土的穩(wěn)定分析-土的抗剪強(qiáng)度（土工技術(shù)課件）

抗剪強(qiáng)度指標(biāo)測定1直接剪切試驗(yàn)2三軸剪切試驗(yàn)3無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)4十字板剪切試驗(yàn)?zāi)夸浽囼?yàn)儀器：直剪儀（應(yīng)變控制式，應(yīng)力控制式）原理：庫侖定律1.直接剪切試驗(yàn)應(yīng)變控制式直剪儀快剪（q）每分鐘4-6轉(zhuǎn)固結(jié)快剪(cq)慢剪(s)每分鐘1.直接剪切試驗(yàn)剪前施加在試樣頂面上的豎向壓力為剪破面上的法向應(yīng)力

在法向應(yīng)力

作用下，繪剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系曲線，根據(jù)曲線得到該

作用下土的抗剪強(qiáng)度4mm

a

b

剪切位移△l(0.01mm)

剪應(yīng)力

（kPa)

1

2

剪應(yīng)力測力計(jì)率定系數(shù)，kPa/0.01mm測力讀計(jì)數(shù),0.01mm△剪切位移手輪轉(zhuǎn)數(shù)1.直接剪切試驗(yàn)在不同的垂直壓力

下進(jìn)行剪切試驗(yàn)，得相應(yīng)的抗剪強(qiáng)度τf，繪制τf-

曲線，得該土的抗剪強(qiáng)度線，即庫侖線。1.直接剪切試驗(yàn)直剪試驗(yàn)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：儀器構(gòu)造簡單，試樣的制備和安裝方便，易于操作缺點(diǎn)：①剪切破壞面固定為上下盒之間的水平面不符合實(shí)際情況，不是土樣的最薄弱面。②試驗(yàn)中不能嚴(yán)格控制排水條件，對透水性強(qiáng)的土尤為突出，不能量測土樣的孔隙水壓力。③上下盒的錯動，剪切過程中試樣剪切面積逐漸減小，剪切面上的剪應(yīng)力分布不均勻1.直接剪切試驗(yàn)應(yīng)變控制式三軸儀：壓力室加壓系統(tǒng)量測系統(tǒng)原理：莫爾—庫侖強(qiáng)度理論2.三軸剪切試驗(yàn)

三軸剪切儀壓力室示意圖1-豎向加荷活塞；2-頂蓋；3-有機(jī)玻璃圓筒；4-乳膠膜；5-底座；6-活塞座；7-壓力表2.三軸剪切試驗(yàn)試驗(yàn)步驟:

3

3

3

3

3

3△△2.施加周圍壓力3.施加豎向壓力1.試樣安裝分別在不同的周圍壓力

3作用下進(jìn)行剪切，得到3～4個不同的破壞應(yīng)力圓，繪出各應(yīng)力圓的公切線即為土的抗剪強(qiáng)度包線抗剪強(qiáng)度包線

1、不固結(jié)不排水剪（UU）2、固結(jié)不排水剪（CU）3、固結(jié)排水剪（CD）2.三軸剪切試驗(yàn)三軸試驗(yàn)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：①試驗(yàn)中能嚴(yán)格控制試樣排水條件，量測孔隙水壓力，了解土中有效應(yīng)力變化情況②試樣中的應(yīng)力分布比較均勻缺點(diǎn)：①試驗(yàn)儀器復(fù)雜，操作技術(shù)要求高，試樣制備較復(fù)雜②試驗(yàn)在

2=

3的軸對稱條件下進(jìn)行，與土體實(shí)際受力情況可能不符

2.三軸剪切試驗(yàn)0cu飽和軟粘土不固結(jié)不排水剪結(jié)果3.無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)ququ加壓框架量表量力環(huán)升降螺桿無側(cè)限壓縮儀

無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)是三軸剪切試驗(yàn)的特例，對試樣不施加周圍壓力，即

3=0，只施加軸向壓力直至發(fā)生破壞，試樣在無側(cè)限壓力條件下，剪切破壞時試樣承受的最大軸向壓力qu，稱為無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。試樣3.無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)3.無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

說明：對于飽和軟粘土，根據(jù)三軸不排水剪試驗(yàn)成果，其強(qiáng)度包線近似于一水平線，即

u=0，因此無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)適用于測定飽和軟粘土的不排水強(qiáng)度，對一般粘性土則無法作出強(qiáng)度包線。qucu

u=0

無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)儀器構(gòu)造簡單，操作方便，可代替三軸試驗(yàn)測定飽和軟粘土的不排水強(qiáng)度。3.無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)靈敏度粘性土的原狀土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度與原土結(jié)構(gòu)完全破壞的重塑土的無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的比值反映土的結(jié)構(gòu)受撓動對強(qiáng)度的影響程度

根據(jù)靈敏度將飽和粘性土分類：低靈敏度土1<St≤2中靈敏度土2<St≤43.無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)4.十字板剪切試驗(yàn)適用于現(xiàn)場測定飽和粘性土的不排水強(qiáng)度，尤其是均勻的飽和軟粘土柱體上下平面的抗剪強(qiáng)度產(chǎn)生的抗扭力矩柱體側(cè)面抗剪強(qiáng)度產(chǎn)生的抗扭力矩4.十字板剪切試驗(yàn)庫侖定律1問題引入2抗剪強(qiáng)度的基本概念3庫侖定律的表達(dá)式目錄請大家觀看如下視頻，試討論：如果你來做，更容易在哪種情況下堅(jiān)持不住，而產(chǎn)生“破壞”（倒地不起）？

原因何在？強(qiáng)度：構(gòu)件抵抗破壞的能力1.問題引入結(jié)論：雙手做俯臥撐情況，一般人都可以做到；單手做俯臥撐情況，少數(shù)人可以做到，不用手做俯臥撐情況，幾乎沒有見過。

常量：練者的自身體重；變量：練者的作用面積；破壞：作用面積在減小?！捌茐摹比Q于練者作用在單位面積上的力-

-應(yīng)力。1.問題引入土的抗剪強(qiáng)度定義為：土體對于外荷載引起的剪應(yīng)力的極限抵抗能力。

當(dāng)土中某點(diǎn)由外力引起的剪應(yīng)力達(dá)到土的抗剪強(qiáng)度時，該點(diǎn)土體就會發(fā)生相對于相鄰?fù)馏w的移動，即該點(diǎn)發(fā)生剪切破壞。隨著荷載的增大，更多區(qū)域發(fā)生剪切破壞，當(dāng)形成連續(xù)的滑動面后，一部分土體相對另一部分土體產(chǎn)生滑動，整個地基發(fā)生破壞。

土體的剪切破壞現(xiàn)象2.抗剪強(qiáng)度的基本概念1776年，法國學(xué)者庫侖根據(jù)砂性土（a）及黏性土的試驗(yàn)結(jié)果(b）分別得到了土的抗剪強(qiáng)度的表達(dá)式:

f=c+

tan

黏性土：c

f

f=

tan

砂性土：

f3.庫侖定律的表達(dá)式高中時學(xué)過的摩擦力的計(jì)算公式：重物與地面的摩擦系數(shù)土顆粒與土顆粒的摩擦系數(shù)