第章 土的抗剪強(qiáng)度

第7章土的抗剪強(qiáng)度Chap.7Shearstrengthofsoil土的抗剪強(qiáng)度是指抵抗土體倒塌、滑動(dòng)的能力。土的抗剪強(qiáng)度可用于分析土體的平衡問(wèn)題，如：地基承載力、邊坡穩(wěn)定性、擋土墻側(cè)壓力等。7.1概述7.2土的抗剪強(qiáng)度理論7.2.1.庫(kù)倫公式及抗剪強(qiáng)度指標(biāo)Coulomb(1773):式中：c=土的黏聚力,kPa;=土的內(nèi)磨擦角，度對(duì)于砂土c=0,則公式成為上述公式稱為庫(kù)侖定律(見(jiàn)圖7-2)——總應(yīng)力法土體內(nèi)的剪應(yīng)力只能由土的骨架承擔(dān)，因此，土的抗剪強(qiáng)度應(yīng)表示為剪切破壞面上的法向有效應(yīng)力的函數(shù)，庫(kù)倫公式應(yīng)改寫(xiě)成：——有效應(yīng)力法返回7.2.2莫爾-庫(kù)倫強(qiáng)度理論及極限平衡條件1.莫爾-庫(kù)倫強(qiáng)度理論莫爾提出材料的破壞是剪切破壞，當(dāng)任一平面上的剪應(yīng)力等于材料的抗剪強(qiáng)度時(shí)該點(diǎn)就發(fā)生破壞，并提出破壞面上的剪應(yīng)力，即抗剪強(qiáng)度，是該面上法向應(yīng)力的函數(shù)，即：這個(gè)函數(shù)在坐標(biāo)中是一條曲線，稱為莫爾破壞包線，或稱為抗剪強(qiáng)度包線。2.土中某點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)在土體中取一微單元體[圖7-4(a)]，設(shè)此單元體垂直于紙面方向的長(zhǎng)度為1，作用在該單元體上的兩個(gè)主應(yīng)力為和，在單元體內(nèi)與大主應(yīng)力作用平面成任意角的mn平面上有正應(yīng)力和剪應(yīng)力。為了建立與之間的關(guān)系，取微棱柱體abc為隔離體[圖7-4(b)]，將各力分別在水平和垂直方向投影，根據(jù)靜力平衡條件得：由材料力學(xué)可知，上兩式所表示的四個(gè)量的關(guān)系可由莫爾圓來(lái)表示[圖7-4(c)]，即在直角坐標(biāo)系中，按一定比例沿軸截取OB和OC分別表示和，以D為圓心，為直徑作一圓，從DC開(kāi)始逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)角，使DA線與圓周交于A點(diǎn)，可以證明，A點(diǎn)的橫坐標(biāo)即為斜面mn上的正應(yīng)力，縱坐標(biāo)即為剪應(yīng)力。因此，莫爾圓可以表示土體中一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)，莫爾圓周上各點(diǎn)的坐標(biāo)表示該點(diǎn)在相應(yīng)平面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。返回3.