基礎工程第章 土的抗剪強度

基礎工程第四章1第4章土的抗剪強度第1節(jié)概述第2節(jié)庫倫公式和莫爾-庫倫強度理論第3節(jié)抗剪強度的測定方法第4節(jié)飽和粘性土的抗剪強度第5節(jié)無粘性土的抗剪強度2第1節(jié)概述

土的抗剪強度是土體抵抗剪切破壞的極限能力。

土的抗剪強度對地基承載力、擋土墻土壓力和土坡穩(wěn)定等問題產(chǎn)生直接影響。3

土的抗剪強度一般可分為兩部分：一部分與顆粒間的法向應力有關，通常呈正比例關系，其本質是摩擦力；另一部分是與法向應力無關的土粒之間的粘結力，通常稱為粘聚力。4第2節(jié)庫倫公式和莫爾-

庫倫強度理論一、庫倫公式5c和稱為抗剪強度指標。影響因素土的抗剪強度的內(nèi)在因素外在因素：試驗時的排水條件等因素顆粒間的有效法向應力土的孔隙比6表達方法土的抗剪強度的總應力法：總應力強度指標有效應力法：有效應力強度指標7二、莫爾-庫倫強度理論

莫爾提出：材料的破壞為剪切破壞，當任一平面上的剪應力等于材料的抗剪強度時該點就發(fā)生破壞，破壞面上的剪應力f是該面上法向應力的函數(shù)

此函數(shù)在f-坐標中是一條曲線，稱為莫爾包線（抗剪強度包線）,如下圖實線所示。8

莫爾包線表示材料在不同應力作用下達到極限狀態(tài)時，滑動面上法向應力與剪應力f的關系。莫爾包線9

理論分析和實踐都證明，莫爾理論對土比較合適，土的莫爾包線通常可以近似地用直線代替（如上圖的虛線所示），該直線的方程就是庫倫公式表示的方程。

用庫倫公式表示莫爾包線的強度理論稱為莫爾-庫倫強度理論。

當土體中任意一點在某一平面上的剪應力達到土的抗剪強度時，就發(fā)生剪切破壞。100A

莫爾圓可以表示土體中一點的應力狀態(tài)，莫爾圓圓周上各點的坐標就表示該點在相應平面上的正應力和剪應力。11

如果給定了土的抗剪強度指標c和以及土中某點的應力狀態(tài)，則可將抗剪強度包線與莫爾應力圓畫在同一張坐標圖上，抗剪強度包線與莫爾應力圓的關系可能有：

1.整個莫爾圓位于抗剪強度包線的下方。說明該點在任何平面上的剪應力都小于土的抗剪強度，所以不會發(fā)生剪切破壞；12

2.莫爾圓與抗剪強度包線相切，切點為A。說明在A點所代表的平面上，剪應力正好達到抗剪強度，該點就處于極限平衡狀態(tài)。這時的莫爾圓稱為極限應力圓。

3.抗剪強度包線是莫爾圓的一條割線，實際上這種情況是不可能出現(xiàn)的，因為該點任何方向上的剪應力都不可能超過土的抗剪強度。因為土的抗剪強度是土體抵抗剪切破壞的極限能力。130Ac莫爾圓與抗剪強度之間的關系14

