第4章土的抗剪強(qiáng)度和地基承載力學(xué)習(xí)教案

1、會(huì)計(jì)學(xué)1第第4章土的抗剪強(qiáng)度章土的抗剪強(qiáng)度(qingd)和地基承和地基承載力載力第一頁(yè)，共76頁(yè)。4.1 土的抗剪強(qiáng)度(qingd)與極限平衡條件4.2 土的剪切試驗(yàn)4.3 土的剪切特性4.4 地基的臨塑荷載和臨界荷載4.5 地基的極限承載力本章主要(zhyo)內(nèi)容：第1頁(yè)/共76頁(yè)第二頁(yè)，共76頁(yè)。第2頁(yè)/共76頁(yè)第三頁(yè)，共76頁(yè)。（1）是土作為材料構(gòu)成的土工構(gòu)筑物的穩(wěn)定問(wèn)題；如土壩、路堤等填方邊坡及天然土坡的穩(wěn)定問(wèn)題。（2）是土作為工程構(gòu)筑物的環(huán)境的問(wèn)題，即土壓力(yl)問(wèn)題；如擋土墻、地下結(jié)構(gòu)等的周圍土體。（3）是土作為建筑物地基的承載力問(wèn)題 。第3頁(yè)/共76頁(yè)第四頁(yè)，共76頁(yè)。 3.土

2、工(t n)構(gòu)筑物的穩(wěn)定性問(wèn)題1. 土工構(gòu)筑物的穩(wěn)定性問(wèn)題 土壩、路堤(ld)等填方邊坡以及天然土坡等，在超載、滲流乃至暴雨作用下引起土體強(qiáng)度破壞后將產(chǎn)生整體失穩(wěn)邊坡滑坡等事故。第4頁(yè)/共76頁(yè)第五頁(yè)，共76頁(yè)。2. 構(gòu)筑物環(huán)境的安全性問(wèn)題即土壓力問(wèn)題 擋土墻、基坑等工程(gngchng)中，墻后土體強(qiáng)度破壞將造成過(guò)大的側(cè)向土壓力，導(dǎo)致墻體滑動(dòng)、傾覆或支護(hù)結(jié)構(gòu)破壞事故 。第5頁(yè)/共76頁(yè)第六頁(yè)，共76頁(yè)。3. 建筑物地基承載力問(wèn)題 基礎(chǔ)下的地基土體產(chǎn)生整體滑動(dòng)或因局部剪切破壞而導(dǎo)致過(guò)大的地基變形(bin xng) 甚至傾覆。第6頁(yè)/共76頁(yè)第七頁(yè)，共76頁(yè)。第7頁(yè)/共76頁(yè)第八頁(yè)，共76頁(yè)。

3、建筑物地基承載力問(wèn)題(wnt)(圖4)第8頁(yè)/共76頁(yè)第九頁(yè)，共76頁(yè)。4.1 土的抗剪強(qiáng)度(qingd)與極限平衡條件土的抗剪強(qiáng)度：是指土體對(duì)于(duy)外荷載所產(chǎn)生的剪應(yīng)力的極 限抵抗能力。 變形破壞 沉降、位移、不均勻沉降等超過(guò)(chogu)規(guī)定限值(已學(xué)) 地基破壞 強(qiáng)度破壞 地基整體或局部滑移、隆起， 土工構(gòu)筑物失穩(wěn)、 滑坡土體強(qiáng)度破壞的機(jī)理： 在外荷載作用下，土體中將產(chǎn)生剪應(yīng)力和剪切變形，當(dāng)土中某點(diǎn)由外力所產(chǎn)生的剪應(yīng)力達(dá)到土的抗剪強(qiáng)度時(shí)，土就沿著剪應(yīng)力作用方向產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，該點(diǎn)便發(fā)生剪切破壞。第9頁(yè)/共76頁(yè)第十頁(yè)，共76頁(yè)。平衡條件平衡條件第10頁(yè)/共76頁(yè)第十一頁(yè)，共76頁(yè)。1

