土力学-东南大学等7-2土的抗剪强度课件.ppt

1、7.1 7.2 土的抗剪强度理论土的抗剪强度理论7.3 7.4 7.5 饱和黏性土的抗剪强度饱和黏性土的抗剪强度7.6 应力路径在强度问题中的应用应力路径在强度问题中的应用7.7 无黏性土的抗剪强度无黏性土的抗剪强度知识回顾知识回顾一、抗剪强度一、抗剪强度二、研究抗剪强度的意义二、研究抗剪强度的意义三、抗剪强度定律三、抗剪强度定律-库仑定律库仑定律四、莫尔理论四、莫尔理论一、抗剪强度一、抗剪强度 土是以固体颗粒为主的散体，颗粒是岩块土是以固体颗粒为主的散体，颗粒是岩块或岩屑，本身强度很高，但粒间联结较弱。或岩屑，本身强度很高，但粒间联结较弱。因此，土的强度问题表现为土粒间的错动、因此，土的强度

2、问题表现为土粒间的错动、剪切、以致于破坏。所以，研究土的强度剪切、以致于破坏。所以，研究土的强度主要是研究土的抗剪强度。主要是研究土的抗剪强度。一、抗剪强度一、抗剪强度 在土体自重和外荷载作用下，土体内部将在土体自重和外荷载作用下，土体内部将产生剪应力和剪切变形。随着剪应力的增产生剪应力和剪切变形。随着剪应力的增加，剪切变形也越来越大。当剪应力增大加，剪切变形也越来越大。当剪应力增大到极限值时，土就处于剪切破坏的极限状到极限值时，土就处于剪切破坏的极限状态，这个极限值就是土的抗剪强度。若土态，这个极限值就是土的抗剪强度。若土体内某一部分的剪应力达到土的抗剪强度，体内某一部分的剪应力达到土的抗剪

3、强度，在该部分就开始出现剪切破坏。随着荷载在该部分就开始出现剪切破坏。随着荷载的增加，剪切破坏的范围逐渐扩大，最终的增加，剪切破坏的范围逐渐扩大，最终在土体中形成连续的滑动面，导致土体发在土体中形成连续的滑动面，导致土体发生整体剪切破坏而丧失稳定性。生整体剪切破坏而丧失稳定性。二、研究抗剪强度的意义二、研究抗剪强度的意义 目前与抗剪强度有关的工程问题主要有三方面：（1）土工构筑物的稳定问题土工构筑物的稳定问题，如土坝、路堤等填方边坡的稳定性问题，天然土坡的稳定性问题等。（2）土压力问题土压力问题，如挡土墙、地下结构等的周围土体，它的强度破坏将造成过大的对墙体的侧向压力，以致可能导致构造物发生滑

4、动、倾覆等破坏事故。（3）土的承载力问题土的承载力问题。土作为建筑物的地基，其承载力的确定是十分关键的。如果上部结构传下的荷载引起的基底压力超过地基土的极限承载力，地基土发生剪切破坏，将造成上部结构的严重破坏或倒塌，或影响正常使用，这些都是工程上所不允许的，而确定地基土的承载力，首先要研究土的抗剪强度问题。三、抗剪强度定律三、抗剪强度定律-库仑定律库仑定律 无粘性土无粘性土 粘性土粘性土tanfcftan四、莫尔理论四、莫尔理论2cos212131312sin2131斜面上的应力斜面上的应力23122312121莫尔应力圆方程莫尔应力圆方程245tan2245tan00231C245tansi

5、n1sin102sin1cos2sin!sin131C【例】已知某点【例】已知某点1=420Kpa,3=180Kpa,c=18Kpa,=20问问:1、该点破坏否？、该点破坏否？2、是否沿剪应力最大面破坏？、是否沿剪应力最大面破坏？解解1、A )245(2245231 tgctg）（极极Kpatgtg419)22045(182220451802 ）（)(41942011处处于于剪剪破破状状态态该该点点已已破破坏坏极极实实 KpaKpa BKpatgtg7.180)22045(1822204542023 ）（极极)(7.18018033处于剪破状态处于剪破状态该点已破坏该点已破坏极极实实 KpaK

6、pa 解解2、Kpa120)180420(21)(2131max )902(2sin)(2131max 或或ctgf 2cos223131 )02cos902(Kpa3002180420231 Kpatgf1271820300 7.3 土的抗剪强度试验土的抗剪强度试验 测定土抗剪强度指标的试验称为剪切试验测定土抗剪强度指标的试验称为剪切试验抗抗剪剪强强度度试试验验第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度7.3.1 直接剪切试验7.3 土的抗剪强度试验土的抗剪强度试验第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度PSTA7.3.1 直接剪切试验7.3 土的抗剪强度试验土的抗剪强度试验第第7章章 土的抗剪强度土