由極限應力圓當中的幾何關系，可以推導得出：

1.粘性土的極限平衡條件為15

2.無粘性土的極限平衡條件為16

3.破壞面與大主應力面的夾角為。17第3節(jié)抗剪強度的

測定方法測定土的抗剪強度的方法有多種。的室內(nèi)方法測定土抗剪強度直接剪切試驗三軸壓縮試驗無側限抗壓強度試驗18一、直接剪切試驗

應變控制式直剪儀的試驗原理：對同一種土至少取4個平行試樣，分別在不同垂直壓力下剪切破壞，將試驗結果繪制抗剪強度f與相應垂直壓力的關系圖。試驗結果表明，對于粘性土f~基本上呈直線關系，直線方程可用庫倫公式表示；對于無粘性土，f~則是通過原點的直線。19直接馳剪切嚼儀的優(yōu)點構造則簡單操作糊方便限定象剪切鳴面不款一定復是最問薄弱濾面剪切唉面上蹈剪應敘力分鍛布不勁均勻的缺點直接婦剪切場儀剪切減面在荒剪切警過程此中是炊逐漸賀縮小漢的不能分嚴格脅控制咱排水艇條件量，不婆能量帳測孔宰隙水滾壓力20二、愿三軸癢壓縮純試驗三軸雖壓縮哄儀的累試驗爸原理劍：對同廟一種痰土至宰少取遼3個紛平行嚇試樣免，分脾別在歇不同育周圍摧壓力3下剪巖切破育壞，還將試束驗結唱果繪貪制為機若干炕個極限猜應力厚圓。根姐據(jù)莫弱爾-攔庫倫澇理論榨，這稀一組孕極限撈應力牛圓的頁公共機切線汗即為則土的抗剪琴強度錦包線，可筋近似溪取為雕一條渠直線獨，直愈線的恭方程濟即為庫倫凈公式所表經(jīng)示的梳方程補。210c三軸灘壓縮揉試驗劇原理22的優(yōu)點三軸徐壓縮坡儀能較記嚴格跳地控池制排湊水條弊件能量駐測試嘗樣中叨孔隙清水壓培力的原變化剪切頃破壞氣面為拌最薄則弱面的缺點三軸態(tài)壓縮擾儀試驗傍設備屯、試蔥驗過調程相稱對復撒雜試樣惹的受左力狀吐態(tài)為鈔軸對熊稱情伴況，宮與實復際土咐體的騰受力州狀態(tài)培未必洋相符23直接柱剪切候試驗電和三胸軸壓形縮試驗脆按剪切裙前的固結景程度和剪切時的排水艙條件，可彩以分公為三攜種試等驗方予法：1.顫不固仍結不訊排水焦試驗擺；2.陵固結灰不排幼水試渠驗；3.援固結廢排水熔試驗膨；24三、酷無側革限抗還壓強酸度試氏驗無側筐限抗齡壓強床度試稍驗可峽以看作染圍壓3=0的三蠢軸不衰排水妖剪切絹試驗掙，試刑件剪淹切破痕壞時膜試樣賢所能鈴承受殃的最澡大軸燈向壓我力qu稱為無側削限抗抗壓強爆度。根載據(jù)試羞驗結逗果，蹈只能線作一貧個極際限應否力圓蘋（1=qu、3=0宗），對于或一般罰粘性其土就喇無法而作出此破壞似包線廣。25而對肥于飽趁和粘鄭性土擠，根抹據(jù)三軸馬不固誤結不阿排水瀉試驗蓋的結晉果，其破行壞包捏線接囑近于陽一條水平巡壽線，即u=0。如僅魚需測掌定飽魔和粘壓性土予的不園排水墨抗剪距強度羞，就壓可以掉利用劑比較信簡單尋的無長側限千抗壓失強度貓試驗餃代替烏三軸降試驗串。260cu無側額限抗車壓強枝度試慕驗qu27無側女限抗劣壓強旁度試當驗所營得的極限產(chǎn)應力齒圓的水平林切線就是汽破壞俗包線庸。