土力學(xué)教學(xué)中的有效應(yīng)力原理.pdf

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1、土力學(xué)教學(xué)中的有效應(yīng)力原理王仕傳(安徽建筑工業(yè)學(xué)院土木工程學(xué)院，安徽合肥230601)得有效抗剪強(qiáng)度指標(biāo)Cf=O，’=30。，如果試樣在不排水條件下破壞，試求剪切破壞時(shí)的有效大主應(yīng)力和小主應(yīng)力。該題給出兩組抗剪強(qiáng)度指標(biāo)：一組不排水剪抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，一組由固結(jié)不排水剪試驗(yàn)得到的有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。需求解剪切破壞時(shí)有效大主應(yīng)力和有效小主應(yīng)力。對(duì)于不排水剪三軸試驗(yàn)，總應(yīng)力圓直徑不變，圍壓不同，總應(yīng)力圓只是位置不同，有效應(yīng)力圓是唯一的，和總應(yīng)力圓等直徑，直徑為2c。根0引言據(jù)有效應(yīng)力原理：l=’l+“(1)土的抗剪強(qiáng)度和土的變形是土力學(xué)中兩大主要問題。土是3=?！?2)由固相、液相、氣相組

2、成的三相介質(zhì)。三相組成間的比例不同，由此可得：土的性質(zhì)具有明顯差別。正是因?yàn)橥恋娜嘟橘|(zhì)組成，相對(duì)于’廣。3=廣3=2c(3)一般連續(xù)介質(zhì)表現(xiàn)出不同的特點(diǎn)，土的強(qiáng)度問題和土的變形問另一方面，有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度包線是唯一的，無論哪組試題也就具有特殊性。理解土的強(qiáng)度問題和土的變形問題首先需驗(yàn)，當(dāng)總應(yīng)力圓換算為有效應(yīng)力圓時(shí)，剪切破壞對(duì)應(yīng)的有效應(yīng)認(rèn)識(shí)土中的應(yīng)力。根據(jù)來源不同，土中的應(yīng)力分為自重應(yīng)力和力圓一定和有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度包線相切。根據(jù)極限平衡狀態(tài)方附加應(yīng)力。根據(jù)土中三相介質(zhì)承擔(dān)者的不同，土中應(yīng)力又分為程，可列出第二個(gè)方程：有效應(yīng)力和孔隙壓力。對(duì)于飽和土來說，孑L隙壓力即為孔隙水’l=’3

3、tail(45。+’／2)(4)壓力，孔隙水壓力和有效應(yīng)力之和為總應(yīng)力，此即飽和土有效代入可得：應(yīng)力原理。土的強(qiáng)度和土的變形主要取決于土中的有效應(yīng)力，’l=3g。3(5)即土骨架承擔(dān)的應(yīng)力，以及有效應(yīng)力和孔隙水壓力之間的相互聯(lián)立式(3)、(5)，可得：DJl=60kPa，’3=20kPa。轉(zhuǎn)換關(guān)系。本文通過相關(guān)案例介紹如何應(yīng)用有效應(yīng)力原理理解該實(shí)例主要考察三點(diǎn)：①不排水剪總應(yīng)力圓大小相同，只土力學(xué)課程中的強(qiáng)度和地基變形問題。是位置不同，有效應(yīng)力圓唯一；②有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度包線唯一，對(duì)于同一種土，無論哪組試驗(yàn)，當(dāng)用有效應(yīng)力表示、剪切破壞1土的強(qiáng)度時(shí)，根據(jù)極限平衡條件，有效應(yīng)力圓一定和該

4、抗剪強(qiáng)度包線相切；③根據(jù)分析問題的不同，有效應(yīng)力和總應(yīng)力間應(yīng)靈活轉(zhuǎn)換。土的抗剪強(qiáng)度主要取決于土骨架間作用力，即有效應(yīng)力。考生能列出第一個(gè)方程，但多數(shù)列不出第二個(gè)方程。土的抗剪強(qiáng)度除了和土的性質(zhì)有關(guān)外，還和剪切時(shí)的排水條教學(xué)實(shí)例二：飽和黏性土地基上修筑路堤形成的邊坡，施件、應(yīng)力歷史、應(yīng)力狀態(tài)等因素有關(guān)，排水條件是其中最主要的工結(jié)束時(shí)邊坡穩(wěn)定性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性比較。因素。排水條件不同，抗剪強(qiáng)度指標(biāo)是不同的，分為：不固結(jié)不邊坡穩(wěn)定性主要取決于土的抗剪強(qiáng)度，是土的抗剪強(qiáng)度理排水抗剪強(qiáng)度指標(biāo)、固結(jié)不排水抗剪強(qiáng)度指標(biāo)、固結(jié)排水抗剪論在邊坡工程中的應(yīng)用。而土的抗剪強(qiáng)度主要和土的骨架間的強(qiáng)度指標(biāo)，此為

