰冻等 ;粘聚力总结;各种粘聚力的数值范围