28第4蒸節(jié)稿飽委和粘腎性土絞的兵抗剪若強度一、四不固盈結不累排水菊抗剪艱強度不固愧結不運排水敢試驗字（UU摸試驗）是賣在施加穩(wěn)周圍隙壓力萄時不排頂水（不蘿固結夾），掃且在施加觸軸向窯壓力苦直至芹剪切搜破壞察的整索個試壤驗過部程中也不允頁許排筐水（不甩排水?。?。29如果闊有一密組飽漏和粘閉性土渠試件缸，都先掌在某醉一周護圍壓掘力下虹固結貍至穩(wěn)定，予試件習中的錫初始秋孔隙極水壓綿力為厚零，打然后宅分別糠在不品排水當條件畜下施內(nèi)加周蛛圍壓悠力和種軸向妥壓力塘直至亭剪切遠破壞匆。試請驗結硬果見嗽下圖欠。300cu飽和雙粘性備土的拐不固是結不彈排水躺試驗31圖中黎三個監(jiān)實線礙圓分向別表朗示三個高試件護在不瓜同的苦圍壓肯作用酷下破壞尺時的藏總應乎力圓抗，虛眨線表見示有濱效應捆力圓佳。試鑒驗結先果表妖明，孤雖然保三個草試件碌的圍鄰壓不亭同，呀但破猴壞時嘴的主應炒力差搖相等，所祥以三奇?zhèn)€總襯應力極圓的建直徑那相同云，所鑼以破答壞包休線是影一條水平迎線，可栽得32由于猴在不形排水刺條件惜下，肚試樣在試踢驗過牢程中含水列量不變，體積不變，改侄變周弱圍壓秀力增閣量只頃能引燥起孔隙脾水壓馬力的變鋒化，儀并不星會改溝變試沖樣中敬的有效刻應力，各矮試件焦在剪查切前蔽的有巡壽效應欲力相暴等，代因此盲抗剪阿強度閉不變泰。如果昌在較返高的雞剪前循固結復壓力階下進距行不惱固結期不排性水試牢驗，炒就會丹得到棍較大伏的不中排水聲抗剪鎮(zhèn)強度勁。33由于宴只能牧得到衣一個脆有效粘應力圓，停所以逢不能欄得到洲有效捏應力飄破壞包線遷，不菠固結怪不排妖水試閘驗只曬用于市測定爺飽和茫土的越不排侍水強角度，亞所以厚可以不用無買側限糞抗壓鐵強度通試驗代代替施三軸顯壓縮奪試驗鼓來測狡定飽裙和土肉的不恨排水戒抗剪份強度傅。34不固謊結不愁排水舍試驗貼的“不固結”是在劇保持偽試樣儲原來宗有效墾應力不慨變的到情況奮下，型在三鉤軸壓脆力室秘的周竭圍壓胞力下陡不再拉排水脂固結過。如東果飽綁和粘培性土吐從未笛固結尺過，辛則其頃中的瞞有效傷應力佛為零礎（先慮期固訪結壓相力也熄為零仔），遇表現(xiàn)乞為一丸種泥盆漿狀創(chuàng)土，咐其抗抬剪強彩度必直然也棕等于膏零。35二、仰固結蔥不排穴水抗傷剪強沈度固結俯不排車水試民驗（CU試驗）是在施加壓周圍亦壓力粥時充分辛排水（固資結）壩，而嫂在施加我軸向梳壓力絨直至請剪切顧破壞鑄的整猴個試丑驗過庸程中不允帶許排渾水（不挪排水邪）。飽和嚴粘性餡土的滿固結鄰不排鉆水抗旺剪強棒度受應力僚歷史的影燭響，家所以禽首先萄要區(qū)況分試吼樣是耍處于梳什么僚樣的固結逐狀態(tài)。36如果假試樣善所受膀到的肢周圍庭固結壓力3大于湖它所傘曾受情到的坦最大喚固結壓躬力pc（先期表固結劑壓力），戶則稱諸試樣啄處于正常橫固結辭狀態(tài)；而匆如果3<pc，則解稱試畫樣處響于超固廚結狀讓態(tài)。不同傅固結受狀態(tài)壘的試金樣，伴其抗愛剪強步度性盡狀是偷不同壩的。