第章土的強(qiáng)度理論A二

第5章土的抗剪強(qiáng)度本章要求熟練掌握庫(kù)侖公式及摩爾-庫(kù)侖抗剪強(qiáng)度理論;熟練掌握土體的極限平衡條件；熟練利用摩爾應(yīng)力圓與抗剪強(qiáng)度線的關(guān)系進(jìn)行土體極限平衡分析；理解并掌握不同固結(jié)、不同排水條件下土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的意義、測(cè)定方法及其工程應(yīng)用;了解孔隙壓力系數(shù)、應(yīng)力路徑等基本概念及其應(yīng)用.上一章復(fù)習(xí)1.土的()系數(shù)是一個(gè)評(píng)價(jià)地基土壓縮性高低的重要指標(biāo)A．壓縮B．固結(jié)C．滲透D．沉降影響;2．若土的壓縮曲線(f—A曲線)較陡，則表明()。A．土的壓縮性較大B．土的壓縮性較小C．土的密實(shí)度較大D．土的孔隙比較小3．室內(nèi)壓縮試驗(yàn)的排水條件為()。A．單面排水B．雙向排水C．不排水D．先固結(jié)，后不排水上一章復(fù)習(xí)4．在飽和土的徘水同結(jié)過(guò)聯(lián)中，隨著有效應(yīng)力的增加，()。A．孔隙水壓力相應(yīng)增加B．孔隙水壓力相應(yīng)減少c．總應(yīng)力相應(yīng)增加D．總應(yīng)力相應(yīng)減少5．無(wú)粘性土無(wú)論是否飽和，其變形達(dá)到穩(wěn)定所需的時(shí)間都比透水性小的飽和粘性()。A。長(zhǎng)得多B．短得多C．差不多D．有時(shí)更長(zhǎng)，有時(shí)更短6．在飽和土的排水固結(jié)過(guò)程中，孔隙水壓力與有效應(yīng)力將發(fā)生如下的變化；()A．μ不斷減小．σ’不斷增加B．μ不斷增加，σ‘不斷減小C．μ與σ’均不斷減小D．μ與σ’均增加上一章復(fù)習(xí)7．土體產(chǎn)生壓縮時(shí)，()。A．土中孔隙體積減小，土粒體積不變B．孔隙體積和土粒體積均明顯減小C土粒和水的壓縮量均較大D．孔隙體積不變8．土的變形模量可通過(guò)()試驗(yàn)來(lái)測(cè)定，A．壓縮B載荷C．滲透D．剪切9．土的e—p曲線愈平緩說(shuō)明()。A．壓縮模量愈小B．壓縮系數(shù)愈大C.土的壓縮性愈低D．土的變形愈大上一章復(fù)習(xí)7．土體產(chǎn)生壓縮時(shí)，()。A．土中孔隙體積減小，土粒體積不變B．孔隙體積和土粒體積均明顯減小C土粒和水的壓縮量均較大D．孔隙體積不變8．土的變形模量可通過(guò)()試驗(yàn)來(lái)測(cè)定，A．壓縮B載荷C．滲透D．剪切9．土的e—p曲線愈平緩說(shuō)明()。A．壓縮模量愈小B．壓縮系數(shù)愈大C.土的壓縮性愈低D．土的變形愈大上一章復(fù)習(xí)10．根據(jù)太沙基的飽和土一維固結(jié)理論，說(shuō)明該理論的基本假定和固結(jié)土層的厚度，排水條件，滲透(11)土的一維固結(jié)微分方程表示了()(A)固結(jié)度與時(shí)間t和深度z之間的關(guān)系，(B)孔隙水壓力與時(shí)間t的關(guān)系，(C)孔隙水壓力與時(shí)間t和深度z之間的關(guān)系(D)土的壓縮性大小與固結(jié)快慢。(3)某飽和粘土層，厚度為A，在滿布荷載p作用下固結(jié)(單面排水)，當(dāng)t＝1a時(shí)，固結(jié)度U＝50％，若同樣的飽和粘土層，在滿布荷載2P作用下固結(jié)．土層厚度為A／2，固結(jié)度U＝50％時(shí)所需要的時(shí)間為()(A)t＝1a；(B)t＝1／2a(C)t＝1／4a；(D)t＝2a第五章土的強(qiáng)度理論土的抗剪強(qiáng)度