土的極限平衡條件為了建立土的極限平衡條件，將土體中某點(diǎn)的摩爾圓與土的抗剪強(qiáng)度與正應(yīng)力曲線疊合在一起，這時(shí)可能出現(xiàn)三種情況[圖7-5]：（1）不相交：說(shuō)明土中該點(diǎn)的各斜載面的剪應(yīng)力都小于，土處于彈性平衡狀態(tài)，土中各點(diǎn)都未發(fā)生剪切破壞。（2）相切：切點(diǎn)為A，則土中該點(diǎn)A所代表的斜載面上的剪應(yīng)力等于抗剪強(qiáng)度，此斜載面處于極限平衡狀態(tài)。（3）相割：說(shuō)明土中該點(diǎn)某些斜截面上的剪應(yīng)力已超過(guò)抗剪強(qiáng)度而破壞，實(shí)際上這種情況是不可能存在的，因?yàn)樵擖c(diǎn)任何方向上的剪應(yīng)力都不可能超過(guò)土的抗剪強(qiáng)度。根據(jù)莫爾圓與曲線相切的關(guān)系可以建立土的極限平衡條件：返回參照P187圖7-6可得：返回7.3土的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn):

7.3.1直接剪切試驗(yàn)

直接剪切試驗(yàn)是對(duì)同一土樣在不同的壓力（應(yīng)變控制）下進(jìn)行重復(fù)試驗(yàn)(圖7-7)，將正應(yīng)力和對(duì)應(yīng)的剪應(yīng)力繪制成曲線圖，如圖7-8表示黏土的試驗(yàn)結(jié)果，實(shí)驗(yàn)得到的平均值滿足下式：返回返回直接偏剪切粒試驗(yàn)繡可分小為快磨剪、賄固結(jié)緣瑞快剪柱和慢止剪三掘種方鐘法?？旒糁唬涸谌鲈嚇訌U施加霉豎向闖壓力刃后，縱立即素快速優(yōu)施加絹水平屬剪應(yīng)即力使話試樣換剪切也破壞淡。固結(jié)秒快剪耍：允命許試摘樣在怠豎向揀壓力買(mǎi)下排怨水，胞待固易結(jié)穩(wěn)平定后跌，再雅快速桶施加軋水平抹剪應(yīng)郵力使付試樣莊剪切動(dòng)破壞港；慢剪悶：是攤允許仗試樣裙在豎燭向壓息力下仙排水累，待坐固結(jié)貼穩(wěn)定屯后，連以緩勾慢的暑速率笛施加糟水平辰剪應(yīng)棵力使洪試樣功剪切個(gè)破壞葡。直接呢剪切水試驗(yàn)待評(píng)價(jià)直接施剪切造試驗(yàn)辟對(duì)干響燥土商和飽汽和砂禍土來(lái)當(dāng)說(shuō)，磚是最符簡(jiǎn)單貪、經(jīng)勉濟(jì)的用一種惰剪切爪試驗(yàn)貼，但的它也揉有一協(xié)些缺斗點(diǎn)：土樣辟不能佛在最粗薄弱禾面破抄壞，確而是閑沿著駝剪切攤盒的忌邊界催線破途壞；土樣直剪切降面上伶的剪殿應(yīng)力宋分布佳不均襪勻；在試擋驗(yàn)中館，破仇壞斷丙面的愁面積罷逐漸這減小濟(jì)，但黎是計(jì)邪算剪談應(yīng)力撒時(shí)還膚采用桑原斷仰面的梨面積姨；不能率準(zhǔn)確惑計(jì)量掠排出座水和趣孔隙掌水,7.瞧3.牽2利三軸訪壓縮你試驗(yàn)圖芒7-屠9三軸它壓縮良儀.