4、. 庫(kù)侖公式2. 應(yīng)力(yngl)狀態(tài)與摩爾圓3. 極限平衡應(yīng)力(yngl)狀態(tài)4. 摩爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論5. 破壞判斷方法6. 滑裂面的位置第11頁(yè)/共76頁(yè)第十二頁(yè)，共76頁(yè)。PSTA一、摩爾(m r)-庫(kù)侖強(qiáng)度理論固定(gdng)滑裂面一般應(yīng)力狀態(tài)如何判斷是否(sh fu)破壞？1. 庫(kù)侖公式第12頁(yè)/共76頁(yè)第十三頁(yè)，共76頁(yè)。庫(kù)侖(kln)公式1776年，庫(kù)侖根據(jù)(gnj)砂土剪切試驗(yàn)得出f = tan 砂土(sh t)后來(lái)，根據(jù)粘性土剪切試驗(yàn)得出f =c+ tan 粘土c庫(kù)侖定律：土的抗剪強(qiáng)度是剪切面上的法向總應(yīng)力 的線性函數(shù) tanfcftanff第13頁(yè)/共76頁(yè)第十四頁(yè)，共76

5、頁(yè)。庫(kù)倫(k ln)公式 tgcf cf 抗剪強(qiáng)度(qingd)指標(biāo)c:土的粘聚力:土的內(nèi)摩擦角(無(wú)粘性(zhn xn)土：c=0)第14頁(yè)/共76頁(yè)第十五頁(yè)，共76頁(yè)。應(yīng)變式直剪儀垂直加載水平加載測(cè)微表量力環(huán)剪切盒第15頁(yè)/共76頁(yè)第十六頁(yè)，共76頁(yè)。土體內(nèi)一點(diǎn)(y din)處任意方向截面上應(yīng)力的集合（剪應(yīng)力和法向應(yīng)力） 331131斜面(ximin)上的應(yīng)力2cos212131312sin2131土中任一點(diǎn)的應(yīng)力(yngl)狀態(tài)土的抗剪強(qiáng)度與極限平衡原理第16頁(yè)/共76頁(yè)第十七頁(yè)，共76頁(yè)。O131/2(1 +3 )2A(, )土中某點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)(zhungti)可用莫爾應(yīng)力圓描述 31莫

6、爾圓可以表示土體中一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)，莫爾圓圓周上各點(diǎn)的坐標(biāo)(zubio)就表示該點(diǎn)在相應(yīng)平面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。第17頁(yè)/共76頁(yè)第十八頁(yè)，共76頁(yè)。應(yīng)力(yngl)圓與強(qiáng)度線相離： 強(qiáng)度(qingd)線應(yīng)力(yngl)圓與強(qiáng)度線相切：應(yīng)力圓與強(qiáng)度線相割：極限應(yīng)力圓f 破壞狀態(tài) 土的極限平衡條件第18頁(yè)/共76頁(yè)第十九頁(yè)，共76頁(yè)。莫爾庫(kù)侖破壞準(zhǔn)則(極限平衡(pnghng)狀態(tài))31c f2 fAcctg1/2(1 +3 )313121cot21sinc245tan2245tan231ooc245tan2245tan213ooc無(wú)粘性(zhn xn)土：c=0245tan231o245tan21

7、3o粘性(zhn xn)土：第19頁(yè)/共76頁(yè)第二十頁(yè)，共76頁(yè)。粘性(zhn xn)土的極限平衡條件1= 3tg2(45+/2)2ctg (45+/2)3= 1tg2(45/2)2ctg (45/2)第20頁(yè)/共76頁(yè)第二十一頁(yè)，共76頁(yè)。無(wú)粘性(zhn xn)土的極限平衡條件1= 3tg2(45+/2)3= 1tg2(45/2)第21頁(yè)/共76頁(yè)第二十二頁(yè)，共76頁(yè)。 )245( 土體處于極限平衡狀態(tài)(zhungti)時(shí)，破壞面與大主應(yīng)力作用面的夾角為 f f2 f31cAcctg1/2(1 +3 )2459021f45max說(shuō)明(shumng)：剪破面并不產(chǎn)生于最大剪應(yīng)力面，而與最大剪應(yīng)