1.庫(kù)侖定律2.土的極限平衡條件

剪切試驗(yàn)方法(直剪，三軸，無(wú)側(cè)限，十字板）不同排水條件下剪切試驗(yàn)成果*

主要內(nèi)容工程中的強(qiáng)度問(wèn)題概述土的抗剪強(qiáng)度：土體抵抗剪切破壞的極限能力

§5.1土的抗剪強(qiáng)度與極限平衡條件一、庫(kù)侖定律剪切試驗(yàn)播放1776年，庫(kù)侖根據(jù)砂土剪切試驗(yàn)f=tan砂土后來(lái)，根據(jù)黏性土剪切試驗(yàn)f=c+tan黏土c庫(kù)侖定律：土的抗剪強(qiáng)度是剪切面上的法向總應(yīng)力

的線性函數(shù)

c:土的黏聚力:土的內(nèi)摩擦角ff二、土體抗剪強(qiáng)度影響因素摩擦力的兩個(gè)來(lái)源1.滑動(dòng)摩擦：剪切面土粒間表面的粗糙所產(chǎn)生的摩擦2.咬合摩擦：土粒間互相嵌入所產(chǎn)生的咬合力黏聚力：由土粒之間的膠結(jié)作用和電分子引力等因素形成

抗剪強(qiáng)度影響因素摩擦力：剪切面上的法向總應(yīng)力、土的初始密度、土粒級(jí)配、土粒形狀以及表面粗糙程度黏聚力：土中礦物成分、黏粒含量、含水量以及土的結(jié)構(gòu)三、土中一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)土體內(nèi)一點(diǎn)處不同方位的截面上應(yīng)力的集合（剪應(yīng)力

和法向應(yīng)力）

331131dldlcosdlsin楔體靜力平衡31dldlcosdlsin斜面上的應(yīng)力莫爾應(yīng)力圓方程O(píng)131/2(1+3)2A(,)圓心坐標(biāo)[1/2(1+3)，0]應(yīng)力圓半徑r＝1/2(1－3

)土中某點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)可用莫爾應(yīng)力圓描述

四、土的極限平衡條件應(yīng)力圓與強(qiáng)度線相離：

強(qiáng)度線應(yīng)力圓與強(qiáng)度線相切：應(yīng)力圓與強(qiáng)度線相割：極限應(yīng)力圓τ<τf

彈性平衡狀態(tài)

τ=τf

極限平衡狀態(tài)

τ>τf

破壞狀態(tài)

莫爾－庫(kù)侖破壞準(zhǔn)則莫爾應(yīng)力圓與庫(kù)侖強(qiáng)度線相切的應(yīng)力狀態(tài)作為土的破壞準(zhǔn)則(目前判別土體所處狀態(tài)的最常用準(zhǔn)則)

強(qiáng)度線

莫爾－庫(kù)侖破壞準(zhǔn)則31c

f2

fAcctg1/2(1+3)無(wú)粘性土：c=0土體處于極限平衡狀態(tài)時(shí)，破壞面與大主應(yīng)力作用面的夾角為

f

f2

f31cAcctg1/2(1+3)說(shuō)明：剪破面并不產(chǎn)生于最大剪應(yīng)力面，而與最大剪應(yīng)力面成/2的夾角，可知，土的剪切破壞并不是由最大剪應(yīng)力τmax所控制

max五、例題分析【例】地基中某一單元土體上的大主應(yīng)力為430kPa，小主應(yīng)力為200kPa。通過(guò)試驗(yàn)測(cè)得土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c=15kPa，

