土的抗剪強(qiáng)度ppt課件.ppt

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1、5、土的抗剪強(qiáng)度5.1土的抗剪強(qiáng)度與極限平衡原理5.2土的剪切試驗(yàn)方法5.3不同排水條件時(shí)的剪切試驗(yàn)成果5.4地基破壞型式和地基承載力土的抗剪強(qiáng)度：土體抵抗剪切破壞的極限能力工程實(shí)例－地基承載力問題工程實(shí)例－地基承載力問題1911年動(dòng)工1913年完工谷倉自重20000噸1913年10月17日發(fā)現(xiàn)1小時(shí)內(nèi)豎向沉降達(dá)30.5厘米，結(jié)構(gòu)物向西傾斜，并在24小時(shí)內(nèi)傾倒，谷倉西端下沉7.32米，東端上抬1.52米。原因：地基承載力不夠，超載引發(fā)強(qiáng)度破壞而產(chǎn)生滑動(dòng)。加拿大特朗斯康谷倉工程實(shí)例－地基承載力問題工程實(shí)例－地基承載力問題近代世界

2、上最嚴(yán)重的建筑物破壞之一1940年水泥倉庫裝載水泥，使粘性土超載，引起地基土剪切破壞而滑動(dòng)。傾斜45度，地基土被擠出達(dá)5.18米，23米外的辦公樓也發(fā)生傾斜。美國紐約某水泥倉庫5.1土的抗剪強(qiáng)度與極限平衡原理5.1.1庫侖定律1776年，庫侖根據(jù)砂土剪切試驗(yàn)得出?f=?tan?砂土后來，根據(jù)粘性土剪切試驗(yàn)得出?f=c+?tan?粘土c??庫侖定律：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)??f??f庫倫公式抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c:土的粘聚力?:土的內(nèi)摩擦角(無粘性土：c=0)土的抗剪強(qiáng)度一般可分為兩部分：一部分與顆粒間的法向應(yīng)力

3、有關(guān)，通常呈正比例關(guān)系，其本質(zhì)是摩擦力；另一部分是與法向應(yīng)力無關(guān)的土粒之間的粘結(jié)力，通常稱為粘聚力。影響因素土的抗剪強(qiáng)度內(nèi)在因素外在因素：試驗(yàn)時(shí)的排水條件等因素顆粒間的有效法向應(yīng)力土的孔隙比表達(dá)方法土的抗剪強(qiáng)度總應(yīng)力法：總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)有效應(yīng)力法：有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)莫爾包線表示材料在不同應(yīng)力作用下達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)，滑動(dòng)面上法向應(yīng)力?與剪應(yīng)力?f的關(guān)系。莫爾包線?f=c+?tan?5.1.2莫爾-庫倫強(qiáng)度理論土體內(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?）?3?3?1?1????3?1?斜面上的應(yīng)力5.1.3土中一點(diǎn)的應(yīng)

4、力狀態(tài)??O?1?31/2(?1+?3)?2?A(?,?)土中某點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)可用莫爾應(yīng)力圓描述?3?1???莫爾圓可以表示土體中一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)，莫爾圓圓周上各點(diǎn)的坐標(biāo)就表示該點(diǎn)在相應(yīng)平面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。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)5.1.4土的極限平衡條件莫爾－庫侖破壞準(zhǔn)則?3?1c??f2?fA??cctg?1/2(?1+?3)無粘性土：c=0粘性土：ABDOτστ＝τf極限平衡條件莫爾－庫侖破壞準(zhǔn)則極限應(yīng)力圓破壞

5、應(yīng)力圓剪切破壞面粘性土的極限平衡條件σ1=σ3tg2(45+φ/2)＋2ctg(45+φ/2)σ3=σ1tg2(45－φ/2)－2ctg(45－φ/2)無粘性土的極限平衡條件σ1=σ3tg2(45+φ/2)σ3=σ1tg2(45－φ/2)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?f?3?1c?A??cctg?1/2(?1+?3)說明：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。因此，土的剪切破壞并不是由最大剪應(yīng)力τmax所控制。?max的方法測(cè)定土抗剪強(qiáng)度直接剪切試驗(yàn)三軸壓縮試驗(yàn)無側(cè)

6、限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)十字板剪切儀5.2土的剪切試驗(yàn)方法試驗(yàn)儀器：直剪儀（應(yīng)變控制式，應(yīng)力控制式）5.2.1直接剪切試驗(yàn)應(yīng)變控制式直剪儀的試驗(yàn)原理：對(duì)同一種土至少取4個(gè)平行試樣，分別在不同垂直壓力?下剪切破壞，將試驗(yàn)結(jié)果繪制抗剪強(qiáng)度?f與相應(yīng)垂直壓力?的關(guān)系圖。剪切容器與應(yīng)力環(huán)在不同的垂直壓力?下進(jìn)行剪切試驗(yàn)，得相應(yīng)的抗剪強(qiáng)度τf，繪制τf-?曲線，得該土的抗剪強(qiáng)度包線在法向應(yīng)力?作用下，剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系曲線。4mmab剪切位移△l(0.01mm)剪應(yīng)力?（kPa)12快剪固結(jié)快剪慢剪在直剪試驗(yàn)過程中，根據(jù)加荷速率的快慢可將試

7、驗(yàn)劃分為:直剪試驗(yàn)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：儀器構(gòu)造簡(jiǎn)單，試樣的制備和安裝方便，易于操作。缺點(diǎn)：①剪切破壞面固定，且不一定是土樣的最薄弱面。②不能嚴(yán)格控制排水條件，不能量測(cè)土樣的孔隙水壓力。③剪切過程中試樣剪切面積逐漸減小，剪切面上的剪應(yīng)力分布不均勻。一、抗剪強(qiáng)度包線分別在不同的周圍壓力?3作用下進(jìn)行剪切，得到3～4個(gè)不同的破壞應(yīng)力圓，繪出各應(yīng)力圓的公切線即為土的抗剪強(qiáng)度包線。抗剪強(qiáng)度包線??c?5.2.2三軸壓縮試驗(yàn)二、三軸剪切試驗(yàn)試驗(yàn)儀器：應(yīng)變控制式三軸儀：壓力室，加壓系統(tǒng)，量測(cè)系統(tǒng)組成(常用）應(yīng)力控制式三軸儀試驗(yàn)步驟:?3?3?3?3

8、?3?3△?△?2.施加周圍壓力3.施加豎向壓力1.裝樣三軸壓縮儀應(yīng)變控制式三軸儀：壓力室加壓系統(tǒng)量測(cè)系統(tǒng)軸向加荷系統(tǒng)加壓和量測(cè)系統(tǒng)三軸試驗(yàn)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：①能控制排水條件，量測(cè)孔隙水壓力。②試樣的應(yīng)力分布比較均勻，剪切破壞面為最薄弱面。缺點(diǎn)：①試驗(yàn)儀器復(fù)雜，操作技術(shù)要求高，試樣