三軸鴉壓縮幣儀由早壓力火室、偏軸向撇加荷澤系統(tǒng)課、施獎(jiǎng)加周定圍壓母力系李統(tǒng)、吹孔隙施水壓信力量莊測(cè)系斤統(tǒng)等括組成習(xí)，主轎要部鳳件壓稼力室貿(mào)是由硬金屬沙上蓋風(fēng)、底果座和乖透明因有機(jī)才玻璃馬圓筒襲組成患的密棍閉容宋器。緩附屬哈設(shè)備包括橡擊實(shí)辰器、判飽和宵器、陶切土縱器、晨分樣飲器、息切土段盤(pán)和棚對(duì)開(kāi)拍圓膜樸等。需要3~若4個(gè)試診樣，舌分別辯在不塵同周催圍壓拾力下啊進(jìn)行醬試驗(yàn)饅。試惕樣最菜小直康徑為35元mm，最副大直陷徑為10血1m樣m，試坦樣高弦度宜購(gòu)為試妹樣直蘇徑的2~推2.5倍。品對(duì)于偽有裂額縫、澤軟弱質(zhì)面和角構(gòu)造墊面的升試樣辜，直滾徑宜刪大于60咱mm。試樣穗的安庫(kù)裝：1.蕉在壓篇力室拆底座析上依絮次放培上不身透水棟板、皂試樣漂及試牧樣帽珠，將境橡皮傻膜套移在試朵樣外皺并將卷橡皮骨膜兩晉端與塘底座林及試紅樣帽房誠(chéng)分別筒扎緊荒；2.麗裝上米壓力美室罩錦，向拼壓力婆室內(nèi)背注滿呢純水涉，關(guān)寫(xiě)排氣辰閥，僵壓力腥室內(nèi)啊不應(yīng)浴有殘鉛留氣榆泡?？炔M活塞維對(duì)準(zhǔn)馬測(cè)力劇計(jì)和燃試樣何項(xiàng)部壁；3.關(guān)排撕水閥鳴，開(kāi)顆周圍共壓力獻(xiàn)閥，高施加沿周圍沿壓力爆，并駐使周突圍壓室力值潛在整噴個(gè)試之驗(yàn)過(guò)鄙程中迫保持炎不變用，這濱時(shí)試油件內(nèi)族三個(gè)訓(xùn)主應(yīng)淚力相踩等，劉不產(chǎn)筋生剪腐應(yīng)力賀。圍園壓值爬應(yīng)與陽(yáng)工程匹的實(shí)旺際菏連重相矮適應(yīng)湯，最盛大一竊級(jí)圍銅壓應(yīng)鴨與最鑰大實(shí)妹際荷杰重大斥致相妥等；4.辨轉(zhuǎn)絮動(dòng)手鞏輪通畫(huà)過(guò)傳論力桿娛對(duì)試退件施里加豎專向壓韻力，咳使豎羽向主蝦應(yīng)力蘭大于泳水平雄向主抵應(yīng)力僑，豎壞向主甲應(yīng)力友增大紀(jì)到一類定值保試件已將受當(dāng)剪而土破壞鉤。返回設(shè)剪非切破祝壞時(shí)付由傳足力桿丈加在割試件慰上的述豎向性壓應(yīng)溪力增戒量為裝，連則試端件上感的大軌主應(yīng)倆力為浪，而各小主烘應(yīng)力跟為網(wǎng)，以渡為狠直徑估可畫(huà)高出一寫(xiě)個(gè)極閉限應(yīng)遼力圓屯，如圖7腸-1雷0(忍c)中圓盞A，它用同沖一種校土樣犬的若稍干個(gè)暮試件予3~罰4個(gè)監(jiān)進(jìn)行擁試驗(yàn)裂，每肅個(gè)試歸件施甘加不乳同的封周圍據(jù)壓力適，可辯分別營(yíng)得出歡剪切頁(yè)破壞撲時(shí)的喘大主陸應(yīng)力皺，將莊這些睛結(jié)果貴繪成禮一組調(diào)極限懷應(yīng)力姨圓，臟如圖7煉-1妙0(頁(yè)c)中圓址A、昏B和宏C。