=20o。試問(wèn)①該單元土體處于何種狀態(tài)？②單元土體最大剪應(yīng)力出現(xiàn)在哪個(gè)面上，是否會(huì)沿剪應(yīng)力最大的面發(fā)生剪破？【解答】已知1=430kPa，3=200kPa，c=15kPa，

=20o

1.計(jì)算法計(jì)算結(jié)果表明：1f大于該單元土體實(shí)際大主應(yīng)力1，實(shí)際應(yīng)力圓半徑小于極限應(yīng)力圓半徑，所以，該單元土體處于彈性平衡狀態(tài)

計(jì)算對(duì)結(jié)果游表明枝：3f小于魄該單拼元土約體實(shí)城際小禁主應(yīng)平力3，實(shí)遲際應(yīng)巴力圓挑半徑砍小于兔極限礎(chǔ)應(yīng)力辛圓半暴徑，所療以，充該單李元土基體處紹于彈壤性平案衡狀雞態(tài)在剪摧切面夫上庫(kù)侖再定律由于τ<虎τf，所以羊，該炸單元崗?fù)馏w化處于喘彈性吧平衡薯狀態(tài)2.筐圖解侍法

c11f3f實(shí)際應(yīng)力圓極限應(yīng)力圓最大釘剪應(yīng)倚力與灶主應(yīng)系力作司用面刊成4燈5o最大神剪應(yīng)碌力面閉上的肅法向酷應(yīng)力庫(kù)侖瘋定律最大吧剪應(yīng)連力面印上τ<τf，所以盡，不必會(huì)沿廚剪應(yīng)枕力最康大的鍋面發(fā)遮生破添壞τma秧x§5烤.2診土的槍剪切罩試驗(yàn)慎方法一、青直接蜻剪切救試驗(yàn)試驗(yàn)艇儀器屠：直剪陶儀（宰應(yīng)力減控制伴式，婦應(yīng)變說(shuō)控制禽式）剪切券試驗(yàn)剪前厲施加?jì)稍谠囅聵禹攲?dǎo)面上碗的豎云向壓莖力為血剪破憂面上錘的法怨向應(yīng)減力，剪應(yīng)啄力由倆剪切丑力除貨以試網(wǎng)樣面易積在法獎(jiǎng)向應(yīng)鄰力作用過(guò)下，液剪應(yīng)障力與鈴剪切鍬位移具關(guān)系道曲線腳，根紫據(jù)曲拾線得遞到該作用琴下，土的霉抗剪毒強(qiáng)度4mm

a

b

剪切位移△l(0.01mm)

剪應(yīng)力（kPa)

1

2

在不成同的拖垂直怕壓力下進(jìn)陳行剪棵切試炊驗(yàn)，慣得相優(yōu)應(yīng)的筋抗剪緣瑞強(qiáng)度τf，繪制τf-曲線循，得忽該土川的抗雪剪強(qiáng)尤度包齡線直剪質(zhì)試驗(yàn)梅優(yōu)缺做點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)羞：儀器溝構(gòu)造樹(shù)簡(jiǎn)單應(yīng)，試藥樣的么制備孟和安藥裝方扁便，閉易于囑操作缺點(diǎn)脹：①剪倡切破鍛壞面店固定支為上亂下盒捐之間恩的水服平面昆不符銷(xiāo)合實(shí)由際情脊況，肝不一鏡定是嫁土樣內(nèi)的最初薄弱柱面。②試脈驗(yàn)中狠不能獎(jiǎng)嚴(yán)格倆控制侄排水躺條件洪，對(duì)苗透水房誠(chéng)性強(qiáng)噴的土祥尤為系突出眠，不扯能量煤測(cè)土慘樣的絞孔隙立水壓抱力。③上舞下盒祥的錯(cuò)獻(xiàn)動(dòng)，耀剪切供過(guò)程臘中試盒樣剪晌切面如積逐搜漸減扶小，悉剪切導(dǎo)面上鍋的剪疼應(yīng)力驗(yàn)分布亞不均瞇勻二、焦三軸悠剪切伯試驗(yàn)試驗(yàn)捕步驟飯:

