土力学-东南大学等7-2土的抗剪强度课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,土力学 东南大学等7-2土的抗剪强度,土力学 东南大学等7-2土的抗剪强度土力学 东南大学等7-2土的抗剪强度7.1 概述,7.2 土的抗剪强度理论,7.3 土的抗剪强度试验,7.4 三轴压缩试验中的孔隙水压力系数,7.5 饱和黏性土的抗剪强度,7.6 应力路径在强度问题中的应用,7.7 无黏性土的抗剪强度,7.1,概述,7.2 土的抗剪强度理论,7.3,土的抗剪强度试验,7.4,三轴压缩试验中的孔隙水压力系数,7.5 饱和黏性土的抗剪强度,7.6 应力路径在强度问题中的应用,7.7 无黏性土的抗剪强度,知识回顾,一、抗剪强度,二、研究抗剪强度的意义,三、抗剪强度定律-库仑定律,四、莫尔理论,一、抗剪强度,土是以固体颗粒为主的散体，颗粒是岩块或岩屑，本身强度很高，但粒间联结较弱。因此，土的强度问题表现为土粒间的错动、剪切、以致于破坏。所以，研究土的强度主要是研究土的抗剪强度。,一、抗剪强度,在土体自重和外荷载作用下，土体内部将产生剪应力和剪切变形。随着剪应力的增加，剪切变形也越来越大。当剪应力增大到极限值时，土就处于剪切破坏的极限状态，这个极限值就是土的抗剪强度。若土体内某一部分的剪应力达到土的抗剪强度，在该部分就开始出现剪切破坏。随着荷载的增加，剪切破坏的范围逐渐扩大，最终在土体中形成连续的滑动面，导致土体发生整体剪切破坏而丧失稳定性。,二、研究抗剪强度的意义,目前与抗剪强度有关的工程问题主要有三方面：,（1）,土工构筑物的稳定问题,，如土坝、路堤等填方边坡的稳定性问题，天然土坡的稳定性问题等。,（2）,土压力问题,，如挡土墙、地下结构等的周围土体，它的强度破坏将造成过大的对墙体的侧向压力，以致可能导致构造物发生滑动、倾覆等破坏事故。,（3）,土的承载力问题,。土作为建筑物的地基，其承载力的确定是十分关键的。如果上部结构传下的荷载引起的基底压力超过地基土的极限承载力，地基土发生剪切破坏，将造成上部结构的严重破坏或倒塌，或影响正常使用，这些都是工程上所不允许的，而确定地基土的承载力，首先要研究土的抗剪强度问题。,三、抗剪强度定律-库仑定律,无粘性土,粘性土,四、莫尔理论,斜面上的应力,莫尔应力圆方程,【例】已知某点,1,=420Kpa, ,3,=180Kpa, c=18Kpa, =20,问:1、该点破坏否？,2、是否沿剪应力最大面破坏？,解1、A,B,解2、,最大剪应力作用平面上的,圆心坐标,45面上的max=120Kpaf=127KPa ；不会沿该面破坏,1.用莫尔理论研究土的强度忽略了中主应力,2,的影响。（平面问题）,2.土的破坏是土中某斜截面上的,f,所致。,3. 抗剪强度,f,不是常数，它与剪切面上的法向应力成正比。,4.破坏面不一定是最大剪应力作用平面（45,面,）而是在、的最不利组合的45+/2面上。,5.同一种土可以在不同的应力状态下被剪破，这样一组土样的极限应力圆的公切线是强度包线，它一般为曲线，但可以近似地用库仑公式所表达的直线代替，即,f,=tg+c,土的强度理论概括如下：,7.3 土的抗剪强度试验,测定土抗剪强度指标的试验称为剪切试验,十字板剪切试验 (适用:饱和软粘土),大型直接剪切试验,直接剪切试验,三轴压缩试验 (无侧向抗压强度试验),抗,剪,强,度,试,验,室内,室外,第7章 土的抗剪强度,7.3.1 直接剪切试验,1.试验仪器,7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,P,S,T,A,7.3.1 直接剪切试验,7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,直剪仪,直剪仪,直剪仪,直剪仪,直剪仪,直剪仪的优点:,设备简单,价格便宜,操作方便,易于掌握,直,剪,仪,的,缺,点:,试验时不能严格控制排水条件，不能量,测孔隙水压力。,限定的剪切面不是土样最薄弱面；,应力应变分布不均匀,且垂直荷载发生偏转,使主应力大小方向都发生偏转;,受剪面积逐渐缩小,而在计算抗剪强度时仍按土样的原截面积计算；,7.3.1 直接剪切试验,7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,7.3.1 直接剪切试验,7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,P,S,T,A,=,100KPa,位移,=,200KPa,=,3,00KPa,O,c,2.试验步骤：,7.3.1 直接剪切试验,7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,2.试验步骤：, 取峰值或稳定值, 取剪切位移4mm对应的作为,f,有关破坏标准,直接剪切试验,在直剪试验过程中，不能量测孔隙水应力，也不能控制排水，所以只能以总应力法来表示土的抗剪强度。,根据加垂直荷载后固结程度和剪切速率的快慢可将直剪试验划分为:,快剪(,q,),quick shear,固结快剪(,cq,),consolidated quick shear,慢剪(,s,),slow shear,3.