8、力面成 / 2的夾角。因此，土的剪切破壞并不是由最大剪應(yīng)力max所控制。 max第22頁(yè)/共76頁(yè)第二十三頁(yè)，共76頁(yè)。3. 極限平衡應(yīng)力(yngl)狀態(tài)二、摩爾-庫(kù)侖破壞(phui)準(zhǔn)則極限平衡應(yīng)力狀態(tài)： 有一對(duì)面上(min shn)的應(yīng)力狀態(tài)達(dá)到 = f土的強(qiáng)度包線： 所有達(dá)到極限平衡狀態(tài)的莫爾圓的公切線。f第23頁(yè)/共76頁(yè)第二十四頁(yè)，共76頁(yè)。3. 極限(jxin)平衡應(yīng)力狀態(tài)f強(qiáng)度包線以內(nèi)：下任何(rnh)一個(gè)面上的一對(duì)應(yīng)力與 都沒(méi)有達(dá)到破壞包線，不破壞；與破壞包線相切：有一個(gè)面上的應(yīng)力達(dá)到破壞；與破壞包線相交：有一些平面上的應(yīng)力超過(guò)強(qiáng)度；不可能發(fā)生。二、摩爾(m r)-庫(kù)侖破壞準(zhǔn)則

9、第24頁(yè)/共76頁(yè)第二十五頁(yè)，共76頁(yè)。4. 莫爾庫(kù)侖強(qiáng)度(qingd)理論莫爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論(lln)表達(dá)式極限平衡條件131313132sin2ctgctg2cc 1f313ctg2ctanfcOc132二、摩爾-庫(kù)侖(kln)破壞準(zhǔn)則第25頁(yè)/共76頁(yè)第二十六頁(yè)，共76頁(yè)。4. 莫爾庫(kù)侖強(qiáng)度(qingd)理論莫爾-庫(kù)侖(kln)強(qiáng)度理論表達(dá)式極限平衡條件213231452tg 4522452tg 4522fftgctgc1f313ctg2ctanfcOc132二、摩爾-庫(kù)侖破壞(phui)準(zhǔn)則第26頁(yè)/共76頁(yè)第二十七頁(yè)，共76頁(yè)。213452tg 4522ftgc根據(jù)(gnj)應(yīng)力狀態(tài)

10、計(jì)算出大小主應(yīng)力1、3221,3422xzxzxz判斷(pndun)破壞可能性由3計(jì)算(j sun)1f比較1與1f11f 破壞狀態(tài)Oc1f3115. 破壞判斷方法判別對(duì)象：土體微小單元（一點(diǎn)）3= 常數(shù)：二、摩爾-庫(kù)侖破壞準(zhǔn)則第27頁(yè)/共76頁(yè)第二十八頁(yè)，共76頁(yè)。根據(jù)應(yīng)力狀態(tài)(zhungti)計(jì)算出大小主應(yīng)力1、3221,3422xzxzxz判斷(pndun)破壞可能性231452tg 4522ftgc由1計(jì)算(j sun)3f比較3與3f33f 彈性平衡狀態(tài)3=3f 極限平衡狀態(tài)33f 破壞狀態(tài)Oc 13f335. 破壞判斷方法三、摩爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論判別對(duì)象：土體微小單元（一點(diǎn)）1= 常

11、數(shù)：第28頁(yè)/共76頁(yè)第二十九頁(yè)，共76頁(yè)。Oc1f32tanfc29031f45/2破裂面26. 滑裂面的位置(wi zhi) 與大主應(yīng)力面夾角(ji jio)： =45 + /2二、摩爾(m r)-庫(kù)侖破壞準(zhǔn)則第29頁(yè)/共76頁(yè)第三十頁(yè)，共76頁(yè)。直剪試驗(yàn)、三軸試驗(yàn)等 制樣（重塑土）或現(xiàn)場(chǎng)取樣 缺點(diǎn)：擾動(dòng) 優(yōu)點(diǎn)(yudin)：應(yīng)力條件清楚，易重復(fù)十字板扭剪試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)等 原位試驗(yàn) 缺點(diǎn)：應(yīng)力條件不易(b y)掌握 優(yōu)點(diǎn)：原狀土的原位強(qiáng)度 4.2 土的剪切試驗(yàn)第30頁(yè)/共76頁(yè)第三十一頁(yè)，共76頁(yè)。測(cè)定土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的試驗(yàn)稱為剪切試驗(yàn): 按常用的試驗(yàn)儀器可將剪切試驗(yàn)分為直接剪切試驗(yàn)、三軸壓