返由于餓這些宏試件倡都剪值切至淹破壞存，根衡據(jù)莫躲爾-勉庫(kù)倫補(bǔ)理論壺，作叉一組達(dá)極限柔應(yīng)力稅圓的柴公共班切線簡(jiǎn)，為雅土的康抗剪允強(qiáng)度溉包線覆，通辦常近雞似取機(jī)為一株條直民線，偽該直訴線與城橫坐加標(biāo)的換夾角闖為土闊的內(nèi)蘿摩擦宗角夠，臘直線器與縱陡坐標(biāo)寶的截徐距為釋土的吊粘聚凈力c聚。三軸朝試驗(yàn)侍中如結(jié)果打桂開(kāi)孔協(xié)隙水益壓力鄭閥，炕并調(diào)耕整零夫位指程示器神的水粒銀面蕉保持屈原位鏡，則械可讀夠出孔坡隙水襯壓力塌值。返回三軸定試驗(yàn)拼的類則型:1.風(fēng)Un爛co愧ns申ol竭id融at皇ed屈-u谷nd寨ra憂in禮ed保t垮e(cuò)s奮t蔥or篩u諒nd茄ra輩in捆ed涂t寶es奔t嘉(U迅U杯te餃st隨)：試割樣在凡施加廁周圍炭壓力疤和隨旦后施炭加豎慚向壓良力直禽至剪貨切破跳壞整晝個(gè)過(guò)博程中縫都不青允許斗排水鄉(xiāng)豐，試罪驗(yàn)自涼始至琴終關(guān)排閉排易水閥稍門(mén)。訴有效年應(yīng)力德圓只混有一洽個(gè)，果只能漢測(cè)不坦排水鼻抗剪典強(qiáng)度爪：段；2.畫(huà)C宣on尚so堅(jiān)li受da繞te桐d-柏un籌dr窩ai喬ne江d泛te你st遞(歷CU貿(mào)t牙es雀t)鬼：試樣重在施葉加周呆圍壓哭力時(shí)秋打開(kāi)偶排水熱閥門(mén)叔，允態(tài)許排輝水固撓結(jié)，情待固踐結(jié)穩(wěn)鋪定后太關(guān)閉雞排水選閥門(mén)旦，再鎮(zhèn)施加最豎向通壓力謝使試暑樣在鋼不排茫水條行件下稅剪切菊破壞巡壽：3.士C訪on窯so幸li神da隔te處d-先dr下ai蘭ne釀d采te己st佛o菌r劉dr拴ai悶ne完d鐮te針st臥(柔CD層t樣es藏t)硬：試樣繪在施隊(duì)加周謠圍壓她力時(shí)叼打開(kāi)敢排水腹閥門(mén)循，允圾許排飾水固嚴(yán)結(jié)，烏待固蹦結(jié)穩(wěn)切定，卸再在銷排水燭條件訪下施范加豎紡向壓另力使搬試樣謠至試儉件發(fā)梁生剪曾切破縫壞，荒剪喉切速隔度慢技。三軸泄壓縮緞試驗(yàn)啟可以餐嚴(yán)格頓控制旋排水逃條件凱下，肆可以故量測(cè)斷試件姜中孔炮隙水引壓力霜的變炮化，蹲試件槽中的毯應(yīng)力倍狀態(tài)浴也比宵較明餡確，委破裂共面在攪最弱稅處，幻玉它的碼缺點(diǎn)峽是兩帆個(gè)方枕向的政主應(yīng)舞力相聽(tīng)等，塌與土酸體實(shí)版際情搖況不蝕相符賣合，舊真三舟軸儀御解決撓了這盟個(gè)問(wèn)登題。7.聲3.鉆3.登無(wú)好側(cè)限云抗壓篇強(qiáng)度鞠試驗(yàn)用于處測(cè)定隊(duì)飽和略粘性金土的帝不排桶水抗飼剪強(qiáng)觸度。7.份3.挺4.扒十澇字板譽(yù)剪切乞試驗(yàn)用于迫取樣諷困難晶的飽狐和軟濤粘土幕，試氏驗(yàn)對(duì)土的急結(jié)構(gòu)捧擾動(dòng)消小，摔可以匙測(cè)出cu，即詞不排水嚷抗剪撕強(qiáng)度態(tài)。7.于5械飽和列黏性糞土的宏抗剪舒強(qiáng)度7.花5.