《土力学》第5章 土的抗剪强度.pptVIP

§5.1 概述 1.破坏:材料变形过大或丧失对外力的抵抗作用 2.(材料的)强度:材料发生破坏时的应力 任何材料所能承受的应力都不可能超过其强度 3.(材料的)破坏准则:材料发生破坏时应力应满足的条件 4.土的强度: ◆土几乎不能抗拉，因此无抗拉强度 ◆在常见的均匀压力作用下，土不可能压坏，故无抗压强度 ◆岩土工程中的土体，几乎均发生的是剪切破坏 总结：通常所说的土的强度，均指的是抗剪强度 5.土的抗剪强度:土发生剪切破坏时的剪应力；土抵抗剪切 破坏的能力 （单位:kN/m2＝kPa） 注意:(1) 土的强度不是一个定值,与许多因素有关 (2) 土的强度根据莫尔－库伦强度理论确定 1.取决于颗粒之间的相互作用：土的强度不是颗粒矿物本身的强度,而是颗粒之间相互作用的能力—主要颗粒间的粘聚力与摩擦力 2.取决于有效应力：虽然三相均承受与传递荷载，但根据有效应力原理,土的强度取决于有效应力 3.与应力或应变路径密切相关 4.通常仅考虑抗剪强度 二、摩尔-库仑强度理论 1.土中某点的某个平面发生破坏(该面称为破坏面或破裂面)时，该面上土的抗剪强度?f是该面上法向(有效)应力?的函数。即 ? f = f(?) 2.当法向应力?不很大时,?f与?近似成线性函数。即 ?f = c +? tan? 3.如果过土中某点的某个平面(斜截面)上剪应力?小于该面上的抗剪强度?f (即? ?f )或位于库伦抗剪强度线以下(见下图中的A点)，则该面土安全(未发生剪切破坏或处于弹性平衡状态)； 如果过土中某点的某个平面上剪应力?大于该面上的抗剪强度?f (即? ?f )或位于库伦抗剪强度线以上(见下图中的C点)，则该点土已发生剪切破坏； 如果过土中某点的某个平面上剪应力?等于该面上的抗剪强度?f (即? =?f )或位于库伦抗剪强度线上(见下图中的B点)，则该点土达到极限平衡状态。 1.对土中某点,按照第三章方法，计算出该点的有效应力(自重应力与附加应力之和)σx、σz和?xz； 2.根据《材料力学》公式，计算出该点的大主应力σ1和小主应力σ3： 四、土中某点某一平面(斜截面)上的应力状态 以该点为中心取一微小单元,设过该点平面与大主应力作用面的夹角为α(见左下图)； 以该平面为分割面,将该微元体分成两部分,取下部分分析。设斜截面面上的法向、切向应力分别为σ和? (见右下图) 。 对下部分,根据水平向、竖向力的平衡条件，有 六、土中某点是否处于极限平衡状态的条件 过土中一点可做无穷多个斜截面。若有一个斜截面上的剪应力?等于该面上的抗剪强度?f (即? =?f ) ，则该点(面)处于极限平衡状态 由于任意斜截面上的应力状态(σ和?)可用莫尔应力圆表示，而斜截面上的抗剪强度又可用库伦公式?f = c +? tan?表示,因此,判别斜截面(或该点)是否处于极限平衡状态，就归结为在?-σ坐标中比较莫尔应力圆与抗剪强度线(即?f = c +? tan?)的相对位置 在 ?-σ坐标系中同时做出莫尔应力圆与抗剪强度线。根据前述莫尔－库伦强度理论，如果两者相切，在该斜截面(或该点)处于极限平衡状态 七、土中某点是否发生剪切破坏的判别方法 第一类方法：作图比较法 根据该点的(σ1，σ3，c， ?)，在?-σ坐标系中作出莫尔(极限)应力圆和抗剪强度线，然后比较两者的相对位置(见下图)，即可判别。 优点：直观 缺点：在极限平衡附近易误判 第二类方法：解析法 方法1:以内摩擦角Φ为判据 将(σ1，σ3，c， ?)代入极限平衡的第1个关系 的右端,计算出达到极限平衡状态时所需的?(极)： 情况1：如果?(极) ?,则该点安全(处于弹性平衡状态) 情况2：如果?(极) = ?,则该点处于极限平衡平衡状态 情况3：如果?(极)?，则该点已发生剪切破坏 方法3:以大中应力σ3为判据 将(σ1，σ3，c， ?)代入极限平衡的第3个关系的右端,计算出达到极限平衡状态时所需的σ3（极）： 情况1：如果σ3 （极） σ3，则该点安全(处于弹性平衡 状态) 情况2：如果σ3 （极）= σ3，则该点处于极限平衡平衡 状态 情况3：如果σ3 （极） σ3，则该点已发生剪切破坏 方法4:以破坏(裂)面上的剪应力?和抗剪强度?f为判据 将σ1,σ3,αf=(45o+ ? /2)代入斜截面上σ和?的计算公式,计算处破裂面上作用的法向应力σ(破)和剪应力?(破) ： 例: 某条形