12、縮試驗(yàn)、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)和十字板剪切試驗(yàn)四種。影響土的抗剪強(qiáng)度的因素： 土的密度、含水率、初始(ch sh)應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)力歷史及固結(jié)程度、試驗(yàn)中的排水條件等。第31頁(yè)/共76頁(yè)第三十二頁(yè)，共76頁(yè)。應(yīng)變控制式直剪儀直剪儀應(yīng)力控制式直剪儀TA直接(zhji)剪切試驗(yàn)：用直接(zhji)剪切儀（簡(jiǎn)稱直剪儀）測(cè) 定土的抗剪強(qiáng)度的試驗(yàn)。TT剪切面PT剪切面TPPA試驗(yàn)儀器：直剪儀（應(yīng)力(yngl)控制式，應(yīng)變控制式）第32頁(yè)/共76頁(yè)第三十三頁(yè)，共76頁(yè)。剪切位移(wiy)（mm） 剪應(yīng)力（kPa) 4f f第33頁(yè)/共76頁(yè)第三十四頁(yè)，共76頁(yè)。 = 100KPa = 200KPa = 300KP

13、acmmkPa = 400KPakPafkPa 4第34頁(yè)/共76頁(yè)第三十五頁(yè)，共76頁(yè)。（一）快剪（Q）,QQc 土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定快剪試驗(yàn)適用于滲透系數(shù)小于106cm / s的細(xì)粒土，試驗(yàn)時(shí)在試樣上施加垂直壓力后，拔去固定銷釘，立即以0.8mm/min的剪切速度(sd)進(jìn)行剪切，使試樣在3min5min內(nèi)剪破。試樣每產(chǎn)生剪切位移0.2mm0.4mm測(cè)記測(cè)力計(jì)和位移讀數(shù)，直至測(cè)力計(jì)讀數(shù)出現(xiàn)峰值，繼續(xù)剪切至剪切位移為4mm時(shí)停機(jī)，記下破壞值；當(dāng)剪切過(guò)程中測(cè)力計(jì)讀數(shù)無(wú)峰值時(shí)，應(yīng)剪切至剪切位移為6mm時(shí)停機(jī)，該試驗(yàn)所得的強(qiáng)度稱為快剪強(qiáng)度，相應(yīng)的指標(biāo)稱為快剪強(qiáng)度指標(biāo)，以 表示。第35頁(yè)/共76頁(yè)第

14、三十六頁(yè)，共76頁(yè)。 固結(jié)快剪試驗(yàn)也適用于滲透系數(shù)小于106cm/s的細(xì)粒土。試驗(yàn)時(shí)對(duì)試樣施加垂直壓力后，每小時(shí)測(cè)讀垂直變形一次，直至固結(jié)變形穩(wěn)定。變形穩(wěn)定標(biāo)準(zhǔn)為變形量每小時(shí)不大于0.005mm，在拔去固定銷，剪切過(guò)程同快剪試驗(yàn)。所得強(qiáng)度稱為固結(jié)快剪強(qiáng)度，相應(yīng)指標(biāo)稱為固結(jié)快剪強(qiáng)度指標(biāo)，以 表示。,RRc（二）固結(jié)( ji)快剪（R）第36頁(yè)/共76頁(yè)第三十七頁(yè)，共76頁(yè)。（三）慢剪（S） 慢剪試驗(yàn)是對(duì)試樣施加垂直(chuzh)壓力后，待固結(jié)穩(wěn)定后，再拔去固定銷，以小于0.02mm/min的剪切速度使試樣在充分排水的條件下進(jìn)行剪切，這樣得到的強(qiáng)度稱為慢剪強(qiáng)度，其相應(yīng)的指標(biāo)稱為慢剪強(qiáng)度指標(biāo)，以 表