5、三組總應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。當(dāng)用有效應(yīng)力表示應(yīng)力相關(guān)。因此，評(píng)價(jià)邊坡施工結(jié)束時(shí)穩(wěn)定性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性實(shí)時(shí)，土的抗剪強(qiáng)度包線是唯一的，有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)只有質(zhì)上是評(píng)價(jià)施工結(jié)束時(shí)和長(zhǎng)期使用后粘性土地基中有效應(yīng)力一組。土的抗剪強(qiáng)度和有效應(yīng)力具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系。當(dāng)用總應(yīng)大小。力表示時(shí)，土有三組抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，抗剪強(qiáng)度不唯一，主要是排以地基中一點(diǎn)為例，隨著填土荷載的不斷增大，超孔隙水水條件不同，土的抗剪強(qiáng)度有不同的表現(xiàn)形式。在計(jì)算土的抗壓力不斷增大，如果不考慮施工過程中排水，填土荷載全部由剪強(qiáng)度時(shí)，利用有效應(yīng)力原理計(jì)算土的有效應(yīng)力，利用有效應(yīng)孔隙水壓力承擔(dān)，即外荷載產(chǎn)生的附加應(yīng)力全部轉(zhuǎn)化為孔隙水力抗剪

6、強(qiáng)度包線的唯一性，可以唯一的求得土的抗剪強(qiáng)度。下壓力，地基土骨架沒有變形，有效應(yīng)力不變。施工過程中，土的面以兩個(gè)教學(xué)實(shí)例說明土的抗剪強(qiáng)度中有效應(yīng)力原理的具體有效應(yīng)力和抗剪強(qiáng)度保持不變。竣工以后，總應(yīng)力不變，粘性土應(yīng)用。教學(xué)實(shí)例一：某正常固結(jié)飽和黏土試樣進(jìn)行不固結(jié)不排水試驗(yàn)得c．=20kPa，．-0，對(duì)同樣的土樣進(jìn)行固結(jié)不排水試驗(yàn)，地基中超孑L隙水壓力不斷消散，根據(jù)有效應(yīng)力原理，有效應(yīng)力強(qiáng)夯法加固地基具有效果明顯、經(jīng)濟(jì)、工期短、設(shè)備簡(jiǎn)單等逐步增加?？辜魪?qiáng)度和有效應(yīng)力具有一一對(duì)應(yīng)關(guān)系，抗剪強(qiáng)度優(yōu)點(diǎn)，近年來，在機(jī)場(chǎng)、港口等大面積軟土地基淺層加固中得到相應(yīng)提高，因此，邊坡穩(wěn)定性安全系數(shù)在施

7、工剛結(jié)束時(shí)最小，并了廣泛的應(yīng)用。軟粘土在強(qiáng)夯動(dòng)力作用下，要求瞬時(shí)從土體孔隨著時(shí)間的發(fā)展逐步增大。此題說明如何應(yīng)用有效應(yīng)力原理理隙中排出大量水，但由于時(shí)間短、滲透性差，水來不及排出，導(dǎo)解土的固結(jié)對(duì)邊坡短期穩(wěn)定性和長(zhǎng)期穩(wěn)定性的影響。致土中孔隙水壓力增高，且短時(shí)間難以消散，土體抗剪強(qiáng)度大大降低。因此，強(qiáng)夯施工必須滿足一定的要求。目前的強(qiáng)夯新工2地基變形藝?yán)碚撝鲝?，軟粘土地基?qiáng)夯加固時(shí)，應(yīng)采用“少擊多遍”的夯擊方式，以“先輕后重、逐級(jí)加能、輕重適度”為原則，并輔以合適的排水措