37正常邊固結功狀態(tài)波的試群樣在剪切末過程感中體洲積有責減小究的趨勢（剪縮），袍但由鉗于不競允許功排水姓，故腿產(chǎn)生正的景孔隙達水壓何力；而敲強超糖固結駕狀態(tài)把的試恐樣在鎮(zhèn)剪切午過程衫中，撐先表拴現(xiàn)為或剪縮拜（產(chǎn)喘生正扯的孔飾隙水婦壓力滴），遮然后鞭轉為剪脹（產(chǎn)堤生負歪的孔灶隙水期壓力箭）。38東南洪大學堂遠程峰教育基巨礎作工隸程第十欠二講主講霞教師童小貧東391.薪正常途固結棗狀態(tài)匹的土唐樣下圖燦表示乓正常戴固結器狀態(tài)地的飽和懲粘性大土的屑固結鞋不排磨水試廚驗結尼果，劉圖中木用實線表示屋的為總應潔力圓敵和總麥應力上破壞忙包線，用虛線表示爬的為有效裹應力她圓和絕有效掙應力袖破壞濤包線，uf為剪干切破駝壞時次的孔蝴隙水跪壓力型。因勤為剪屋切過英程中架不排搭水，意根據(jù)京有效戒應力閉原理粉可知機，有佳效應黎力圓鑒與總攪應力朋圓直徑半相等，位置禽不同。400正常腦固結壘狀態(tài)惠飽和策粘性卷土固結孤不排巧水試來驗結粥果41因為塑正常馬固結嚼狀態(tài)應的試獄樣在剪切阿破壞便時產(chǎn)黑生正的上孔隙躺水壓四力，故有詠效應顧力圓眉在總沾應力污圓的左邊?？倯嗔ζ普虊陌鼭删€和性有效捧應力東破壞色包線獨都通過踩原點，說明折固結鋪壓力診為零豪的土驅不會轉具有護抗剪所強度。422.梅超固養(yǎng)結狀現(xiàn)態(tài)的食土樣超固略結狀過態(tài)的伴飽和旦粘性呼土的固電結不化排水評剪切改試驗兇得到綠的總貴應力賺破壞回包線鞏如下為圖所率示，級是一速條略小平緩蹈的曲廟線，文可近姓似以出直線ab代替濁，與讀正常宵固結喚狀態(tài)淺土的輝固結類不排觀水破海壞包憲線bc相交相，bc的延多長線娛通過戶原點太。實荷用上威將ab左c折線跌取為阻一條謠直線該。430ccu超固幻玉結狀賄態(tài)土賺的固稼結不寒排水盟試驗abc超固豬結狀匹態(tài)正常暖固結穩(wěn)狀態(tài)44有效甩應力麻圓和科有效望應力殼破壞包線畝如下辛圖中漸虛線斜所示貢。由桑于超固結冶狀態(tài)的土季樣在羞剪切弟破壞非時，勺產(chǎn)生負的映孔隙拉水壓憂力，有食效應府力圓斤在總晚應力筋圓的右邊；正常災固結桐狀態(tài)的土煮樣在襪剪切釘破壞尤時，監(jiān)產(chǎn)生正的藍孔隙周水壓諒力，故許有效偏應力貞圓在逝總應綿力圓槽的左邊。450超固奮結狀克態(tài)土懶的固弦結不遣排水幕試驗超固辭結狀扁態(tài)正常跑固結煤狀態(tài)46三、授固結騾排水柏抗剪應強度固結剩排水源試驗查（CD試驗）是在施加父周圍干壓力姨時充分油排水（固誕結）瘡，而仆在施加傭軸向嚷壓力次直至莫剪切刺破壞響的整章個試捕驗過燦程中允許探排水（排板水）銷。所以欣在整膊個試反驗過欄程中燥，土挽樣中壺的孔百隙水勤壓力退始終適為零枕，總勝應力攻最后華完全抹轉化闖為有沃效應珠力，所以燥總應便力圓拜就是幫有效攔應力史圓，型總應向力破核壞包響線就模是有直效應毒力破器壞包裁線。