土力学6.ppt

第五章 土的抗剪强度 基本概念： 土的抗剪强度：是指土体抵抗剪切破坏的极 限能力，是极限的概念，是土的一种内在特性； 其数值等于剪切破坏时滑动面上的剪应力。 5.2.1 摩尔-库伦破坏理论 后来，由于有效应力原理的发展，人们认识到只有有效应力的变化才能引起强度的变化，因此上述库伦公式改写为： 对于砂土： 摩尔（Mohr）继续库伦的早期研究工作，提出材 料的破坏是剪切破坏的理论，认为在破裂面上，法向 应力 与抗剪强度 之间存在着函数关系，即： 实验证明，一般土，在应力变化范围不很大的情 况下，摩尔破坏包线可以用库伦强度公式来表示，即 土的抗剪强度与法向应力成线性函数的关系。 这种以库伦公式作为抗剪强度公式，根据剪应力 是否达到抗剪强度作为破坏标准的理论就是摩尔-库伦 破坏理论。 5.2.2 摩尔-库伦破坏准则—极限平衡条件 极限平衡状态： 土中任意一点在某一平面上的剪应力达到土的抗 剪强度。 5.3 土的剪切试验 试验的目的：测土体抗剪强度指标c、φ。 试验的方法：室内试验有直剪，三轴压缩、 无侧限抗压等方法，室外试验主要是十字板剪 切试验和大型原位直剪试验等。 剪切盒： 压力室简图 试样是轴对称应力状态。垂直应力?1 是大主应力；水平向应力相等?2 =?3 试样首先施加静水压力（围压） ?1=?2=?3 。 然后通过活塞杆施加应力差?1-?3 。 应力施加演示: 三轴试验的排水条件： 固结排水试验（CD）： 打开排水阀门，施加围压??充分固结，超静孔隙水压力完全消散； 阀门打开，慢慢施加轴向应力差?????以避免产生超静孔压 固结不排水试验（CU）： 打开排水阀门，施加围压??充分固结，超静孔隙水压力完全消散； 关闭阀门，很快剪切破坏 不固结不排水试验（UU）： 关闭阀门，施加围压?? 关闭阀门，很快剪切破坏 记号： 固结排水试验（CD）： Consolidated Drained Triaxial test (CD) cd ?d （c? ??） 固结不排水试验（CU）： Consolidated Undrained Triaxial test (CU) ccu ?cu 不固结不排水试验（UU）： (Unconsolidated ) Undrained Triaxial test (UU) cuu ?uu （ cu ?u ） 无侧限抗压强度：破坏时的轴向压力（qu） （1）对于干硬粘土 由于破坏时有明显的破裂面，并可测得破裂面与 水平面的夹角 ，则由式： 得： 5.4 总应力强度指标与有效应力强度指标 土的抗剪强度的两种表示方法： （1）总应力法 （2）有效应力法 剪切试验方法（直接剪切、三轴剪切） 见表5-4-1 压力室简图 5.4.1 三种剪切试验方法 （1）不固结不排水剪（不排水剪，UU试验） 初始孔隙水压力 在试样轴向施加压力时，孔隙水压力增量为 剪破时孔隙水压力 试样的应力条件为： 不固结不排水强度指标 （2）固结不排水剪（CU试验） 固结不排水强度指标 （3）固结排水剪（排水剪，CD试验） 1. 三轴试验指标与直剪试验指标 根据实际工程问题确定 重大工程要求三轴试验指标 2.有效应力指标还是总应力指标 无超静孔压时，用总应力指标 可确定超静孔压时，用有效应力指标 1 固结排水强度指标 2 固结不排水强度指标 3 不排水强度指标 本章小结： （1）了解土的抗剪强度的基本概念和工程意义； （2）掌握土抗剪强度的库伦定律及抗剪强度指标的 确定方法； （3）理解摩尔—库伦强度理论中极限平衡方程的建 立方法； （4）掌握土中一点的极限平衡条件，并能应用土的 破坏准则和极限平衡条件； 重点（1）库伦-摩尔强度理论和极限平衡方程； （2）直剪、三轴剪切试验的原理和方法，不同 抗剪强度的区别和应用。 作业： 5－1 5－2 5－4 5－5 5.6 三轴试验中试样的应力路径 应力的变化过程不同，土的性质不同 应力路径即应力点的移动轨迹 应力变化过程可用若干个应力圆表示 5.3.2 三轴剪切试验 组成情况： 主机：压力室、轴向加载系统 稳压调压系统：压力泵 量测系统：排水管、体变管 三轴压缩试验：较为完善方法 试验仪器：三轴压缩仪 全景 下面重点介绍压力室 试样 压力室 压力水 排水管 阀门 轴向加压杆 有机玻璃罩 橡皮膜 透水石 应力状态分析：