7、的抗剪强度直剪仪直剪仪直剪仪直剪仪直剪仪直直剪剪仪仪的的缺缺点点:试验时不能严格控制排水条件，不能量试验时不能严格控制排水条件，不能量 测孔隙水压力。测孔隙水压力。限定的剪切面不是土样最薄弱面；限定的剪切面不是土样最薄弱面；应力应变分布不均匀应力应变分布不均匀,且垂直荷载发生偏转且垂直荷载发生偏转,使使主应力大小方向都发生偏转主应力大小方向都发生偏转;受剪面积逐渐缩小受剪面积逐渐缩小,而在计算抗剪强度时仍而在计算抗剪强度时仍按土样的原截面积计算；按土样的原截面积计算；7.3 土的抗剪强度试验土的抗剪强度试验第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度7.3 土的抗剪强度试验土的抗剪强度试验第第7章章

8、土的抗剪强度土的抗剪强度PSTA=100KPa =200KPa=300KPa Oc 7.3 土的抗剪强度试验土的抗剪强度试验第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度 取峰值或稳定值取峰值或稳定值 取剪切位移取剪切位移4mm对应的对应的作为作为f直接剪切试验7.3 土的抗剪强度试验土的抗剪强度试验第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度7.3 土的抗剪强度试验土的抗剪强度试验第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度7.3 土的抗剪强度试验土的抗剪强度试验第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度0cqsqfcqsq7.3 土的抗剪强度试验土的抗剪强度试验第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度7.3.2 三轴压缩试验

9、7.3 土的抗剪强度试验土的抗剪强度试验第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度三轴压缩试验三轴压缩试验三轴压缩试验制样制样3-43-4个。尺寸个。尺寸d 35-101mmd 35-101mm，高，高2d2d饱和（抽气，水饱和（抽气，水头，反压）头，反压）安装安装施加施加3 3施加施加1 1至破坏至破坏试样试样压力室压力室压力压力水水排水管排水管阀门阀门轴向加压杆轴向加压杆有机玻璃罩有机玻璃罩橡皮膜橡皮膜透水石透水石顶帽顶帽7.3.2 三轴压缩试验7.3 土的抗剪强度试验土的抗剪强度试验第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度7.3 土的抗剪强度试验土的抗剪强度试验第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度

10、强度包线强度包线(1-)f (1-)f 不排水剪不排水剪（不固结不排水剪）（不固结不排水剪）UUUU U Unconsolidated nconsolidated U Undriaind Testndriaind Test固结不排水剪固结不排水剪 CUCU C Consolidated onsolidated U Undriaind Testndriaind Test排水剪排水剪（固结排水剪）（固结排水剪）CDCD C Consolidated onsolidated D Driaind Testriaind Test7.3 土的抗剪强度试验土的抗剪强度试验第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度

11、ccu、cu 7.3 土的抗剪强度试验土的抗剪强度试验第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度cd、d cu、u 7.3.3 7.3.3 无侧限抗压强度试验无侧限抗压强度试验 是三轴试验的一个特例，即是三轴试验的一个特例，即3 3=0=0时的不排水剪。时的不排水剪。适用条件：适用条件：只能用于粘性土。尤其是高塑性饱和粘只能用于粘性土。尤其是高塑性饱和粘性土即性土即=0=0。试验方法：试验方法：在在3 3=0=0 施加施加1 1至破坏。破坏时的至破坏。破坏时的1 1以以q qu u表示表示ququ加加压压框框架架量量表表量力量力环环升升降降螺螺杆杆无侧限压无侧限压缩仪缩仪试试样样7.3 土的抗剪强度

12、试验土的抗剪强度试验第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度无侧限压缩仪无侧限压缩仪7.3.3 7.3.3 无侧限抗压强度试验无侧限抗压强度试验7.3 土的抗剪强度试验土的抗剪强度试验第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度极限应力圆极限应力圆不排水强度饱和粘性土 u=0饱和粘性土7.3.3 无侧限抗压强度试验无侧限抗压强度试验7.3 土的抗剪强度试验土的抗剪强度试验第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度)245(2)245(231tgctg根据一点的极限平衡方程式qu=0)245(2tgcquu1.饱和粘性土 =0 fuuqc22.非饱和土 0)245(2uuutgqc uufctg7.3.3 无侧限抗压强度试验无侧限抗压强度试验7.3 土的抗剪强度试验土的抗剪强度试验第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度1=qu)45(2245 fuuf 7.3 土的抗剪强度试验土的抗剪强度试验第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度uufctg7.3 土的抗剪强度试验土的抗剪强度试验第第7章章 土的抗剪强度土的抗剪强度7.3.4 十字板剪切试验自 学