3

3

3

3

3

3△△2.施加些周?chē)鐗毫?.佩施加責(zé)豎向洲壓力1.斤裝樣抗剪害強(qiáng)度池包線分別島在不信同的能周?chē)毫?作用疤下進(jìn)榮行剪察切，漏得到表3～計(jì)4摩個(gè)不紹同的顧破壞惑應(yīng)力膝圓，悟繪出銅各應(yīng)霉力圓塞的公桂切線萄即為但土的朝抗剪鼓強(qiáng)度養(yǎng)包線抗剪強(qiáng)度包線

c三軸休試驗(yàn)托優(yōu)缺調(diào)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)罰：①試叼驗(yàn)中躲能?chē)?yán)鋤格控勻制試車(chē)樣排卡水條董件，依量測(cè)僻孔隙底水壓貿(mào)力，暴了解芳土中進(jìn)有效艦應(yīng)力跡變化拆情況②試請(qǐng)樣中顛的應(yīng)揚(yáng)力分趕布比礎(chǔ)較均淚勻缺點(diǎn)春：①試廳驗(yàn)儀兆器復(fù)涼雜，堡操作淋技術(shù)樓要求憑高，么試樣響制備彼較復(fù)摩雜②試坦驗(yàn)在2=3的軸抄對(duì)稱繩條件烘下進(jìn)沉行，轟與土域體實(shí)熔際受撇力情根況可翅能不向符三、笨無(wú)側(cè)儲(chǔ)限抗朱壓強(qiáng)尸度試別驗(yàn)ququ加壓框架量表量力環(huán)升降螺桿無(wú)側(cè)限壓縮儀無(wú)側(cè)灘限抗照壓強(qiáng)材度試加驗(yàn)是私三軸谷剪切米試驗(yàn)抄的特爸例，脊對(duì)試汗樣不羞施加更周?chē)蓧毫?，?=0，只嶄施加曲軸向頃壓力井直至府發(fā)生型破壞錫，試盡樣在迅無(wú)側(cè)搜限壓川力條梳件下鳴，剪律切破銹壞時(shí)厚試樣債承受粱的最緊大軸殲向壓撫力qu，稱為無(wú)側(cè)域限抗述壓強(qiáng)場(chǎng)度試樣無(wú)側(cè)敏限壓蒜縮儀根據(jù)建試驗(yàn)脖結(jié)果踏只能階作出援一個(gè)婚極限深應(yīng)力擋圓（3=0犯，1=qu）。因此思對(duì)一燦般黏劫性土隸，無(wú)橋法作點(diǎn)出強(qiáng)筋度包姜線說(shuō)明尚：對(duì)于臭飽和裝軟黏杜土，亮根據(jù)掀三軸課不排舊水剪款切試裂驗(yàn)成偉果，壟其強(qiáng)哨度包掏線近釋似于徹一水剃平線尼，即u=0尿，因此濾無(wú)側(cè)凱限抗逐壓強(qiáng)凡度試夜驗(yàn)適謠用于朽測(cè)定懷飽和蛛軟黏索土的遠(yuǎn)不排務(wù)水強(qiáng)得度qucuu=0無(wú)側(cè)仇限抗改壓強(qiáng)慮度試遙驗(yàn)儀兇器構(gòu)拔造簡(jiǎn)雜單，輛操作炎方便罪，可卸代替熱三軸狼試驗(yàn)問(wèn)測(cè)定欺飽和滴軟黏研土的屯不排徒水強(qiáng)筒度靈敏潔度粘性古土的抬原狀畏土無(wú)舊側(cè)限珍抗壓嘆強(qiáng)度域與原奪土結(jié)怠構(gòu)完喊全破好壞的雙重塑互土的東無(wú)側(cè)句限抗弟壓強(qiáng)牌度的董比值反映殿土的祝結(jié)構(gòu)壓受撓養(yǎng)動(dòng)對(duì)廣強(qiáng)度武的影釀響程嬸度根據(jù)剃靈敏鳳度將好飽和執(zhí)粘性步土分堵類(lèi)：低靈雹敏度坊土1<St≤2中靈雨敏度悅土2<St≤4高靈阿敏度纏土St>4適用牽于現(xiàn)賣(mài)場(chǎng)測(cè)味定飽船和粘寶性土返的不詠排水燙強(qiáng)度敘，尤盯其適址用于扯均勻過(guò)的飽補(bǔ)和軟史粘土四、沿十字撓板剪荷切試槍驗(yàn)柱體受上下纏平面肺的抗留剪強(qiáng)班度產(chǎn)銹生的爺抗扭字力矩柱體按側(cè)面錦剪應(yīng)叨力產(chǎn)淡生的沫抗扭堆力矩§5釀.3土的辨抗剪動(dòng)強(qiáng)度賺指標(biāo)一、租總應(yīng)能力強(qiáng)逐度指收標(biāo)與修有效兩應(yīng)力吐強(qiáng)度前指標(biāo)庫(kù)侖熱定律說(shuō)明心：施加僚于試忙樣上情的垂倒直法危向應(yīng)備力為總喬應(yīng)力崗，c、為總呈應(yīng)力屢意義眾上的絡(luò)土的所粘聚課力和厭內(nèi)摩塊擦角聯(lián)，稱碰之為切總應(yīng)修力強(qiáng)維度指螞標(biāo)根據(jù)石有效伏應(yīng)力挖原理疾：土的盲抗剪疲強(qiáng)度躁并不饞是由著剪切非面上韻的法踐向總辛應(yīng)力襯決定餡，而映是取多決于鄭剪切福面上稈的法向棄有效剃應(yīng)力c、為土塔的有侮效粘撲聚力晴和有濤效內(nèi)臟摩擦燒角，戴即土做的有在效應(yīng)領(lǐng)力強(qiáng)沿度指余標(biāo)有效失應(yīng)力檔強(qiáng)度桃指標(biāo)妙確切竄地表擱達(dá)出曬了土繳的抗贊剪強(qiáng)醫(yī)度的亮實(shí)質(zhì)近，是飼比較丙合理點(diǎn)的表魔達(dá)方附法二、糖不同駁排水筍條件茄時(shí)的朗剪切省試驗(yàn)蠟方法最及成預(yù)果表兵達(dá)1.君不固番結(jié)不月排水呈剪（UU括）三軸乖試驗(yàn)裹：施加慚周?chē)瓑毫?、軸織向壓榜力△直至伐剪破紡的整著個(gè)過(guò)運(yùn)程都斧關(guān)閉蘆排水親閥門(mén)涼，不甚允許擠試樣團(tuán)排水炊固結(jié)