15、示。,SSc第37頁(yè)/共76頁(yè)第三十八頁(yè)，共76頁(yè)。應(yīng)變式直剪儀垂直加載水平加載測(cè)微表量力環(huán)剪切盒第38頁(yè)/共76頁(yè)第三十九頁(yè)，共76頁(yè)。 直剪儀(圖2)第39頁(yè)/共76頁(yè)第四十頁(yè)，共76頁(yè)。第40頁(yè)/共76頁(yè)第四十一頁(yè)，共76頁(yè)。第41頁(yè)/共76頁(yè)第四十二頁(yè)，共76頁(yè)。 三軸壓縮試驗(yàn)原理是根據(jù)莫爾庫(kù)倫強(qiáng)度理論得出的。 三軸壓縮儀主要由壓力室、加壓系統(tǒng)和量測(cè)系統(tǒng)三大部分組成，圖6是三軸壓縮儀的壓力室示意圖，它是一個(gè)由金屬頂蓋、底座和透明(tumng)有機(jī)玻璃圓筒組成的密閉容器。 取35個(gè)相同土樣，在不同的周圍壓力作用下進(jìn)行剪切破壞，可得到相應(yīng)的作用力，便可繪出幾個(gè)極限應(yīng)力圓，這些極限應(yīng)力圓的公

16、切線，即為該土樣的抗剪強(qiáng)度線（圖7）。由此得出抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。第42頁(yè)/共76頁(yè)第四十三頁(yè)，共76頁(yè)。圖4.10 三軸剪切儀壓力室示意圖1豎向加荷活塞；2頂蓋；3有機(jī)玻璃圓筒；4乳膠膜；5底座；6活塞座；7壓力表第43頁(yè)/共76頁(yè)第四十四頁(yè)，共76頁(yè)。圖4.12 三軸剪切試驗(yàn)成果第44頁(yè)/共76頁(yè)第四十五頁(yè)，共76頁(yè)。 根據(jù)試驗(yàn)排水條件的不同，對(duì)應(yīng)于直接剪切試驗(yàn)的快剪、固結(jié)快剪和慢剪試驗(yàn)，三軸壓縮試驗(yàn)也可分為不固結(jié)不排水剪、固結(jié)不排水剪和固結(jié)排水剪三種試驗(yàn)方法： 不排水剪是在試樣施加 和q時(shí)始終關(guān)閉B閥，不讓試樣排水；固結(jié)不排水剪是在施加固結(jié)壓力 時(shí)，打開(kāi)B閥，讓試樣充分排水固結(jié)。然后關(guān)閉B閥，

17、逐級(jí)增大q，使試樣剪破； 排水剪則是在試驗(yàn)時(shí)，始終打開(kāi)閥門(mén)B，讓試樣自由排水。對(duì)于不排水剪和固結(jié)不排水剪試驗(yàn)，還可測(cè)出試樣中產(chǎn)生的孔隙水壓力 ，因而可以求出土的有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)值 ，這種方法稱為有效應(yīng)力法。 三軸壓縮試驗(yàn)較直接剪切試驗(yàn)完善，其優(yōu)點(diǎn)是能比較嚴(yán)格地控制排水條件，并能測(cè)定試樣的孔隙水壓力變化，受力條件比較符合實(shí)際，沒(méi)有人為地限定破裂面，破裂面是最弱面，試驗(yàn)結(jié)果較為準(zhǔn)確。 33u、c第45頁(yè)/共76頁(yè)第四十六頁(yè)，共76頁(yè)。 三軸壓縮試驗(yàn)中當(dāng)周圍壓力30時(shí)即為無(wú)側(cè)限試驗(yàn)條件，這時(shí)只有q=1。所以，也可稱為單軸壓縮試驗(yàn)。由于試樣的側(cè)向壓力為零，在側(cè)向受壓時(shí)，其側(cè)向變形不受限制，故又稱為

