5土的抗剪强度指标.PPT

一、土的强度特点 二、土的强度的机理 三、摩尔-库仑强度理论 一、土的强度特点： 碎散性：强度不是颗粒矿物本身的强度，而是颗粒间相互作用——主要是抗剪强度与剪切破坏，颗粒间粘聚力与摩擦力； 2. 三相体系：三相承受与传递荷载——有效应力原理； 3. 自然变异性：土的强度的结构性与复杂性。 密度（e, ?? ?? 粒径级配（Cu, Cc） 颗粒的矿物成分 对于?：砂土粘性土； 高岭石伊里石蒙特石 粒径的形状（颗粒的棱角与长宽比） 在其他条件相同时： 对于砂土，颗粒的棱角提高了内摩擦角? 对于碎石土，颗粒的棱角可能降低其内摩擦角? 1、室内试验 2、野外试验 5. 5有效应力路径及其在岩土工程中的应用 一、应力路径及表示法 二、总应力路径与有效应力路径 二、摩尔圆与 p, q 平面上的应力路径 五. 总应力指标与有效应力指标 五、 应用 总应力与有效应力路径 关系 ? ? ? O ?’ （?1??3) u ?1 ?3 ?’3 ?’1 四、总应力路径与有效应力路径 总应力与有效应力路径 关系 三轴试验总应力路径 三轴固结不排水试验有效应力路径 A=const 松砂或正常固结粘土 （A1/3） 密砂或超固结粘土 （A1/3） ? p O ?3 q 45° Kf p’ O ?3 q’ K’f 45° 土的抗剪强度的 有效应力指标c?, ?? ? = c? + ?? tg?? ??= ?-u 符合土的破坏机理，但有时孔隙水压力u无法确定 土的抗剪强度的 总应力指标c, ? ? = c + ? tg? 便于应用,但u不能产生抗剪强度，不符合强度机理，应用时要符合工程条件 强度指标 抗剪强度 简单评价 【解答】 已知?1=450kPa，?3=150kPa，c=20kPa，? =26o 方法1： 计算结果表明：?1f接近该单元土体实际大主应力?1，所以，该单元土体处于极限平衡状态。 问题①解答： 【例1】地基中某一单元土体上的大主应力为450kPa，小主应力为150kPa。通过试验测得土的抗剪强度指标c=20 kPa，? =26o。试问①该单元土体处于何种状态？②单元土体最大剪应力出现在哪个面上，是否会沿剪应力最大的面发生剪破？ ? ? O ? c ?1f ?3 2? ?3 ?1f 45°＋?/2 破裂面 2? 6. 滑裂面的位置 与大主应力面夹角： α=45? + ?/2 三、摩尔-库仑强度理论 §5.3 抗剪强度试验及参数确定 直剪试验、三轴试验等 制样（重塑土）或现场取样 缺点：扰动 优点：应力条件清楚，易重复 十字板扭剪试验、旁压试验等 原位试验 缺点：应力条件不易掌握 优点：原状土的原位强度 一、 土的剪切试验方法 1. 直接剪切试验 试验仪器：直剪仪（应力控制式，应变控制式） 直剪仪(图2) P S T A σ = 100KPa ? S σ = 200KPa σ = 300KPa ? ? O c ? 1. 直接剪切试验 通过控制剪切速率来近似模拟排水条件 1. 固结慢剪： 施加正应力-充分固结 慢慢施加剪应力-小于0.02mm/分，以保证无超静孔压 2. 固结快剪 施加正应力-充分固结 在3-5分钟内剪切破坏 3. 快剪 施加正应力后 立即剪切3-5分钟内剪切破坏 P S T A 1. 直接剪切试验 ? ? O ?n K0?n P S T A 1. 直接剪切试验 设备简单，操作方便 结果便于整理 测试时间短 优点 试样应力状态复杂 应变不均匀 不能控制排水条件 剪切面固定 缺点 P S T A 类似试验： 环剪试验 单剪试验 1. 直接剪切试验 2. 三轴压缩试验 仪器设备：压力室，加压系统，量测系统等组成。 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 ? 3 △? △? 2.施加周围压力 3.施加竖向压力 1.装样 应力状态 2. 三轴试验 方法： 首先试样施加静水压力—室压（围压） ?1=?2=?3 ； 然后通过活塞杆施加的是应力差 Δ?1= ?1-?3 。 （1）试样应力特点与试验方法： 特点： 试样是轴对称应力状态。垂直应力?z一般是大主应力；径向与切向应力总是相等?r=??，亦即?1=?z；?2=?3=?r 固结排水试验（CD试验） 1 打开排水阀门，施加围压??后充分固结，超静孔隙水压力完全消散； 2 打开排水阀门，慢慢施加轴向应力差?????以便充分排水，避免产生超静孔压 固结不排水试验（CU试验） 1 打开排水阀门，施加围压??后充分固结，超静孔隙水压力完全消散； 2 关闭排水阀