3

3

3

3

3

3△△直剪略試驗(yàn)?zāi)停和ㄟ^(guò)眼試驗(yàn)家加荷虜?shù)目齑鹇齺?lái)俗實(shí)現(xiàn)但是否填排水旗。使峰試樣簽在3聲～5mi脫n之內(nèi)每剪破萌，稱叢之為軋快剪關(guān)閉排水閥

3

3

3

3

3

3△△有效忙應(yīng)力宰圓總應(yīng)沙力圓u=0BCcuuAA

3A

1A飽和所粘性器土在楚三組3下的伸不排煙水剪賺試驗(yàn)拉得到A、B、C三個(gè)藝不同3作用戴下破蘭壞時(shí)棟的總駱應(yīng)力娃圓試驗(yàn)鵝表明音：雖然戒三個(gè)故試樣抖的周來(lái)圍壓川力3不同妹，但槽破壞洋時(shí)的陷主應(yīng)情力差跨相等謀，三惰個(gè)極犧限應(yīng)振力圓倒的直膚徑相附等，繼因而守強(qiáng)度肥包線呼是一環(huán)條水盞平線三個(gè)崖試樣布只能蘭得到一個(gè)緒有效你應(yīng)力惡圓2.砍固絨結(jié)不葵排水捆剪（CU核）三軸摸試驗(yàn)膀：施加職周?chē)聣毫?時(shí)打噴開(kāi)排狠水閥誓門(mén)，懂試樣吼完全卸排水綠固結(jié)漏，孔泥隙水氣壓力受完全鑰消散妖。然蝦后關(guān)鋤閉排棒水閥穿門(mén)，淘再施逆加軸詢向壓縣力增蹲量△，使宰試樣喝在不育排水鑼條件勇下剪綱切破好壞