470正常艦固結閱狀態(tài)吸土的般固結蟻排水外試驗其破撐壞包曬線通憤過原嗚點。正常誘固結國狀態(tài)害的土毒，480超固跡結狀忙態(tài)土兩的固鋼結排距水試繞驗超固踐結狀致態(tài)正常鉆固結澆狀態(tài)取為忍一條暫直線殺。包線盟略彎學曲，盆實用滔上近璃似超固刪結狀脊態(tài)的昨土，羊其破去壞49試驗辮結果侍表明躍，對蓬于同閘一種土掌，固電結排系水試且驗得慘到的cd、d與固平結不惠排水善試驗慨得到柜的c'機、善'很接玻近，串由于找固結陶排水頭試驗烘所需強的時說間太牽長，攤故實刪用上遼用c'悲、煎'代替cd、d。50對同害一種釀飽和陜粘性混土，分別母在三緣瑞種不梁同的王排水涼條件下進陷行剪撤切試繁驗。少如果杏用總如應力崇表示冰，將恭得到葬完全悲不同輩的試偉驗結華果，喬而以除有效練應力歷表示籠，則刃不論倡采用群哪種僻試驗沈方法拴，都編得到匙近乎窮同一聚條有貞效應睬力破壓壞包榜線。所以畫說，抗剪步強度防與總狗應力拉沒有白唯一駕的對勞應關灰系，招而與狹有效禁應力鬼有唯處一的勻對應蘇關系。510正常那固結橫狀態(tài)謀飽和切粘性紙土在別三種不同跪不排越水條座件下研的剪劫切試白驗結交果52四、瞇抗剪游強度抹指標米的選刑擇飽和客粘性鼻土的歸抗剪優(yōu)強度性狀世是很荒復雜按的，奴它不們僅與剪切寸條件有關煤，還禾與土的貨應力帝歷史等因傳素有杠關。索由于齊實際國工程勁條件物的復屯雜性燒，用懶實驗抹室的令試驗次條件扇去完倒全模塵擬現(xiàn)娃場條呼件是位不可摟能的植。所識以針恢對具閱體的巡壽工程貍問題款，確套定土腥的抗含剪強深度指葛標的抽方法俱只能辭是盡闖可能臥地模您擬實館際工竊況來撞進行雖試驗籃。53一般摸認為既：由室三軸絡固結不排爐水試另驗確倒定的第有效消應力強度哪指標c'、'宜用觀于分省析地脊基的遺長期觸穩(wěn)定輪性；撿而對卵于飽刃和軟摘粘土躲地基慈的短頃期穩(wěn)丸定問窗題，棋則宜傘采用攤不固派結不霉排水哀試驗敗的強壁度指享標，豪以總際應力樣法進狼行分扇析。54對于盟一般凈的工像程問胳題多采用利總應嘩力分數(shù)析法叼，其浴指標和測斗試方衡法的蛛選擇榨原則變?nèi)缦滦剑?.富若建屢筑物哪施工交速度銹較快虹，而型地基溜土的炒透水狂性和要排水南條件統(tǒng)不良待時，召可采色用三軸紫不固墳結不寨排水健試驗或直剪思的快典剪試晚驗結果證；2.驕若地喚基上草荷載掙的增滔加速潮率較梨慢，紗而地平基土越的透懷水性照較高幼且排灶水條援件較偷佳時女，則派可以習采用固結坑排水或慢剪帳試驗的結壤果；553.拐若實投際工窮況介謙于上疲兩種情況酬之間藏，可慘用固結騎不排吹水或固結嫂快剪的試盞驗結墻果；4.貧由于沿實際垮加荷稈條件陪和土扯性的欣復雜回性，耐而且率在建虧筑物訴的施努工和踢使用妙過程句中都缺要經(jīng)慈歷不肺同的延固結擔狀態(tài)帥，因腦此，確定斷強度葛指標勿還應甘結合雞工程欺經(jīng)驗。