试验方法及结果：,7.3.1 直接剪切试验,7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,直剪试验类型,试验类型,加垂直荷载时,剪切时（水平）,综合速度,快剪 q,不固结,（,u,1,0,）,快,快,（,u,2,0,）,0.8mm/min,快,+,快,u=u,1,+u,2,0,固结快剪 cq,固结,（,u,1,=0,）,慢,同上,慢,+,快,u=u,1,+u,2,= u,2,0,慢剪 s,同上,慢（,u,2,=0,）,0.02mm/min,慢,+,慢,u=u,1,+u,2,=0,注：手轮一圈,0.01mm,7.3.1 直接剪切试验,7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,cq,q,c,q,c,cq,C值差不多,但,s, ,cq,q,慢剪的抗剪强度,f,最大。,粘性土,粘性土三种直剪试验结果,7.3.1 直接剪切试验,7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,无粘性土三种直剪试验结果,但非常接近。实际上砂土只有慢剪，垂直加荷半小时，剪切速率0.04mm/min（4转/分）结果与慢剪相似。,无粘性土,7.3.1 直接剪切试验,7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,7.3.2 三轴压缩试验,三轴压缩试验实质就是三轴剪切试验。它是进行土的抗剪强度的精密试验。因此，重大工程和科学研究都常做三轴试验。,优点：,（1）可严格控制排水条件；,（2）可量测土样中的孔隙水压力；,（3）破裂面在最软弱处；,（4）是一种多用途的试验设备，如测孔隙水压力系数，侧压力系数，变形模量等。,缺点：,（1）,2,=,3,，轴对称。（拟三轴，假三轴）,（2）应力应变仍不够均匀，端部影响较大。,7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,三轴压缩试验,三轴压缩试验,三轴压缩试验,1.试验装置,压力室；,围压系统；,轴压系统；,孔隙水压力量测系统；,排水系统,主要组成：,2.试验步骤：,制样3-4个。尺寸d 35-101mm，高2d,饱和（抽气，水头，反压）,安装,施加,3,施加,1,至破坏,试样,压力室,压力水,排水管,阀门,轴向加压杆,有机玻璃罩,橡皮膜,透水石,顶帽,7.3.2 三轴压缩试验,7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,7.3.2 三轴压缩试验,7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,强度包线,(,1,-,),f,(,1,-,),f,3.试验方法：,按排水固结条件分,不排水剪,（不固结不排水剪）UU,U,nconsolidated,U,ndriaind Test,固结不排水剪,CU,C,onsolidated,U,ndriaind Test,排水剪,（固结排水剪）CD,C,onsolidated,D,riaind Test,7.3.2 三轴压缩试验,7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,c,cu 、,cu,三种试验方法的试验条件,试验类型,加围压时（,3,）,加轴压时（,1,）,全过程,不排水剪,UU,不排水（不固结）,u,3,0,不排水,u,1,0,u=u,3,+u,1,0,固结不排水剪,CU,排水（固结）,u,3,=0,不排水,u,1,0,u=u,3,+u,1,=u,1,0,排水剪,CD,排水（固结）,u,3,=0,排水,u,1,=0,u=u,3,+u,1,=0,7.3.2 三轴压缩试验,7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,c,d 、,d,c,u 、,u,7.3.3 无侧限抗压强度试验,是三轴试验的一个特例，即,3,=0时的不排水剪。,适用条件：,只能用于粘性土。尤其是高塑性饱和粘性土即=0。,试验方法：,在,3,=0 施加,1,至破坏。破坏时的,1,以q,u,表示,q,u,q,u,加压框架,量表,量力环,升降螺杆,无侧限压缩仪,试样,7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,无侧限压缩仪,7.3.3 无侧限抗压强度试验,7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,极限应力圆,不排水强度,饱和粘性土 u=0,饱和粘性土,7.3.3 无侧限抗压强度试验,7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,根据一点的极限平衡方程式,q,u,=0,1.饱和粘性土 =0,2.非饱和土 0,7.3.3 无侧限抗压强度试验,7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,1,=q,u,7.3.3 无侧限抗压强度试验,7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,7.3 土的抗剪强度试验,第7章 土的抗剪强度,7.3.4 十字板剪切试验,自 学,汇报结束,谢谢大家,!,请各位批评指正,