18、無(wú)側(cè)限壓縮試驗(yàn)。同時(shí)，又由于試樣是在軸向壓縮的條件下破壞的，因此，把這種情況下土所能承受(chngshu)的最大軸向壓力稱為無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度，以qu表示。試驗(yàn)時(shí)仍用圓柱狀試樣，可在專門(mén)的無(wú)側(cè)限儀上進(jìn)行，也可在三軸儀上進(jìn)行。第46頁(yè)/共76頁(yè)第四十七頁(yè)，共76頁(yè)。無(wú)側(cè)限儀第47頁(yè)/共76頁(yè)第四十八頁(yè)，共76頁(yè)。 十字板剪切試驗(yàn)是一種利用十字板剪切儀在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定土的抗剪強(qiáng)度的方法。這種試驗(yàn)方法適合(shh)于在現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定飽和粘性土的原位不排水強(qiáng)度，特別適用于均勻的飽和粘性土。第48頁(yè)/共76頁(yè)第四十九頁(yè)，共76頁(yè)。正常固結(jié)試樣(sh yn)與超固結(jié)試樣(sh yn) （一）正常固結(jié)粘土1、不固結(jié)不排水強(qiáng)

19、度（UU）在飽和(boh)土的不固結(jié)不排水剪試驗(yàn)中，總強(qiáng)度包線為一水平線。所以 ，0u231ffufc4.3 土的剪切特性(txng)第49頁(yè)/共76頁(yè)第五十頁(yè)，共76頁(yè)。1、不固結(jié)( ji)不排水強(qiáng)度（UU）如果使試樣在另一個(gè)較高的剪前固結(jié)壓力(yl) 下固結(jié)穩(wěn)定后進(jìn)行一組不固結(jié)不排水試驗(yàn)第50頁(yè)/共76頁(yè)第五十一頁(yè)，共76頁(yè)。如果使試樣在另一個(gè)較高的剪前固結(jié)壓力 下固結(jié)穩(wěn)定后進(jìn)行一組不固結(jié)不排水試驗(yàn)，那么，由于固結(jié)壓力增大，試樣的剪前孔隙比將減少(jinsho)，試樣的不排水強(qiáng)度 將增大。 與 通常呈線性關(guān)系，即 ，其中 為比例系數(shù)。如圖524（a）、（b）所示。cucucccuctg第5

20、1頁(yè)/共76頁(yè)第五十二頁(yè)，共76頁(yè)。2、固結(jié)不排水強(qiáng)度（CU） 固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)(shyn)的過(guò)程如圖525所示。正常固結(jié)土的CU試驗(yàn)總強(qiáng)度(qingd)線是如圖526所示一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，傾角為 ， 。其抗剪強(qiáng)度(qingd)可表示為cu0cuccuftg第52頁(yè)/共76頁(yè)第五十三頁(yè)，共76頁(yè)。若在固結(jié)不排水剪試驗(yàn)中量測(cè)孔隙水應(yīng)力，則結(jié)果可用有效應(yīng)力整理。從破壞時(shí)的總應(yīng)力中減去 ,可得到相應(yīng)破壞時(shí)的有效大主應(yīng)力 和有效小主應(yīng)力 及破壞應(yīng)力圓，繪出這些破壞應(yīng)力圓的包線，可得有效應(yīng)力強(qiáng)度包線。由于正常固結(jié)土剪破時(shí)的孔隙水應(yīng)力為正值，則剪破時(shí)的有效應(yīng)力圓總在總應(yīng)力圓的左邊。有效應(yīng)力強(qiáng)度包線

