高等土力学3.1-概述教学教材课件

第第3章章 土的强度土的强度第3章 土的强度第3章 土的强度3.1 概述3.2 土的抗剪强度的机理3.3 土的强度与土的物理性质3.4 影响土的强度外部因素3.5 土的排水与不排水强度3.6 土的强度理论3.7 粘性土的抗拉强度第3章 土的强度3.1 概述3.1 概述3.1.1 3.1.1 研究历史研究历史3.1.2 3.1.2 土的强度的特点土的强度的特点3.1.3 3.1.3 土的屈服、强度和土体破坏土的屈服、强度和土体破坏3.1.4 3.1.4 测定土强度的试验方法测定土强度的试验方法3.1 概述3.1.1 研究历史3.1.1 研究历史4.4.广义密塞斯（广义密塞斯（MisesMises）和广义屈雷斯卡）和广义屈雷斯卡（TrescaTresca）5.5.现代的强度理论：破坏是应力应变关系的最后现代的强度理论：破坏是应力应变关系的最后状态：包括在本构关系模型之内状态：包括在本构关系模型之内6.6.与时间有关、拉伸、断裂及孔隙水压力：水力与时间有关、拉伸、断裂及孔隙水压力：水力劈裂劈裂1.17761.1776年，库仑（年，库仑（CoulombCoulomb)公式：公式：2.19002.1900年，莫尔年，莫尔(MohrMohr):):3.3.土的抗剪强度土的抗剪强度 f f是作用在其破坏面是作用在其破坏面上的正应力上的正应力 n n的单值函数的单值函数3.1.1 研究历史4.广义密塞斯（Mises）和广义屈雷3.1.2 土的强度的特点1.1.土是碎散颗粒的集合，颗粒之间的相互联系是一般相土是碎散颗粒的集合，颗粒之间的相互联系是一般相对薄弱的。所以土的强度主要是由颗粒间的相互作用对薄弱的。所以土的强度主要是由颗粒间的相互作用力决定，而力决定，而不是由不是由不是由不是由颗粒矿物的强度本身决定的颗粒矿物的强度本身决定的颗粒矿物的强度本身决定的颗粒矿物的强度本身决定的。2.2.土的破坏主要是土的破坏主要是剪切破坏剪切破坏剪切破坏剪切破坏，其强度主要表现为抗剪，其强度主要表现为抗剪（摩擦）强度。（摩擦）强度。3.3.粘聚力：粘聚力：颗粒间的连接粘聚力。颗粒间的连接粘聚力。4.4.三相组成，固体颗粒之间的液体、气体及液、固、气三相组成，固体颗粒之间的液体、气体及液、固、气间的界面对于土的强度有很大影响：间的界面对于土的强度有很大影响：孔隙水压力、吸孔隙水压力、吸力（毛细力）。力（毛细力）。5.5.地地质质历历史史造造成成土土强强度度强强烈烈的的多多变变性性、结结构构性性和和各各向向异异性。性。6.6.土土强强度度的的这这些些特特点点体体现现在在它它受受内内部部和和外外部部、微微观观和和宏宏观众多因素的影响，成为一个观众多因素的影响，成为一个十分复杂的课题。十分复杂的课题。3.1.2 土的强度的特点1.土是碎散颗粒的集合，颗粒之间的1.1.屈服与强度：屈服与强度：刚塑性弹完全塑性应变软化断裂弹塑性图图31 土的几种本构关系模型1.屈服与强度：刚塑性弹完全塑性应变软化断裂弹塑性图32.2.土的强度和土体破坏土的强度和土体破坏1)1)土达到屈服不一定达到破坏土达到屈服不一定达到破坏2)2)在土体中，局部土达到强度，不一定引起土体在土体中，局部土达到强度，不一定引起土体的破坏的破坏3)3)渐进破坏与崩塌、断裂渐进破坏与崩塌、断裂2.土的强度和土体破坏1)土达到屈服不一定达到破坏塑性区部分土体达到强度（屈服），地基并不一定破坏。图32 土中的塑性区塑性区部分土体达到强度（屈服），地基并不一定破坏。图32 厚壁筒内压破坏（内压为面力pip0）弹完全塑性模型计算的应力路径弹塑性模型计算的应力路径内壁点a与外壁点b必须同时达到强度线，试样才会破坏-部分土体达到强度（屈服），并不一定整体破坏。图图33 厚壁筒内压扩张的受力与应力路径厚壁筒内压破坏（内压为面力pip0）弹完全塑性模型计算随着内筒的压力增加分布pv图图34 应变软化与厚壁筒的渐进破坏土的应变软化压力与内筒的体变压力与内筒的体变随着内筒的压力增加分布pv图34 应变软化与厚壁筒的3.1.4 测定土强度的试验方法1.土破坏土破坏(强度）的判断强度）的判断2.2.室内试验与现场测试室内试验与现场测试3.3.直剪试验与三轴试验直剪试验与三轴试验4.4.复杂应力路径试验：平面应变、真三轴、空心复杂应力路径试验：平面应变、真三轴、空心扭剪扭剪5.5.超静孔压与吸力的影响：排水与不排水，非饱超静孔压与吸力的影响：排水与不排水，非饱和土三轴试验和土三轴试验3.1.4 测定土强度的试验方法1.土破坏(强度）的判断1.1.土破坏的判断土破坏的判断1 1）破坏是应力体变过程的最后阶段，这时微小）破坏是应力体变过程的最后阶段，这时微小的应力增量将会引起很大的，或者不可控制的的应力增量将会引起很大的，或者不可控制的应变增量；应变增量；2 2）土的破坏主要是剪切破坏；）土的破坏主要是剪切破坏；3 3）有时用应力比和应力差判断破坏是不一致的。）有时用应力比和应力差判断破坏是不一致的。1.土破坏的判断1）破坏是应力体变过程的最后阶段，这时微小的1 3峰值强度残余强度图图35 土的几种破坏形式定义断裂断裂一定应变值一定应变值破坏是应力体变过程的最后阶段，破坏是应力体变过程的最后阶段，这时微小的应力增量将会引起很大的，这时微小的应力增量将会引起很大的，或者不可控制的应变增量。或者不可控制的应变增量。1 3峰值强度残余强度图35 土的几种破坏形式定义B：最大应力比(/)max A：最大应力差（）max不同的强度确定方法p,pq总应力路径与有效应力路径图图36 松砂固结不排水试验(CU)q应力应变曲线应力应变曲线AAB BB BAAB：最大应力比(/)max不同的强度确定方法p,p