3

3

3

3

3

3△△直剪蹦試驗(yàn)棍：剪切獵前試洪樣在崇垂直堆荷載節(jié)下充觸分固嘗結(jié)，設(shè)剪切赴時(shí)速義率較亂快，來(lái)使土生樣在索剪切鈔過(guò)程毛中不盈排水暗，這頂種剪疏切方課法為讓稱固體結(jié)快暑剪打開(kāi)排水閥關(guān)閉排水閥

3

3

3

3

3

3△△將總模應(yīng)力庭圓在窄水平噴軸上租左移uf得到粉相應(yīng)鬧的有況效應(yīng)莫力圓棟，按出有效亮應(yīng)力附圓強(qiáng)孟度包張線可裂確定c、ccuccu飽和尸粘性怕土在櫻三組3下進(jìn)起行固哀結(jié)不太排水瞇剪試犬驗(yàn)得罪到A、B、C三個(gè)比不同3作用搶下破哀壞時(shí)嚇的總叮應(yīng)力灘圓，傾由總照應(yīng)力軌圓強(qiáng)乘度包領(lǐng)線確深定固您結(jié)不斬排水示剪總夕應(yīng)力筐強(qiáng)度逐指標(biāo)ccu、cuABC3.齊固窩結(jié)排祝水剪仗（CD間）三軸燙試驗(yàn)薦：試樣剖在周并圍壓術(shù)力3作用織下排威水固拌結(jié)，焰再緩臨慢施逼加軸北向壓越力增葡量△，直緣瑞至剪迷破，際整個(gè)鉤試驗(yàn)箭過(guò)程晴中打壞開(kāi)排假水閥渠門(mén)，潛始終什保持池試樣算的孔友隙水覆壓力傳為零

3

3

3

3

3

3△△直剪顧試驗(yàn)穴：試樣脾在垂辱直壓呆力下倒固結(jié)虛穩(wěn)定堆，再墓以緩少慢的創(chuàng)速率粘施加拘水平讀剪力琴，直縮慧至剪攤破，展整個(gè)薦試驗(yàn)便過(guò)程加中盡望量使震土樣浪排水修，試橡驗(yàn)方能法稱轉(zhuǎn)為慢末剪打開(kāi)排水閥在整鈴個(gè)排閘水剪靠試驗(yàn)義過(guò)程喬中，uf＝0沖，總憑應(yīng)力秤全部也轉(zhuǎn)化院為有坐效應(yīng)重力，臭所以帥總應(yīng)娛力圓守即是辮有效逢應(yīng)力贊圓，俱總應(yīng)幼力強(qiáng)銳度線鐵即是肥有效看應(yīng)力磁強(qiáng)度昂線。滋強(qiáng)度籠指標(biāo)投為cd、dcdd總結(jié)訓(xùn):

3

3

3

3

3＋△

3＋△對(duì)于蓋同一潮種土穿，在意不同梁的排沾水條溫件下演進(jìn)行球試驗(yàn)猜，總泄應(yīng)力況強(qiáng)度出指標(biāo)扣完全峽不同有效濤應(yīng)力塔強(qiáng)度寺指標(biāo)仇不隨拋試驗(yàn)輔方法宗的改衡變而頑不同薄，抗庸剪強(qiáng)愿度與估有效暮應(yīng)力卵有唯否一的沉對(duì)應(yīng)甘關(guān)系三、歷抗剪制強(qiáng)度充指標(biāo)