高等土力學(xué)33-土的強度與土的物理性質(zhì)(內(nèi)因)匯編課件

高等土力學(xué)(李廣信)3.3-土的強度與土的物理性質(zhì)(內(nèi)因)高等土力學(xué)(李廣信)3.3-土的強度與土的物理性質(zhì)(內(nèi)因)1.內(nèi)部因素

組成（C）、狀態(tài)（e）和結(jié)構(gòu)（S）（1）組成：礦物成分，顆粒大小與級配，顆粒形狀，含水量（飽和度）以及粘性土的離子和膠結(jié)物種類等因素。（2）狀態(tài)：砂土的相對密度；粘土的孔隙比。（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3.4.2影響土強度的一般物理性質(zhì)

（組成與狀態(tài)）1.顆1.顆粒礦物成分的影響粘土：高嶺土>伊里土>蒙特土粗粒土：含云母、泥巖等，摩擦角明顯變?。V物本身滑動摩擦角?。活w粒易于破碎圖3－17常見礦物的滑動摩擦角1.顆粒礦物成分的影響圖3－17常見礦物的滑動摩擦角（1）顆粒尺寸的大小的影響一方面，大尺寸顆粒具有較強的咬合，可能增加土的剪脹，從而提高強度；另一方面，大尺寸顆粒在單位體積中顆粒間接觸點少，接觸點上應(yīng)力加大，顆粒更容易破碎，從而減少剪脹，降低了土的強度。2.粗粒土顆粒的幾何性質(zhì)大小、棱角、針片狀……（1）顆粒尺寸的大小的影響2.粗粒土顆粒的幾何性質(zhì)大小、棱對于砂土，如果均勻的細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。但由于細砂的emin要大，所以這時細砂的相對密度Dr要高。如果相對密度Dr相同，則粗砂的內(nèi)摩擦角

大。對于砂土，如果均勻的細砂與粗砂具有相同的孔隙比e，二者的①在其他條件相同時，顆粒表面糙度增加將會增加砂土的內(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（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多，顆粒破碎一般不嚴重，其棱角使抗剪強度增加；（2）碎石土由于單位體積內(nèi)接觸點少，它們其強度提高不明顯，甚至減小。棱角與針片狀顆粒在同樣較低圍壓下3.土的級配密度增加剪脹性增強觸點增加與接觸應(yīng)力減小有利于強度提高3.土的級配密度增加4.土的狀態(tài)孔隙比e及相對密度Dr——影響強度的重要因素，密度大其強度提高。砂土（以石英為主）的干與濕：二者一般接近，相差1～2。4.土的狀態(tài)孔隙比e及相對密度Dr——影響強度的重要因5.土的結(jié)構(gòu)：強度有所提高與各向異性6.剪切帶的形成及其影響：應(yīng)變軟化與殘余強度5.土的結(jié)構(gòu)：強度有所提高與各向異性圖3－18正常固結(jié)粘土的強度－礦物及塑性指數(shù)關(guān)系圖3－18正常固結(jié)粘土的強度－礦物及塑性指數(shù)關(guān)系靜壓揉搓圖3－19粘性土的結(jié)構(gòu)性對強度的影響(a)兩種制樣方法(b)單軸壓縮（無側(cè)限)試驗靜壓揉搓圖3－19粘性土的結(jié)構(gòu)性對強度的影響(a)兩種制樣圖3－20砂土制樣方法造成的結(jié)構(gòu)性對強度的影響圖3－20砂土制樣方法造成的結(jié)構(gòu)性對強度的影響各種影響砂土內(nèi)摩擦角的物理因素圖3－21影響砂土內(nèi)摩擦角的物理因素各種影響砂土內(nèi)摩擦角的物理因素圖3－21影響砂土內(nèi)摩擦角的3.4.3孔隙比e與砂土抗剪強度關(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3－223.4.3孔隙比e與砂土抗剪強度關(guān)系——天然休止角：r松相同圍壓下密砂與松砂的三軸試驗：破壞時孔隙比接近圖3－23相同圍壓下密砂與松砂的三軸試驗：破壞時孔隙比接近圖3－23臨界孔隙比ecr是指在在三軸試驗加載過程中，達到極限應(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行排水三軸試驗，偏差應(yīng)力達到(

1－

3)ult時，試樣的體應(yīng)變?yōu)榱?；或者不排水試驗破壞時的孔隙水壓力(孔隙水壓力系數(shù)A)為零。臨界孔隙比ecr是指在在三軸試驗加載過程中，達到圖3－24臨界孔隙比與圍壓圖3－24臨界孔隙比與圍壓

制樣孔隙比e

-

v

ecr

v

v制樣孔隙比e－圍壓

3－破壞時體應(yīng)變v簡化關(guān)系圖3－25制樣孔隙比e－圍壓

3－破壞時體應(yīng)變

v簡化關(guān)系制樣孔隙比e-vecrvv制樣孔隙比3.4.4孔隙比與粘土強度——真強度理論

正常固結(jié)粘土的強度包線過原點：但各圍壓下的密度不同實際上存在粘聚力圖3－26真強度理論3.4.4孔隙比與粘土強度——真強度理論

正常固結(jié)粘土伏斯列夫的真強度理論：破壞時的含水量相同w(e)圖3－27伏斯列夫的真強度理論伏斯列夫的真強度理論：圖3－27伏斯列夫的真強度理論c

e=f(ei)破壞時不同密度的試樣

e：基本是常數(shù)

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