清华大学土力学1-张丙印-第五章概要1.ppt

库仑公式: ?f=c+?tg? ? c和?称为土的抗剪强度指标 本节给大家深入讨论有关抗剪强度指标的问题，包括： 对砂土来讲，出现残余强度的孔隙比为临界孔隙比。它表示这时砂粒间的咬合作用已被完全破坏，结构已被彻底松动而成为一种强度不变的摩擦流体，在相当于残余强度的剪应力作用下，发生体积恒定的连续剪切变形 无论是砂土或粘性土，大变形完全破坏了土的结构强度和咬合作用，所以与正常固结状态的土一样，残余强度的破坏包线也是通过原点的直线，而且残余强度内摩擦角?r只决定于土的矿物成分，与其所受的应力历史等因素无关。在一般情况下，由石英、长石、方解石等组成的土，其残余内摩擦角略高于30 o，云母类矿物（如伊利石）的残余内摩擦角约为15o~26o之间，蒙特石矿物的内摩擦角则可小于10o 固结排水试验是指在三轴试验中，排水阀门始终打开，试件先在周围压力?3作用下充分固结。稳定后缓慢增加轴向偏差应力??1，让剪切过程中充分排水。这样，试件中恒不出现超静孔隙水压力，总应力恒等于有效应力。 用这种试验方法测得的抗剪强度称为排水强度。相应的抗剪强度指标为排水强度指标cd和?d。因为试件内的应力始终为有效应力，所以cd和?d也可视为就是有效应力抗剪强度指标c?和??。 这是一组典型松砂或正常固结粘土应力变形曲线和强度包线的试验结果，可以看出松砂和正常固结粘土的应力变形曲线和强度包线具有如下的特点： 在实验室里，将加在试件上的固结周围压力?3作为试件的当今有效应力，以此划分土样属于正常固结状态或超固结状态。当?3大于或等于土的先期固结压力?p时，土样处于正常固结状态，而当?3小于?p时，则处于超固结状态。按这一标准，在天然土层取出的土样，不论天然土层是正常固结还是超固结，在试验中都可能是正常固结状态或超固结状态，取决于试验中所加的有效固结压力?3大于或小于天然状态下的先期固结压力。这一点与地基中的正常固结土与超固结土的定义略有差别。 实验室中恒处于正常固结状态的土，当?3＝0时，必然?p＝0，表示这种土历史上从未受过任何应力的固结，必定处于很软弱的泥浆状态，抗剪强度?f＝0。这就是说实验室正常固结土的抗剪强度包线应该通过原点，不论是粗粒土或细粒土都如此 天然土都曾经受过某一先期固结压力?p的固结。当?p?3时土样处于超固结状态。 这是一组典型密砂或超固结粘土应力变形曲线和强度包线的试验结果，可以看出密砂或超固结粘土的应力变形曲线和强度包线具有如下的特点： 在超固结段内，试件的实际密度大于正常固结时的密度。按密度大，抗剪强度高的道理，超固结段的抗剪强度曲线应在正常固结状态的抗剪强度曲线之上，并且是一段曲线。为便于计算，可用直线代替。当?p?3后，变为正常固结土，其抗剪强度回到过原点的正常固结土的强度包线上，因此天然状态的粘性土在实验室中所测得的强度包线是两段折线，其折点在?3＝?p的破坏圆的切线上，如图所示。由于两段折线不便于工程应用，在实用上一般再简化成近似的直线，这样，强度包线就又回复到统一的库伦抗剪强度公式 固结不排水试验是在不排水条件下加偏应力??1进行剪切，剪切中试件内将出现一定数值的孔隙水压力，其值可从孔压量测系统中测定 这是一组正常固结粘土应力变形曲线和强度包线的试验结果，可以看出正常固结粘土的应力变形曲线和强度包线具有如下的特点： 这是一组超固结粘土应力变形曲线和强度包线的试验结果，可以看出超固结粘土的应力变形曲线和强度包线具有如下的特点： 严重超固结状态的试件，剪切时则产生负孔隙水压力。因此，将总应力圆改绘成有效应力圆时，靠近坐标原点的应力圆，因为固结压力?3，往往小于先期固结压力?p，试件处于严重超固结状态，应力圆将向右侧移动；而远离坐标原点的应力圆，超固结程度相对较小，应力圆则相反向左侧移动，其结果出现?? ?cu。而c? ccu 三轴不固结不排水剪切试验简称为不排水剪。从地基中或土工构筑物内取出或由实验室制备的土样放在三轴仪的压力室内，在排水阀门关闭的情况下施加固压力?3，不让试件固结，即试件不压密，?3所引起的孔隙水压力不让消散。然后，增加轴向应力??1，即偏差应力（?l－?3），进行剪切，在这一过程中也关闭排水阀门不让试件排水。这种试验就称为不固结不排水试验，简称UU试验 分析这种试验方法中试件的工作状态。如果试件是饱和的，由于整个试验过程中，孔隙比e和含水量ω保持不变，根据粘性土“密度-有效应力-抗剪强度”唯—性关系，不论试件上所加的周围压力?3多大，破坏时土的抗剪强度和有效应力必定相同。试验结果如图所示，它表明尽管周围压力?3不同，但抗剪强度相同，所以极限应力圆的直径（?1－?3）相等，因此抗剪强度包线是一根与各个应力圆相切的水平线。即饱和土UU试验的内摩擦角?u＝0，粘聚力cu= (?