第五章土的抗剪强度(2013).pptVIP

5 土的抗剪强度 5.1 土的抗剪强度概述 5.2 土的抗剪强度理论 　　无粘性土的抗剪强度与剪切面上的法向应力成正比，其本质是由于土粒之间的滑动摩擦以及凹凸面间的镶嵌作用所产生的摩阻力，其大小决定于土粒表面的粗糙度、密实度、土颗粒的大小以及颗粒级配等因素。 　　粘性土的抗剪强度由两部分组成，一部分是摩擦力(与法向应力成正比)，另—部分是土粒之间的粘结力，它是由于粘性土颗粒之间的胶结作用和静电引力效应等因素引起的。 大量试验表明，土的抗剪强度不仅与土的性质有关，还与试验时的排水条件、剪切速率、应力状态和应力历史等许多因素有关。其中最重要的是试验时的排水条件。根据K．太沙基(Terzaghi)的有效应力概念，土体内的剪应力仅能由土的骨架承担，由此，土的抗剪强度应表示为剪切破坏面上法向有效应力的函数．库仑公式应修改为： 5.2.2 莫尔—库伦强度理论及极限平衡条件 莫尔—库伦破坏准则 —— 土的极限平衡条件 破裂面、破裂角 5.3 抗剪强度指标的测定方法 　　 土的抗剪强度是土的一个重要力学性能指标．在计算承载力、评价地基的稳定性以及计算挡土墙的土压力时，都要用到土的抗剪强度指标，因此，正确地测定土的抗剪强度在工程上具有重要意义。 　　 抗剪强度的试验方法: 直接剪切试验 三轴压缩试验 实验室 无侧限抗压试验 十字板剪切试验 大型直接剪切试验 抗剪强度指标的测定方法 5.3.1 直接剪切试验 直接剪切试验方法： 为了近似模拟土体在现场受剪的排水条件，直接 剪切试验可分为快剪、固结快剪和慢剪： 快剪试验——在试样施加垂直压力? 后．立即快速施加水 平剪应力使试样剪切破坏。 固结快剪——在试样施加垂直压力? 后，允许试样充分排 水，待固结完成后，再快速施加水平剪应 力使试样剪切破坏。 慢剪试验——在试样施加垂直压力? 后，允许试样充分排 水，待固结完成后，以缓慢的速率施加水 平剪应力使试样剪切破坏。 直接剪切试验优缺点 三轴压缩试验 三轴压缩试验 三轴压缩试验 三轴压缩试验方法 三轴压缩试验优缺点 5.3.3 无侧限抗压强度试验 无侧限抗压强度试验 5.3.3 十字板剪切试验 例 题 * * 土木建筑学院 　　 土的抗剪强度指土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土的主要力学性质之一。土体的破坏通常是剪切破坏。 　 建筑物地基在外荷载作用下将产生剪应力和剪切变形。 土具有抵抗剪应力的潜在能力——剪阻力。 　　 剪阻力随着剪应力的增加而逐渐发挥，剪阻力被完全发挥时，土就处于剪切破坏的极限状态，此时剪应力也就到达极限，这个极限值就是土的抗剪强度。 土体抗剪强度不足造成的楼房倒塌。 土体抗剪强度不足造成的山体滑坡。 　 5.2.1 库伦公式及抗剪强度指标　 1773年C．A．库伦(Comlomb)根据砂土的试验，将土的抗剪强度表达为滑动面上法向总应力的函数，即 粘性土:　 τf = c＋? tan? 砂土: τf = ? tan? τf =?’tan?’ τf = c ’ ＋? ’ tan? ’ 土体中任意点的应力 　　当土体中任意一点在某一平面上的剪应力达到土的抗剪强度时，就发生剪切破坏。即土体处于极限平衡状态，根据莫尔—库伦理论和莫尔应力圆可得到土体中一点的剪切破坏条件，即土的极限平衡条件。 　　极限平衡状态时，大、小主应力之间的关系，称为莫尔—库伦破坏准则。 　　将抗剪强度包线与莫尔应力圆画在同一张坐标图上。它们之间的关系有以下三种情况。 Ⅰ稳定状态 Ⅱ极限平衡状态 Ⅲ不可能状态 抗剪强度 剪应力 莫尔圆与抗剪强度之间的关系 最大剪应力处不发生破坏？ 土的极限平衡条件推导 破裂面 在土体中取一单元微体。mn为破裂面，它与大主应力的作用面成?f角。 破裂角 　　说明破坏面与最大主应力? 1的作用面的夹角为（450＋ ?/2)。如前所述，土的抗剪强度τf 实际上取决于有效应力，所以，? 取有效摩擦角?′时才代表实际的破裂角。