牲1戶不排首水抗窮剪強(qiáng)織度不排濟(jì)水試左驗(yàn)是參在施父加周者圍壓忘力和舅軸向柄壓力槳直至巧剪切直破壞李的整灶個(gè)試圣驗(yàn)過(guò)紫程中后都不顆允許非排水遙，試泳驗(yàn)結(jié)批果如圖7舒-1死5。圖且三個(gè)琴實(shí)線修半圓釘A、侵B、久C分封別表筍示三威個(gè)試均件在名不同炒的圍忠壓作駐用下笨破壞授時(shí)的畜總應(yīng)平力圓享，虛鞋線是馳有效打應(yīng)力訊圓。丙從圖抓中可踩知，粗雖然親三個(gè)騎試件范的圍愛(ài)壓不哄同，挪但破粗壞時(shí)閑的主授應(yīng)力粘差相茫等，規(guī)在萬(wàn)圖上臘表現(xiàn)戚出三皆個(gè)總杰應(yīng)力陸圓直甚徑相耐同，匙因此辜破壞捎包線翁是一怖條水設(shè)平線哪，即智：式中佩：隸不臂排水培內(nèi)摩錯(cuò)擦角才，度胳；為散不排瞧水黏消聚力拋，k家Pa返回7.祥5.則2畢固部結(jié)不伍排水蓄抗剪秒強(qiáng)度這是霞三軸喜試驗(yàn)鈔最常鵝用的旱類型頑。(圖動(dòng)7-市17)要區(qū)退別試磁樣是俱正常榜固結(jié)北，還枝是超挨固結(jié)主應(yīng)拘力可箏計(jì)算堡為：破壞誘時(shí)的榮大主乘應(yīng)力聾(揪有效抗):破壞娃時(shí)的晝小主捉應(yīng)力岸(富有效肺):式中昆：碑為孔勿隙水翼壓力聯(lián)立膜上述溫兩式漲有：即有神效應(yīng)帳力與防總應(yīng)排力圓差的直季徑相畝同，吊位置員不同箏，相腎差總剪孕應(yīng)力盈：式中趨：挨為境總應(yīng)頂力；依為固腹結(jié)不告排水摧抗剪形強(qiáng)度有效慕應(yīng)力伍莫爾銳圓方砍程為貞：返回例7洪-1有一向飽和懲砂土普，先限在6樓0k住Pa若的圍哲壓下短固結(jié)靠，然疾后在性不排捷水的匹情況揉下軸莊向加窮壓，聚當(dāng)軸績(jī)向應(yīng)辣力為壺50束kP超a時(shí)餓，試搭樣破蒼壞，撲此時(shí)狡的孔糞隙水尾壓力讀為4轉(zhuǎn)1.柜35釣kP躺a。扯試求柄：1.質(zhì)固揉結(jié)不克排水候內(nèi)摩裁擦角軋；2.麻排浴水剪衰切內(nèi)弦摩擦裝角理。解：(見(jiàn)例7考-1顧圖)1.胸求破壞懼時(shí),溫=冰6主0得kP稱a=6養(yǎng)0+匠50丹=旨1例10埋k間Pa即,2.畫(huà)求,厭即,例7頭-1陜圖返回Ex俊am投pl既e阿7-辱2A耀co痛ns獵ol概id贈(zèng)at粗ed脂-d躬ra砌in尺ed岔t裳ri珠ax夠ia辦l換te缺st蘭w山as衣c酬on捆du套ct午ed群o宿n從a匹no凳rm堤al垮ly讓c日on阿so險(xiǎn)li星da藍(lán)te再d參cl筑ay嗎.欲Th威e沿re中su好lt公s共ar診e洗as傅f凍ol售lo憂ws勻:=標(biāo)27聯(lián)6吐kN勺/m2;開(kāi)=轎2透76結(jié)kN搞/m2De軌te故rm攪in堡e:a.杜T華he帥a兔ng擱le麻o喂f驢fr抽ic隊(duì)ti岡on蘆.b.必T誼he紅a字ng疼le販th偶at薄t食he益f眠ai逆lu翁re挪p盜la安ne態(tài)m舉ak冒es哀w騾it嚇h所th戀e舟ma擇jo娛r防pr毅in紀(jì)ci該pa俱l藍(lán)pl做an氣e.C.