土力學(xué) 東南大學(xué)等7-3土抗剪強(qiáng)度

1、第第7 7章章土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度Shear strength of soil7.1 7.2 土的抗剪強(qiáng)度理論土的抗剪強(qiáng)度理論7.3 7.4 7.5 飽和黏性土的抗剪強(qiáng)度飽和黏性土的抗剪強(qiáng)度7.6 應(yīng)力路徑在強(qiáng)度問題中的應(yīng)用應(yīng)力路徑在強(qiáng)度問題中的應(yīng)用7.7 無(wú)黏性土的抗剪強(qiáng)度無(wú)黏性土的抗剪強(qiáng)度 根據(jù)有效應(yīng)力原理，給出土中總應(yīng)力后，根據(jù)有效應(yīng)力原理，給出土中總應(yīng)力后，求取有效應(yīng)力的關(guān)鍵在于孔隙水壓力。求取有效應(yīng)力的關(guān)鍵在于孔隙水壓力。 根據(jù)三軸實(shí)驗(yàn)結(jié)果，引用孔隙壓力系數(shù)根據(jù)三軸實(shí)驗(yàn)結(jié)果，引用孔隙壓力系數(shù)A和和B，建立軸對(duì)稱應(yīng)力狀態(tài)下土中孔隙水壓力，建立軸對(duì)稱應(yīng)力狀態(tài)下土中孔隙水壓力與大、小主

2、應(yīng)力之間的關(guān)系。與大、小主應(yīng)力之間的關(guān)系。第第7章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度7.4 三軸壓縮試驗(yàn)中的孔隙水壓力系數(shù)第第7章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度7.4 三軸壓縮試驗(yàn)中的孔隙水壓力系數(shù)33 uB3 c 3 3 3 cuc c c 總總u3 c 33cuuu 總總3B是與土的飽和度有關(guān)的參數(shù)是與土的飽和度有關(guān)的參數(shù) 干土干土B=0 , 飽和土飽和土B=1 , 0B1第第7章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度7.4 三軸壓縮試驗(yàn)中的孔隙水壓力系數(shù)311 uA31uuu 總總q3u3 總總u1 q3 3 3 )(311 Au第第7章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度7.4 三軸壓縮試驗(yàn)中的孔隙水壓力系數(shù))

3、(311 BAu)(31313 ABBuuu )(313 ABu非非飽飽和和土土的的)(313 Au 3 3 3 3 3 3 有效應(yīng)力圓有效應(yīng)力圓總應(yīng)力圓總應(yīng)力圓 u u=0=0BCcu uAA 3A 1A三個(gè)試樣只能得到三個(gè)試樣只能得到一個(gè)有效應(yīng)力圓一個(gè)有效應(yīng)力圓 7.5.1 7.5.1 不排水剪抗剪強(qiáng)度不排水剪抗剪強(qiáng)度 （UUUU）fuuc2031第第7章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度飽和粘性土在三組飽和粘性土在三組 3 3下的不排水剪試驗(yàn)下的不排水剪試驗(yàn)得到得到A、B、C三個(gè)不同三個(gè)不同 3 3作用下破壞時(shí)作用下破壞時(shí)的總應(yīng)力圓的總應(yīng)力圓試驗(yàn)表明：試驗(yàn)表明：雖然三個(gè)試樣的周圍壓力雖然三個(gè)試

4、樣的周圍壓力 3 3不同，但破不同，但破壞時(shí)的主應(yīng)力差相等，三個(gè)極限應(yīng)力圓的直徑相等，壞時(shí)的主應(yīng)力差相等，三個(gè)極限應(yīng)力圓的直徑相等，因而強(qiáng)度包線是一條水平線因而強(qiáng)度包線是一條水平線n三軸試驗(yàn)：三軸試驗(yàn)：施加周圍施加周圍壓力壓力 3 3時(shí)打開排水閥時(shí)打開排水閥門，試樣完全排水固門，試樣完全排水固結(jié)，孔隙水壓力完全結(jié)，孔隙水壓力完全消散。然后關(guān)閉排水消散。然后關(guān)閉排水閥門，再施加軸向壓閥門，再施加軸向壓力增量力增量 ，使試樣，使試樣在不排水條件下剪切在不排水條件下剪切破壞破壞 3 3 3 3 3 3 打開打開排排水閥水閥關(guān)閉關(guān)閉排排水閥水閥第第7章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度 3 3 3 3 3

5、3 ccuc cucu ABC第第7章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度n三軸試驗(yàn)：三軸試驗(yàn)：試樣在試樣在周圍壓力周圍壓力 3 3作用下作用下排水固結(jié)，再緩慢排水固結(jié)，再緩慢施加軸向壓力增量施加軸向壓力增量，直至剪破，整，直至剪破，整個(gè)試驗(yàn)過程中打開個(gè)試驗(yàn)過程中打開排水閥門，始終保排水閥門，始終保持試樣的孔隙水壓持試樣的孔隙水壓力為零力為零 3 3 3 3 3 3 打開打開排排水閥水閥第第7章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度在整個(gè)排水剪試驗(yàn)過程中，在整個(gè)排水剪試驗(yàn)過程中， u uf f 0 0，總應(yīng)力全部轉(zhuǎn)化，總應(yīng)力全部轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力，所以總應(yīng)力圓即是有效應(yīng)力圓，總應(yīng)力為有效應(yīng)力，所以總應(yīng)力圓即是有效應(yīng)

