土力學(xué)與基礎(chǔ)工程第五章演示文稿

1、土力學(xué)與基礎(chǔ)工程第五章演示文稿第一頁，共六十三頁。概述土的庫侖定律土的莫爾庫侖強度理論土的抗剪強度指標(biāo)的測定主要內(nèi)容 第二頁，共六十三頁。本 章 要 點 牢固掌握庫侖公式和莫爾庫侖強度理論； 掌握土的抗剪強度指標(biāo)的測定方法； 明確不同固結(jié)和排水條件下的抗剪強度指標(biāo) 的意義及其應(yīng)用。第三頁，共六十三頁。概 述土的破壞主要是由于剪切引起的，剪切破壞是土體破壞的重要特點。工程時間中與土的抗剪強度有關(guān)的工程主要有以下3類 (1) 土質(zhì)土壩的穩(wěn)定 (2) 土壓力 (3) 地基的承載力問題第四頁，共六十三頁。工程實例土坡穩(wěn)定第五頁，共六十三頁。工程實例土壓力第六頁，共六十三頁。第七頁，共六十三頁。第八頁，

2、共六十三頁。第九頁，共六十三頁。第十頁，共六十三頁。工程實例地基承載力問題第十一頁，共六十三頁。工程實例地基承載力問題加拿大特朗斯康谷倉第十二頁，共六十三頁。概 述抗剪強度：土體抵抗剪切破壞的極限能力。破壞準(zhǔn)則：土體達到破壞狀態(tài)時的應(yīng)力組合 稱為破壞準(zhǔn)則。第十三頁，共六十三頁。思 考 固體之間的摩擦力與土的抗剪強度是否會有一定聯(lián)系？第十四頁，共六十三頁。土的庫侖定律 固體間的摩擦力直接取決于接觸面上的法向力和接觸材料的摩擦角第十五頁，共六十三頁。直接剪切試驗第十六頁，共六十三頁。庫侖定律 f砂土f粘性土c第十七頁，共六十三頁。c, -有效抗剪強度指標(biāo)c, -總應(yīng)力抗剪強度指標(biāo)第十八頁，共六十三

3、頁。土的抗剪強度來源摩擦強度粘聚強度CABCAB剪切面-+第十九頁，共六十三頁。摩擦強度影響因素密 度粒徑級配顆粒形狀礦物成分地質(zhì)歷史粘土顆粒礦物成分密度離子價與離子濃度粘聚強度影響因素第二十頁，共六十三頁。思 考剪切破壞面的位置？剪切破壞面上滿足什么應(yīng)力條件？第二十一頁，共六十三頁。第二十二頁，共六十三頁。 f 破壞狀態(tài)莫爾強度理論第二十三頁，共六十三頁。莫爾應(yīng)力圓第二十四頁，共六十三頁。莫爾應(yīng)力圓(1-3)/2o(1+3)/2？第二十五頁，共六十三頁。 f 破壞狀態(tài)土的莫爾庫侖強度理論第二十六頁，共六十三頁。土的莫爾庫侖強度理論ABDO = f極限平衡狀態(tài)極限應(yīng)力圓破壞應(yīng)力圓第二十七頁，共

4、六十三頁。土的極限平衡條件 土體處于極限平衡狀態(tài)時的應(yīng)力組合及強度指標(biāo)之間的數(shù)學(xué)表達式稱為極限平衡條件。莫爾庫侖破壞準(zhǔn)則第二十八頁，共六十三頁。土的極限平衡條件第二十九頁，共六十三頁。土的極限平衡條件第三十頁，共六十三頁。土的極限平衡條件第三十一頁，共六十三頁?！纠}】已知某土體單元的大主應(yīng)力1200kPa，小主應(yīng)力350kPa。通過試驗測得土的抗剪強度指標(biāo)30，問該單元土體處于什么狀態(tài)？ （方法1: 方法2: 方法3:）第三十二頁，共六十三頁。拓 展 思 考 莫爾庫侖強度理論存在的問題第三十三頁，共六十三頁。第三十四頁，共六十三頁。5.4 土的抗剪強度指標(biāo)的測定 直接剪切試驗 三軸壓縮試驗