葵T解he扎n閘or擁ma擋l辦st海re好ss丟an東d記sh辭ea臺(tái)r席st刮re伙ss康on笨t默he撐f笨ai差lu吳re研p纏la怠ne塔.(Fi雀gu仆re)Fi漢gu壯re倉(cāng)o鍵f關(guān)ex龜am贈(zèng)pl跨e扭7-冊(cè)2返回So塘lu棋ti罪onFo零r帝no膛rm明al挑ly億c蟻on蔑so綁li夜da俯te鍵d勸so間il竹,靜th亭e匪fa類il插ur戀e娛en厘ve率lo誰(shuí)pe遺e末qu晚at掃io似n泳is擠,Fo犁r飾th趨etr參ia譽(yù)xi策alte鈴st布,管th陡e哨ef扔fe尼ct安iv聽(tīng)e幟ma絡(luò)jo朗r暮an牧d右mi竄no而r役pr沒(méi)in校ci泥pa嫁l糟st艘re叮ss呢es言a反t辱fa句il材ur姿e屠ar嫂e森as梢f陜ol貨lo呼ws林:,Pa綱rt猴a茅:Th狗e法Mo派hr樓's胳c葡ir布cl惱e暮an弦d巖th毀e兼fa弱il俘ur綠e霉en摸ve廚lo潑pe禍a押re渣s堅(jiān)ho猶wn膽i臟nFi圾gu帆re,剝fr懲om培w明hi耽ch,森or與,Pa著rt次b(Fi未gu旗re)Pa避rt借c,怨an央d,Su菠bs趙ti街tu桃ti淡ng趕t悉he斬v店al爬ue老s鉆=撿5婆52笛k名N/述m2,扇=抗2壯76縱k客N/社m2,橋an涼d魄=軋5騾4.蛾73壩°塘in卸t婚he鍵p孕re碌ce駐di佛ng續(xù)e照qu慨a(chǎn)t應(yīng)io次ns因w榮e摔ge巖t,Ex哄am禽pl在e港7-葵3Fo籮r姻th協(xié)e杏tr訊ia律xi銷al筐t猶es轉(zhuǎn)t留de隨sc趙ri鞋be妹d輩in奇E幟xa常mp責(zé)le昌7天-2錫:a.謹(jǐn)D屑et荒er峰mi沙ne添t痕he少e局ff碗ec妖ti繳ve摔n淘or因ma此l肝st宜re泥ss備o逼n簽th率e飛pl型an受e畫(huà)of褲m椅ax付im擔(dān)um上s狗he核ar靈s賄tr好es豎s.b.捉E叢xp育la終in應(yīng)w陵hy款t張he蛋s同he君ar沙f躬ai盤(pán)lu戶re秩t階oo芬k覺(jué)pl蔽ac筑e燥al文on硬g濾a糊pl點(diǎn)an搜e熄wi兇th著=機(jī)54頂.7章3°膨a形nd尋n糧ot爺a碎lo爭(zhēng)ng促t壤he甜p塞la毅ne駕o粒f錢(qián)ma債xi悅mu掛m志sh亡ea宵r真st仇re犧ss澆.So崖lu車ti嶼onPa賢rt白aTh圈e自ma跨xi陷mu恭m調(diào)sh擱ea淡r錄st榨re層ss充w嫁il候l甲o(hù)c覺(jué)cu護(hù)r懶on傘t奶he脾p戒la白ne密w脾it預(yù)h桂=返45只°.Pa經(jīng)rt懸bTh罵e飽sh虜ea弱r市st集re復(fù)ss短t漆ha佩t丸wi鋪ll裁c裙au無(wú)se僵f校ai豎lu細(xì)re畢a俗lo詢ng調(diào)t妄he猶p其la克ne遷w支it勿h=近45倍°傍