6、力圓，總應(yīng)力強(qiáng)度線即是有效應(yīng)力強(qiáng)度線。強(qiáng)度指標(biāo)為強(qiáng)度線即是有效應(yīng)力強(qiáng)度線。強(qiáng)度指標(biāo)為c cd d、 d d cd d d 3 3 3 3 3 3 第第7章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度三種三軸試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比三種三軸試驗(yàn)結(jié)果的對(duì)比第第7章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法適用條件適用條件不排水剪或不排水剪或快剪快剪地基土的透水性和排水條件不良，建筑物地基土的透水性和排水條件不良，建筑物施工速度較快施工速度較快排水剪或慢排水剪或慢剪剪地基土的透水性好，排水條件較佳，建筑地基土的透水性好，排水條件較佳，建筑物加荷速率較慢物加荷速率較慢固結(jié)不排水固結(jié)不排水剪或固結(jié)快剪或固結(jié)快剪剪建筑物竣工以后

7、較久，荷載又突然增大，建筑物竣工以后較久，荷載又突然增大，或地基條件等介于上述兩種情況之間或地基條件等介于上述兩種情況之間第第7章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度pf rf ctgf rrrfctg r 例題分析例題分析 【例】對(duì)某種飽和粘性土做固結(jié)不排水試驗(yàn)，三個(gè)試對(duì)某種飽和粘性土做固結(jié)不排水試驗(yàn)，三個(gè)試樣破壞時(shí)的大、小主應(yīng)力和孔隙水壓力列于表中，試樣破壞時(shí)的大、小主應(yīng)力和孔隙水壓力列于表中，試用作圖法確定土的強(qiáng)度指標(biāo)用作圖法確定土的強(qiáng)度指標(biāo)c ccucu、 cucu和和c c 、 周圍壓力周圍壓力 3/ kPa 1/ kPauf / kPa606010010015015014314322022

8、0313313232340406767【解答】解答】按比例繪出三個(gè)總應(yīng)力極限應(yīng)力圓，如圖所示，再繪按比例繪出三個(gè)總應(yīng)力極限應(yīng)力圓，如圖所示，再繪出總應(yīng)力強(qiáng)度包線出總應(yīng)力強(qiáng)度包線 按由按由 1 1= 1 1- - u uf， 3 3= 3 3- - u uf ，將總應(yīng)力圓在水，將總應(yīng)力圓在水平軸上左移相應(yīng)的平軸上左移相應(yīng)的u uf即得即得3 3個(gè)有效應(yīng)力極限莫爾圓，個(gè)有效應(yīng)力極限莫爾圓，如圖中虛線圓，再繪出有效應(yīng)力強(qiáng)度包線如圖中虛線圓，再繪出有效應(yīng)力強(qiáng)度包線 c ccu根據(jù)強(qiáng)度包線得到：根據(jù)強(qiáng)度包線得到：ccu= 10 kPa， c u=18o c = 6 kPa，、 =27o cucu (kP

9、a)100 (kPa)100300200400第第7章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度pO 3 1 1 3q固結(jié)排水三軸試驗(yàn)131322pq第第7章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度第第7章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度p 破壞包線 f p 破壞主應(yīng)力線 Kfpq O f 線線Kf線線固結(jié)排水三軸試驗(yàn)兩條直線與橫坐標(biāo)交點(diǎn)都是 0第第7章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度p 破壞包線pq O cp 破壞主應(yīng)力線 a f線線Kf線線OARtgRO A固結(jié)排水三軸試驗(yàn)第第7章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度pq O c a f線線Kf線線OARsinRO AtgsintgRO A固結(jié)排水三軸試驗(yàn)p 破壞包線p 破壞主應(yīng)力

10、線第第7章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度pq O c a f線線Kf線線OARtgsintgcOOcosac固結(jié)排水三軸試驗(yàn)p 破壞包線p 破壞主應(yīng)力線tgaOO第第7章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度第第7章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度7.7 無(wú)粘性土的抗剪強(qiáng)度第第7章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度7.7 無(wú)粘性土的抗剪強(qiáng)度第第7章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度7.7 無(wú)粘性土的抗剪強(qiáng)度第第7章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度 隨著軸向應(yīng)變的增隨著軸向應(yīng)變的增加，松砂的強(qiáng)度逐漸增加，松砂的強(qiáng)度逐漸增加，曲線加，曲線應(yīng)變硬化應(yīng)變硬化。體積逐漸減小體積逐漸減小緊砂的強(qiáng)度達(dá)到一定值緊砂的強(qiáng)度達(dá)到一定值后，隨著軸向應(yīng)變的繼后，隨著軸向應(yīng)變的繼續(xù)增加，強(qiáng)度反而減小，續(xù)增加，強(qiáng)度反而減小，最后呈最后呈應(yīng)變軟化型應(yīng)變軟化型 體積開始時(shí)稍有體積開始時(shí)稍有減小，繼而增加，超減小，繼而增加，超過它的初始體積過它的初始體積7.7 無(wú)粘性土的抗剪強(qiáng)度第第7章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度3V7.7 無(wú)粘性土的抗剪強(qiáng)度第第7章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度 顯然當(dāng)砂土的顯然當(dāng)砂土的e0ecr剪脹；當(dāng)剪脹；當(dāng) e0 ecr剪縮。剪縮。 當(dāng)飽和砂土在振動(dòng)荷載的反復(fù)作用下剪縮（體積減當(dāng)飽和砂土在振動(dòng)荷載的反復(fù)作用下剪縮（體積減?。r(shí)，產(chǎn)生的超靜孔隙水壓力來不