21、也是通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，直線的傾角 大于 ， ，于是(ysh)用有效應(yīng)力表示的CU試驗(yàn)抗剪強(qiáng)度為 tgffuf1f3cu0 c第53頁(yè)/共76頁(yè)第五十四頁(yè)，共76頁(yè)。3、固結(jié)排水強(qiáng)度（CD)固結(jié)排水剪切試驗(yàn)(shyn)的過(guò)程如圖528所示。如圖529所示，由于試驗(yàn)過(guò)程中孔隙水應(yīng)力始終保持為零，有效應(yīng)力就等于外加總應(yīng)力，極限總應(yīng)力圓就是(jish)極限有效應(yīng)力圓，因而總應(yīng)力強(qiáng)度包線即為有效應(yīng)力強(qiáng)度包線。CD試驗(yàn)中的有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)常用 ， 表示。其強(qiáng)度包線是一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，其傾角為 ， 。于是，CD試驗(yàn)抗剪強(qiáng)度可表示為dcdd0dcdftg第54頁(yè)/共76頁(yè)第五十五頁(yè)，共76頁(yè)。將上述(

22、shngsh)三種三軸壓縮試驗(yàn)的結(jié)果匯總于圖530中。由圖可見(jiàn)，對(duì)于同一種正常固結(jié)的飽和粘土，當(dāng)采用三種不同的試驗(yàn)方法來(lái)測(cè)定其抗剪強(qiáng)度時(shí)，其強(qiáng)度包線是不同的。其中UU試驗(yàn)結(jié)果是一條水平線，CU和CD試驗(yàn)各是一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線。三種方法所得到的強(qiáng)度指標(biāo)間的關(guān)系是 ， 。試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)用有效應(yīng)力表示試驗(yàn)結(jié)果時(shí)，三種剪切試驗(yàn)將得到基本相同的強(qiáng)度包線及十分接近的有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)，這就意味著同一種土三種試驗(yàn)的試樣將沿著同一平面剪破。0dcuuccc0ucud第55頁(yè)/共76頁(yè)第五十六頁(yè)，共76頁(yè)。實(shí)測(cè)資料表明，f通常約為60，而粘性土的 一般在30左右，實(shí)測(cè)的f角接近于 ，這也是有效(yuxio)

23、應(yīng)力概念下的理論剪破角。 正常固結(jié)土為應(yīng)變硬化型，體變多表現(xiàn)為剪縮；)245(第56頁(yè)/共76頁(yè)第五十七頁(yè)，共76頁(yè)。 砂土的初始孔隙比不同，在受剪過(guò)程中將顯示出非常不同的性狀。松砂受剪時(shí)，顆粒滾落(n lu)到平衡位置，排列得更緊密些，所以它的體積縮小，把這種因剪切而體積縮小的現(xiàn)象稱為剪縮性；第57頁(yè)/共76頁(yè)第五十八頁(yè)，共76頁(yè)。第58頁(yè)/共76頁(yè)第五十九頁(yè)，共76頁(yè)。 緊砂的這種剪脹趨勢(shì)隨著周圍壓力的增大(zn d)，土粒的破碎而逐漸消失。在高周圍壓力下，不論砂土的松緊如何，受剪都將剪縮。 松砂的強(qiáng)度(qingd)逐漸增大，應(yīng)力軸向應(yīng)變關(guān)系呈應(yīng)變硬化型，它的體積則逐漸減小。第59頁(yè)/共7

24、6頁(yè)第六十頁(yè)，共76頁(yè)。第60頁(yè)/共76頁(yè)第六十一頁(yè)，共76頁(yè)。既然砂土在低周圍壓力下由于初始孔隙比的不同，剪破時(shí)的體積可能小于初始體積，也可能大于初始體積，那么，可以(ky)想象，砂土在某一初始孔隙比下受剪，它剪破時(shí)的體積將等于其初始體積，這一初始孔隙比稱為臨界孔隙比。砂土的初始孔隙比將隨周圍壓力的增加而減小。第61頁(yè)/共76頁(yè)第六十二頁(yè)，共76頁(yè)。砂土的液化液化被定義為任何物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體的行為或過(guò)程。對(duì)于飽和疏松的粉細(xì)砂，當(dāng)受到突發(fā)的動(dòng)力荷載時(shí)，例如地震荷載，一方面由于動(dòng)剪應(yīng)力的作用有使體積縮小的趨勢(shì)，另一方面由于時(shí)間短來(lái)不及向外排水，因此就產(chǎn)生了很大的孔隙水應(yīng)力。按有效(yuxio)應(yīng)力

