土力学与基础工程3土的抗剪强度.ppt

直剪试验优缺点优点：仪器构造简单，试样的制备和安装方便，易于操作。缺点：①剪切破坏面固定，且不一定是土样的最薄弱面。②不能严格控制排水条件，不能量测土样的孔隙水压力。③剪切过程中试样剪切面积逐渐减小，剪切面上的剪应力分布不均匀。一、抗剪强度包线分别在不同的周围压力?3作用下进行剪切，得到3～4个不同的破坏应力圆，绘出各应力圆的公切线即为土的抗剪强度包线。抗剪强度包线??c?3.3.2三轴压缩试验二、三轴剪切试验试验仪器：应变控制式三轴仪：压力室，加压系统，量测系统组成(常用）应力控制式三轴仪试验步骤:?3?3?3?3?3?3△?△?2.施加周围压力3.施加竖向压力1.装样三轴压缩仪应变控制式三轴仪：压力室加压系统量测系统轴向加荷系统3、土的抗剪强度3.2概述3.2库伦公式和土的极限平衡条件3.3抗剪强度指标测定及土的剪切特性土的抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力3.2概述工程实例－地基承载力问题工程实例－地基承载力问题1911年动工1913年完工谷仓自重20000吨1913年10月17日发现1小时内竖向沉降达30.5厘米，结构物向西倾斜，并在24小时内倾倒，谷仓西端下沉7.32米，东端上抬1.52米。原因：地基承载力不够，超载引发强度破坏而产生滑动。加拿大特朗斯康谷仓工程实例－地基承载力问题工程实例－地基承载力问题近代世界上最严重的建筑物破坏之一1940年水泥仓库装载水泥，使粘性土超载，引起地基土剪切破坏而滑动。倾斜45度，地基土被挤出达3.28米，23米外的办公楼也发生倾斜。美国纽约某水泥仓库3.2库伦公式和土的极限平衡条件3.2.1库仑定律1776年，库仑根据砂土剪切试验得出?f=?tan?砂土后来，根据粘性土剪切试验得出?f=c+?tan?粘土c??库仑定律：土的抗剪强度是剪切面上的法向总应力?的线性函数??f??f库伦公式抗剪强度指标c:土的粘聚力?:土的内摩擦角(无粘性土：c=0)土的抗剪强度一般可分为两部分：一部分与颗粒间的法向应力有关，通常呈正比例关系，其本质是摩擦力；另一部分是与法向应力无关的土粒之间的粘结力，通常称为粘聚力。影响因素土的抗剪强度内在因素外在因素：试验时的排水条件等因素颗粒间的有效法向应力土的孔隙比表达方法土的抗剪强度总应力法：总应力强度指标有效应力法：有效应力强度指标莫尔包线表示材料在不同应力作用下达到极限状态时，滑动面上法向应力?与剪应力?f的关系。莫尔包线?f=c+?tan?3.2.2莫尔-库伦强度理论土体内一点处不同方位的截面上应力的集合（剪应力?和法向应力?）?3?3?1?1????3?1?斜面上的应力3.2.3土中一点的应力状态??O?1?31/2(?1+?3)?2?A(?,?)土中某点的应力状态可用莫尔应力圆描述?3?1???莫尔圆可以表示土体中一点的应力状态，莫尔圆圆周上各点的坐标就表示该点在相应平面上的正应力和剪应力。应力圆与强度线相离：??强度线应力圆与强度线相切：应力圆与强度线相割：极限应力圆ττf弹性平衡状态τ=τf极限平衡状态ττf破坏状态3.2.4土的极限平衡条件莫尔－库仑破坏准则?3?1c??f2?fA??cctg?1/2(?1+?3)无粘性土：c=0粘性土：ABDOτστ＝τf极限平衡条件莫尔－库仑破坏准则极限应力圆破坏应力圆剪切破坏面粘性土的极限平衡条件σ1=σ3tg2(45+φ/2)＋2ctg(45+φ/2)σ3=σ1tg2(45－φ/2)－2ctg(45－φ/2)无粘性土的极限平衡条件σ1=σ3tg2(45+φ/2)σ3=σ1tg2(45－φ/2)土体处于极限平衡状态时，破坏面与大主应力作用面的夹角为?f＝?f2?f?3?1c?A??cctg?1/2(?1+?3)说明：剪破面并不产生于最大剪应力面，而与最大剪应力面成?/2的夹角。因此，土的剪切破坏并不是由最大剪应力τmax所控制。?max的方法测定土抗剪强度直接剪切试验三轴压缩试验无侧限抗压强度试验现场十字板剪切仪3.3抗剪强度指标测定及土的剪切特性试验