56東南群大學彎遠程拳教育基六礎峽工巨程第十遭三講主講害教師童小明東57第5疾節(jié)聰無讓粘性書土的元抗溉剪強列度不同累初始爬孔隙響比e0的同阿一種益砂土攻在相井同的蹄周圍須壓力3下受剪觸，其允應力沾~應餡變關坐系表匠明：1.征密實理的緊招砂，濾其初健始孔體隙比班較小棍，應封力~犁應變袖關系王具有摩明顯但的峰對值，鍬超過芽峰值業(yè)后，憶隨應喘變的企增加耍，應雜力逐離步降噴低，俯呈應變掠軟化寧型，體估積變捏化主和要表宵現(xiàn)為剪脹。582.談松砂脂的應若力~明應變受關系悲呈應變神硬化飾型，對臘同一斧種土沈，緊砂和堆松砂休的強院度最擴終趨盡向同乎一值住。松陶砂受謎剪其市體積地減小否（剪縮）。3.份在高周邀圍壓適力下，賤不論酬砂土飄的松叛緊如額何，渠受剪葛時都擊將剪縮。5901-3砂土他受剪裹時的食應力~應變棚關系緊砂松砂60由不芽同初慚始孔翼隙比e0的試吉樣在同一臟壓力3下進銳行剪寫切試印驗，可以允得出讀初始屈孔隙員比e0與體絞積變汪化手之間斬的關姨系，改相應膜于體積桑變化謠為零的初始蜂孔隙蓬比稱為臨界衣孔隙系比ecv。臨界貓孔隙墾比是稈與側壓余力（圍壓）3有關覆的思，不加同的3可以癥得出坡不同格的ecv。610e02-2ecv砂土轎的臨列界孔單隙比62若飽訴和砂時土的特初始妥孔隙敢比e0大于蒜臨界逗孔隙憤比ecv，在甚剪應力作研用下瓣由于叨剪縮碧必然條使孔鏡隙水擺壓力趣增高請，有康效應簽力相拖應降望低，剛導致梯砂土獻的抗瀉剪強撿度降滿低。63當飽繞和松朽砂受安到動板荷載作用堪，由隔于孔系隙水銀來不何及排出，懸孔隙革水壓深力不患斷增賠加，滴就有阿可能局造成息土體漢結構乘的破殊壞，桂有效莊應力塑降低憑為零裝，使楚得砂消土象張流體橡那樣趕完全腦失去盟抗剪白強度拘，這束種現(xiàn)頃象稱撞為砂竄土的液化。臨界飛孔隙嚼比ecv對研吼究砂丟土液撿化具遷有重段要意鳴義。641.款p1虎24抬：倒數(shù)深第9鼠行“滋常固結不拍排水垂強度懶..白.”2.摔p1非25羅：第計11栽行物“…膜有效暴應力掉破壞高包線呈都通瓦原點”狀態(tài)用土的過3.p1講30諷：第膠11莊行“漂不同息的3可以著得出禍不同元的eev值。傘”文瓣中其木余地方敞作相良應替鐘換。ecv第4眠章中內(nèi)濃容勘之誤654.卡p1尼27蔑：例風題3繩-1墳。由舍例題雄的已知柏條件職知只符對一個飽和期粘性土研試樣愉進行閉了固罩結不脫排水直試驗丘，所妖以只潔能得宰到一罵個總婦應力飾表示辛的極賠限應嘆力圓樸和一曬個有猛效應萬力表染示的喘極限裕應力敞圓。嘴例題腹中說郵“整妻理試坡驗結隊果得喝到…個”，德由于裹試樣謹土處恒于超劣固結授狀態(tài)勸（由吉知）位，所沃以僅佩由一完個有識效應開力表外示的丑極限剩應力從圓是追無法抹得到趕有效夸應力蕩破壞悔包線耀的。66因此逃有效燥應力產(chǎn)強度修參數(shù)距、根本采無法涌從一姥個試堡樣的撇試驗結果被的整陡理得膝到。晨（本孕人認頌為：例題櫻的出旨題內(nèi)鄰容的描述有問埋題）67解題賠的過渣程存夢在概念問題么。我們箭在前雄面已偏經(jīng)了你解到腦，同雨樣一個急固結