5、無側(cè)限抗壓強度試驗 十字板剪切試驗第三十五頁，共六十三頁。直接剪切試驗第三十六頁，共六十三頁。直接剪切試驗第三十七頁，共六十三頁。直接剪切試驗第三十八頁，共六十三頁。直接剪切試驗第三十九頁，共六十三頁。直接剪切試驗第四十頁，共六十三頁。直接剪切試驗第四十一頁，共六十三頁。直接剪切試驗第四十二頁，共六十三頁。直接剪切試驗第四十三頁，共六十三頁。直接剪切試驗在直剪試驗過程中，不能量測孔隙水應(yīng)力，也不能控制排水，所以只能以總應(yīng)力法來表示土的抗剪強度。但是為了考慮固結(jié)程度和排水條件對抗剪強度的影響，根據(jù)加荷速率的快慢可將之間試驗劃分為 快剪 固結(jié)快剪 慢剪第四十四頁，共六十三頁。直接剪切試驗慢剪快剪固

6、結(jié)快剪第四十五頁，共六十三頁。直接剪切試驗的優(yōu)缺點 直剪試驗的缺點剪切破壞面固定為上下盒之間的水平面；試驗中試驗的排水程度靠試驗速度的快慢控制；由于上下土盒的錯動，剪切過程中試樣的有效面積減小，使試樣中的應(yīng)力分布不均勻，主應(yīng)力方向發(fā)生變化，當(dāng)剪切變形較大時這一缺陷表現(xiàn)更為突出。第四十六頁，共六十三頁。三軸壓縮試驗三軸壓縮試驗直接量測的是試樣在不同恒定周圍壓力下的抗壓強度，然后利用莫爾庫侖破壞理論間接推求土的抗剪強度。第四十七頁，共六十三頁。三軸壓縮試驗第四十八頁，共六十三頁。三軸壓縮試驗第四十九頁，共六十三頁。三軸壓縮試驗第五十頁，共六十三頁。第五十一頁，共六十三頁。三軸壓縮試驗三軸試驗根據(jù)試

7、樣的固結(jié)和排水條件不同，可分為不固結(jié)不排水剪（UU）、固結(jié)不排水剪（CU）、固結(jié)排水剪（CD）。分別對應(yīng)于直剪試驗的快剪、固結(jié)快剪、和慢剪試驗。第五十二頁，共六十三頁。固結(jié)排水試驗（CD試驗）1 打開排水閥門，施加圍壓后充分固結(jié)，超靜孔隙水壓力完全消散；2 打開排水閥門，慢慢施加軸向應(yīng)力差以便充分排水，避免產(chǎn)生超靜孔壓固結(jié)不排水試驗（CU試驗）1 打開排水閥門，施加圍壓后充分固結(jié)，超靜孔隙水壓力完全消散；2 關(guān)閉排水閥門，很快剪切破壞，在施加軸向應(yīng)力差過程中不排水不固結(jié)不排水試驗（UU試驗）1 關(guān)閉排水閥門，圍壓下不固結(jié)；2 關(guān)閉排水閥門，很快剪切破壞，在施加軸向應(yīng)力差過程中不排水cd 、d

8、ccu 、cu cu 、u 試驗類型第五十三頁，共六十三頁。v=f=f1.固結(jié)排水試驗第五十四頁，共六十三頁。u軸向應(yīng)力和孔壓漸進增加并趨于穩(wěn)定，孔壓 u 0ffcu2.固結(jié)不排水試驗第五十五頁，共六十三頁。u =0 , cu, 并且有效應(yīng)力莫爾圓是唯一的思考題：可否由不排水試驗確定有效應(yīng)力強度指標(biāo)？cu3.不固結(jié)不排水試驗Cu依賴于初始狀態(tài)第五十六頁，共六十三頁。試驗條件與現(xiàn)場條件的對應(yīng)關(guān)系粘土地基上的分層慢速填方 在1層固結(jié)后，快速施工2層12軟土地基上的快速填方固結(jié)排水試驗固結(jié)不排水試驗不固結(jié)不排水試驗第五十七頁，共六十三頁。優(yōu)點：1 應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力路徑明確；2 排水條件清楚，可控制；3 破壞面不是人為固定的缺點：設(shè)備相對復(fù)雜，現(xiàn)場難以試驗優(yōu)點和缺點真三軸儀空心圓柱扭剪儀第五十八頁，共六十三頁。無側(cè)限抗壓強度試驗三軸壓縮試驗當(dāng)周圍壓力為零時即為無側(cè)限試驗條件，此時只有軸向壓力，所以也稱單軸壓縮試驗。由于試樣的側(cè)向力為零，在軸向受壓時，其側(cè)向變形不受限制，故又稱無側(cè)限壓縮試驗。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能承受的最大軸向壓力稱為無側(cè)限抗壓強度，以qu表示第五十九頁，共六十三頁。無側(cè)限抗壓強度試驗第六十頁，共六十三頁。無側(cè)限抗壓強度試驗極