高等土力學(xué)-土的強(qiáng)度與土的物理性質(zhì)(內(nèi)因)

3.3土的強(qiáng)度與土的物理性質(zhì)（內(nèi)因）3.3.1影響土強(qiáng)度的因素3.3.2影響土強(qiáng)度的一般物理性質(zhì)3.3.3孔隙比e與砂土抗剪強(qiáng)度關(guān)系——臨界孔隙比ecr3.3.4孔隙比與黏土強(qiáng)度——真強(qiáng)度理論e為土的孔隙比；C

代表土的組成，component；H代表應(yīng)力歷史，history；T表示溫度，temperature；和

分別表示應(yīng)變和應(yīng)變率；S表示土的結(jié)構(gòu)，Structure；c和為黏聚力及內(nèi)摩擦角。其中各種因素并不獨(dú)立，可能相互重疊。3.3.1影響土強(qiáng)度的因素組成（C）、狀態(tài)（e）和結(jié)構(gòu)（S）（1）組成：礦物成分，顆粒大小與級(jí)配，顆粒形狀，含水量（飽和度）以及黏性土的離子和膠結(jié)物種類等因素。（2）狀態(tài)：砂土的相對(duì)密度；黏土的孔隙比。（3）結(jié)構(gòu)：顆粒的排列與相互作用關(guān)系。2.外部因素溫度、應(yīng)力狀態(tài)（圍壓、中主應(yīng)力）、應(yīng)力歷史、主應(yīng)力方向、應(yīng)變值、加載速率及排水條件。1.內(nèi)部因素3.4.2影響土強(qiáng)度的一般物理性質(zhì)

（組成與狀態(tài)）1.顆粒礦物成分2.顆粒的幾何性質(zhì)3.土的級(jí)配4.土的狀態(tài)5.土的結(jié)構(gòu)6.剪切帶的形成及其影響?zhàn)ね粒焊邘X土>伊里土>蒙特土粗粒土：含云母、泥巖等，摩擦角明顯變?。V物本身滑動(dòng)摩擦角小；顆粒易于破碎圖3－17常見(jiàn)礦物的滑動(dòng)摩擦角1.顆粒礦物成分對(duì)滑動(dòng)摩擦角的影響（1）顆粒尺寸的大小的影響一方面，大尺寸顆粒具有較強(qiáng)的咬合，可能增加土的剪脹，從而提高強(qiáng)度；另一方面，大尺寸顆粒在單位體積中顆粒間接觸點(diǎn)少，接觸點(diǎn)上應(yīng)力加大，顆粒更容易破碎，從而減少剪脹，降低了土的強(qiáng)度。2.粗粒土顆粒的幾何性質(zhì)大小、棱角、針片狀……如果均勻的細(xì)砂與粗砂具有相同的孔隙比e，二者的內(nèi)摩擦角基本相同。但由于細(xì)砂的emin要大，所以這時(shí)細(xì)砂的相對(duì)密度Dr要高。如果相對(duì)密度Dr相同，則粗砂的內(nèi)摩擦角大。對(duì)于砂土①在其他條件相同時(shí)，顆粒表面糙度增加將會(huì)增加砂土的內(nèi)摩擦角。②粗粒土的針、片狀形狀及棱角的影響較復(fù)雜：

（a）加強(qiáng)了顆粒間的咬合作用：。

（b）針片狀顆粒更易于折斷，棱角易于折損:。（2）表面糙度、針、片狀形狀及棱角顆粒棱角與針片狀顆粒在同樣較低圍壓下（1）砂土由于單位體積接觸點(diǎn)多，顆粒破碎一般不嚴(yán)重，其棱角使抗剪強(qiáng)度增加(河砂與山砂）；（2）碎石土由于單位體積內(nèi)接觸點(diǎn)少，它們其強(qiáng)度提高不明顯，甚至減?。ㄋ槭c卵石）。3.土的級(jí)配—級(jí)配良好：密度增加剪脹性增強(qiáng)觸點(diǎn)增加與接觸應(yīng)力減小有利于強(qiáng)度提高4.土的狀態(tài)孔隙比e及相對(duì)密度Dr——影響強(qiáng)度的重要因素，密度大其強(qiáng)度提高。砂土（以石英為主）的干與濕：二者一般接近，相差1～2。5.土的結(jié)構(gòu)：強(qiáng)度有所提高，并且表現(xiàn)出各向異性6.剪切帶的形成及其影響：應(yīng)變軟化與殘余強(qiáng)度圖3－18正常固結(jié)黏土的強(qiáng)度－礦物及塑性指數(shù)關(guān)系靜壓揉搓圖3－19黏性土的結(jié)構(gòu)性對(duì)強(qiáng)度的影響(a)兩種制樣方法(b)單軸壓縮（無(wú)側(cè)限)試驗(yàn)靜壓揉搓圖3－20砂土制樣方法造成的結(jié)構(gòu)性對(duì)強(qiáng)度的影響各種影響砂土內(nèi)摩擦角的物理因素影響砂土內(nèi)摩擦角的物理因素3.4.3孔隙比e與砂土抗剪強(qiáng)度關(guān)系——臨界孔隙比ecr天然休止角：r松砂的天然休止角r天然沙丘圖3－22相同圍壓下密砂與松砂的三軸試驗(yàn)：破壞時(shí)孔隙比接近圖3－23臨界孔隙比ecr是指在在三軸試驗(yàn)加載過(guò)程中，達(dá)到極限應(yīng)力差(1－3)ult，軸向應(yīng)變連續(xù)增加，最終試樣體積幾乎不變時(shí)的孔隙比。也可以敘述為：在一種圍壓下，用具有臨界孔隙比的砂試樣進(jìn)行排水三軸試驗(yàn)，偏差應(yīng)力達(dá)到(1－3)ult時(shí)，試樣的體應(yīng)變?yōu)榱悖换蛘卟慌潘囼?yàn)破壞時(shí)的孔隙水壓力(孔隙水壓力系數(shù)A)為零。臨界孔隙比ecr圖3－24臨界孔隙比與圍壓制樣孔隙比e-vecrvv制樣孔隙比e－圍壓3－破壞時(shí)體應(yīng)變v簡(jiǎn)化關(guān)系圖3－25制樣孔隙比e－圍壓3－破壞時(shí)體應(yīng)變v簡(jiǎn)化關(guān)系3.4.4孔隙比與黏土強(qiáng)度——真強(qiáng)度理論

正常固結(jié)黏土的強(qiáng)度包線過(guò)原點(diǎn)：但各圍壓下的密度不同實(shí)際上存在粘聚力圖3－26真強(qiáng)度理論伏斯列夫的真強(qiáng)度理論：破壞時(shí)的含