土的強度理論影響土強度的內(nèi)部因素.ppt.ppt

影響土強度的內(nèi)部因素 土的強度理論 報告人 方醒學號 11722137 上海大學土木工程系 e為土的孔隙比 c代表土的組成 component h代表應力歷史 history t表示溫度 temperature 分別表示應變和應變率 s表示土的結(jié)構(gòu) structure c和 為粘聚力及內(nèi)摩擦角 其中各種因素并不獨立 可能相互重疊 影響土強度的因素 摩擦強度顆粒間滑動摩擦力顆粒間咬合摩擦 粘結(jié)強度靜電引力范德華力顆粒間膠結(jié)接觸點間化合價鍵表觀粘聚力 土體剪切強度 土的結(jié)構(gòu) 內(nèi)部影響因素種類 土的組成 土的狀態(tài) 1 2 3 孔隙比與砂土強度 孔隙比與粘土強度 土顆粒礦物成分 土顆粒尺寸形狀 1 土的組成 土顆粒級配 顆粒礦物成分的影響 蒙脫石 伊利石 高嶺石 不同粘土礦物成分的滑動摩擦角比較 對于粗粒土 含有中性礦物的土 如云母 泥巖等 其滑動摩擦角明顯變小 顆粒易于破碎 粘土礦物構(gòu)造單元 常見礦物滑動摩擦角 堅硬礦物顆粒 軟弱礦物顆粒 在較密實狀態(tài)及較高圍壓下 相互咬合的顆粒更容易折斷和破碎而不是被拔出和翻轉(zhuǎn)引起剪脹 因而軟弱礦物抑制了土的剪脹 從而降低了土的抗剪強度 無剪脹 外荷載做功 有剪脹 外荷載做功 剪脹時 顆粒尺寸和形狀的影響 增加剪脹 減小剪脹 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 大尺寸顆粒在單位體積中顆粒間接觸點少 接觸點上應力加大 軟弱礦物顆粒更容易破碎 從而減少剪脹 降低了土的強度 1 粗粒土顆粒尺寸的影響 例如 粗砂和細砂 孔隙比相同 兩者強度相同 相對密度相同 粗砂強度高 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 粗粒土的針 片狀形狀及棱角的影響較復雜 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 顆粒級配的影響 粗粒土的級配對于其抗剪強度也有較大影響 兩種相對密度相同的砂 級配較好的砂孔隙比e要小 咬合作用也比較強 另一方面對于級配良好的土 單位體積中顆粒接觸點多 接觸應力小 顆粒破碎少 剪脹量加大 所以抗剪強度高 臨界孔隙比 真強度理論 孔隙比與砂土抗剪強度的關(guān)系 孔隙比與粘土抗剪強度的關(guān)系 2 土的狀態(tài) 孔隙比與砂土抗剪強度的關(guān)系 在同一圍壓下對于松 密兩個標準砂試樣進行三軸試驗 應力應變曲線是應變軟化的 孔隙比減小 偏差應力與應變關(guān)系 偏差應力與孔隙比關(guān)系 孔隙比增大 松砂 密砂 應力應變曲線是應變硬化的 伴隨體積減小 剪縮 伴隨體積增大 剪脹 兩個試樣在加載最后 其孔隙比接近相同 亦即達到臨界孔隙比 即達到極限應力差時 軸向應力差幾乎不變時 軸向應變連續(xù)增加 最終試樣體積幾乎不變時的孔隙比 臨界孔隙比 應用 樁的臨界深度超過臨界深度后 達到臨界孔隙比 表面摩阻力接近常數(shù) 不同圍壓下臨界孔隙比 對于很密的砂土 在很高的圍壓下 三軸試驗時也不發(fā)生剪脹而是體積剪縮 scaramento河砂試樣在不同圍壓下 臨界孔隙比也不相同 圍壓高于臨界圍壓 圍壓等于臨界圍壓 破壞時試樣發(fā)生剪脹 圍壓低于臨界圍壓 破壞的體變?yōu)榱?試樣固結(jié)后達到臨界孔隙比 破壞時試樣發(fā)生剪縮 砂土孔隙比與抗剪強度 m 粉土s 砂土g 礫石 l 低塑限h 高塑限 w 級配良好p 級配不良 歷史上最大固結(jié)應力 當前受到的有效固結(jié)應力 歷史上最大固結(jié)應力 實驗時施加的圍壓 正常固結(jié)土 室內(nèi)制備正常固結(jié)重塑土試樣 孔隙比與粘性土強度 室內(nèi)粘土壓縮實驗 三軸試驗 a b c d 不同圍壓下固結(jié)壓縮 沒有施加任何有效應力的泥漿 不具有任何強度 即正常固結(jié)土強度包線過原點 但是 強度包線是通過若干個初始狀態(tài)不同的試驗得到的 真強度理論 抗剪強度 伏斯列夫 hvorslev 不受孔隙比影響的摩擦分量 受孔隙比影響的粘聚分量 如前所述 孔隙比的不同未能反映到粘土抗剪強度中 粘聚分量也隨圍壓線性增加 未能在圖中單獨表示 伏斯列夫的真強度理論 飽和重塑粘土破壞時的含水量相同 e 即孔隙比是相同的 不同孔隙比下真強度包線 破壞時不同孔隙比的試樣 e 基本是常數(shù)ce 是孔隙比的函數(shù) 由于正常固結(jié)土強度包線過原點 所以ce應與固結(jié)應力成正比 ce為真粘聚力 e為真摩擦角 優(yōu)點 在一定程度上反映了粘土的粘聚力和摩擦力的強度機理不足 盡管試樣破壞時的孔隙比是相同的 但是未能反映出它們的應力歷史上造成的細觀結(jié)構(gòu)的不同 所以與真正的粘聚力和摩擦力還是有一定的區(qū)別 3 土的結(jié)構(gòu) 土的結(jié)構(gòu) 表示土的組成成分 空間排列和粒間作用力的綜合特性 土體的結(jié)構(gòu)對于土的抗剪強度有很大影響 有時對于某些粘性土 土的結(jié)構(gòu)起到控制性因素的作用 強度 絮凝結(jié)構(gòu) 分散結(jié)構(gòu) 原狀土 重塑土和擾動土 粘性土室內(nèi)制樣方法影響土的組構(gòu)形式 粘