25、原理，無(wú)粘性土的抗剪強(qiáng)度應(yīng)表達(dá)為第62頁(yè)/共76頁(yè)第六十三頁(yè)，共76頁(yè)。Ospa b c 壓力(yl)與沉降關(guān)系曲線4.4 地基(dj)的臨塑荷載和臨界荷載第63頁(yè)/共76頁(yè)第六十四頁(yè)，共76頁(yè)。(2)隨著荷載增加，壓密區(qū)I向兩側(cè)擠壓，土中產(chǎn)生塑性區(qū)，塑性區(qū)先在基礎(chǔ)(jch)邊緣產(chǎn)生，然后逐步擴(kuò)大形成II、III塑性區(qū)?；A(chǔ)(jch)的沉降增長(zhǎng)率較前一階段增大，故 ps曲線呈曲線狀。(1)當(dāng)基礎(chǔ)上荷載較小時(shí)(xiosh)，基礎(chǔ)下形成一個(gè)三角形壓密區(qū)I，隨同基礎(chǔ)壓入土中，ps曲線呈直線關(guān)系。 整體剪切破壞p-s曲線上有兩個(gè)明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，區(qū)分地基(dj)變形三個(gè)階段： 1、整體剪切破壞(3)當(dāng)荷載

26、達(dá)到最大值后，土中形成連續(xù)滑動(dòng)面，并延伸到地面，土從基礎(chǔ)兩側(cè)擠出并隆起，基礎(chǔ)沉降急劇增加，整個(gè)地基失穩(wěn)破壞。 第64頁(yè)/共76頁(yè)第六十五頁(yè)，共76頁(yè)。第65頁(yè)/共76頁(yè)第六十六頁(yè)，共76頁(yè)。 隨著荷載的增加，基礎(chǔ)下也產(chǎn)生壓密區(qū)I及塑性區(qū)II，但塑性區(qū)僅僅發(fā)展到地基某一范圍內(nèi)，土中滑動(dòng)面并不延伸到地面，基礎(chǔ)兩側(cè)地面微微隆起，沒(méi)有出現(xiàn)(chxin)明顯的裂縫。 局部(jb)剪切破壞p-s曲線沒(méi)有明顯的直線段，地基破壞時(shí)曲線也沒(méi)有明顯的陡降。2、局部(jb)剪切破壞Osp ps曲線上坡度發(fā)生顯著變化（即變化率最大的點(diǎn)）所對(duì)應(yīng)的基底壓力p作為地基的極限承載力fu。第66頁(yè)/共76頁(yè)第六十七頁(yè)，共76頁(yè)。 隨著荷載的增加，基礎(chǔ)下土層發(fā)生壓縮變形，基礎(chǔ)出現(xiàn)持續(xù)下沉，當(dāng)荷載繼續(xù)增加，基礎(chǔ)周圍附近土體發(fā)生豎向剪切破壞，使基礎(chǔ)刺入土中，地基不出現(xiàn)連續(xù)(linx)的滑動(dòng)面，基礎(chǔ)兩側(cè)地面不出現(xiàn)隆起。 沖剪破壞p-s曲線沒(méi)有(mi yu)明顯的轉(zhuǎn)折點(diǎn)。3、沖剪破壞(phui) ps曲線上平均下沉梯度接近常數(shù)且出現(xiàn)不規(guī)則下沉?xí)r對(duì)應(yīng)的基底壓力p作為地基的極限承載力fu 。Osp第67頁(yè)/共76頁(yè)第六十八頁(yè)，共76頁(yè)。沖剪破壞(phui)第68頁(yè)/共76頁(yè)第六十九頁(yè)，共76頁(yè)。均布條形荷載作用(zuyng)下地基中的應(yīng)力1313sin2 cotc1300=(sin)()pddz第69頁(yè)/共76頁(yè)第七