土力学 建筑 土木工程 第四章 土的抗剪强度.pptVIP

第四章 土的抗剪强度与地基承载力 第一节 土的抗剪强度 直剪试验的类型 (1) 固结慢剪 施加正应力-充分固结 剪切速率很慢，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 通过控制剪切速率近似模拟排水条件 直剪试验的优缺点 设备和操作简单 人为固定剪切面 剪切面积逐渐减小 排水条件不明确 P T 土样 T P 试样内的 变形分布 试样采用圆柱形土样，用橡皮膜包裹，放在密封压力室的压力水中(围压) ，施加轴向力，应力状态明确；变形量测简单 可控制排水条件；可完整的描述试样受力、变形和破坏的全过程；可进行不同应力路径的试验 三轴：同“单轴”对应，表明土样在三个方向受力 常规：同“真”对应，表明土样在两个方向受到相同压力（室压力）的作用，并非真正的三轴应力 常规三轴压缩试验 试样 水压力?3 轴向力F ?1 ?3 ?2 ?2= ?3 主机系统 稳压调压系统 量测系统 常规三轴压缩试验仪 压力室 压力室底座 主机马达 主机框架 离合器 组成： 主机系统 稳压调压系统 量测系统 常规三轴压缩试验仪 组成： 压力泵 或高压氮气瓶 调压阀 压力表 §3.6 常规三轴压缩试验 主机系统 稳压调压系统 量测系统 常规三轴压缩试验仪 组成： 孔压 传感器 体变管 轴向位 移量测 轴向力量测 常规三轴压缩试验仪 试样 水 稳压调压系统 排水管或 孔压量测 阀门 轴向活塞 有机玻璃罩 橡皮膜 透水石 顶帽 压力室及试样 阀门 马达 横梁 量力环 百分表 常规三轴压缩试验 通常试验分为两个阶段： 施加周围压力?3： 过程中，允许试样排水称为固结；不允许试样排水称为不固结 ?3 ?3 ?3 ?3 施加轴向力，进行剪切： ?3 ?3 ?3 ?3 ?? ?? 过程中，允许试样排水称为排水剪；不允许试样排水称为不排水剪 常规三轴压缩试验 不固结不排水试验[UU] unconsolidated-undrained test 固结不排水试验[CU] consolidated-undrained test 固结排水试验[CD] consolidated-drained test 常规三轴压缩试验 conventional triaxial compression test 试验过程 施加围压??，排水阀门始终打开，充分排水 施加(?1 -??)进行剪切时，排水阀门关闭。用孔压传感器量测剪切过程中产生的超静孔隙水压力u 测定： 轴向变形：轴向应变 轴向力：轴向应力 孔隙水压力 试样 围压力?3 阀门 阀门 马达 横梁 量力环 百分表 量水管 孔压 量测 固结不排水试验 ?1-?3 ?1 ?3=100kPa ?3=300kPa ?3=500kPa 三轴试验确定土的强度包线 ? ? O ?3 ?1f 强度包线 c ? 由不同围压??的三轴试验，得到破坏时相应的（?1-??)f 分别绘制破坏状态的应力摩尔圆，其公切线即为强度包线，可得强度指标c与? 15% (?1-?3)f CU试验中土的有效应力莫尔圆和总应力莫尔圆 有效应力破坏包线 总应力破坏包线 固结排水试验 试验过程： 施加围压??，排水阀门始终打开，充分排水 施加(?1 -??)进行剪切时，排水阀门始终打开。剪切速度慢足以使孔压消散 测定： 轴向变形：轴向应变 轴向力：轴向应力 排水量：体积应变 试样 围压力?3 阀门 阀门 马达 横梁 量力环 百分表 量水管 ? ? O ?3 ?1f 强度包线 c ? ?1-?3 ?1 ?3=100kPa ?3=300kPa ?3=500kPa 15% (?1-?3)f CD试验确定土的强度包线 由不同围压??的三轴试验，得到破坏时相应的（?1-??)f 分别绘制破坏状态的应力摩尔圆，其公切线即为强度包线，可得强度指标c与? 试验过程： 关闭排水阀门，连接孔压传感器，施加围压??，量测超静孔隙水压力 ?uB 施加(?1 -??)进行剪切时，关闭排水阀门。用孔压传感器量测剪切过程中产生的超静孔隙水压力 ?uA 试样 围压力?3 阀门 阀门 马达 横梁 量力环 百分表 量水管 孔压 量测 不固结不排水试验 测定： 轴向变形：轴向应变 轴向力：轴向应力 孔隙水压力 ? ? O 强度包线 cu ?u=0 Ⅰ Ⅱ Ⅲ Ⅰ的受力状态也称为无侧限抗压强度试验． Cu称为土的不排水强度． UU试验确定土的强度包线 应力特点与试验方法 孔隙水压力 不排水 不固结 不固结不排水 孔隙水压力 不排水 固结 固结不