土的抗剪強度-教案

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1、教案表頭：第五章土的抗剪強度課堂教學實踐教學課時62內(nèi)容提要1．土的抗剪強度與極限平衡原理；2．土的剪切試驗方法；3．不同排水條件時的剪切試驗成果×。能力培養(yǎng)要求1．理解土的強度的定義，掌握庫侖定律；2．能夠用直剪試驗確定土體強度指標；3．熟練運用土的極限平衡條件式判別土的狀態(tài)；4．了解確定抗剪強度指標的原位試驗方法；5．了解不同排水條件對強度指標的影響。教學形式教師主講、課堂討論、學生講評、提問答疑、工程案例分析等日期班級課室時間90min復習舊課第四章知識架構(gòu)及反饋信息新課題目第一節(jié)土的抗剪強度與極限平衡原理教學目標1．理解土體強度之定義；

2、2．正確運用庫侖定義求土的抗剪強度；3．熟練借助莫爾應力圓確定土體的應力狀態(tài)；4．能夠利用土的極限平衡條件式判別土的狀態(tài)；5．熟悉土體的破壞規(guī)律。教學內(nèi)容設(shè)計及安排第一節(jié)土的抗剪強度與極限平衡原理【基本內(nèi)容】土的抗剪強度——土體抵抗剪切破壞的極限能力。注意：土體受荷作用后，土中各點同時產(chǎn)生法向應力和剪應力，其中法向應力作用將使土體發(fā)生壓密，這是有利的因素；而剪應力作用可使土體發(fā)生剪切，這是不利的因素。因此，土的強度破壞通常是指剪切破壞，所謂土的強度往往指抗剪強度。一、庫侖定律庫侖（Coulomb）根據(jù)砂土的剪切試驗，得到抗剪強度的表達式粘性土的

3、抗剪強度表達式式中tf――土的抗剪強度，kPa；s――剪切面上的法向應力，kPa；j――土的內(nèi)摩擦角，o；c――土的粘聚力，kPa。c和j稱為土的抗剪強度指標以上兩式為著名的抗剪強度定律，即庫侖定律，如下圖：44【討論】：土的抗剪強度不是一個定值，而是剪切面上的法向總應力s的線性函數(shù)；對于無粘性土，其抗剪強度僅僅由粒間的摩擦力（stanj）構(gòu)成；對于粘性土，其抗剪強度由摩擦力（stanj）和粘聚力（c）兩部分構(gòu)成。二、土的抗剪強度影響因素摩擦力影響因素粘聚力影響因素【注意】：c和j是決定土的抗剪強度的兩個重要指標，對某一土體來說，c和j并不是常

4、數(shù)，c和j的大小隨試驗方法、固結(jié)程度、土樣的排水條件等不同而有較大的差異。3544三、土中某點的應力狀態(tài)現(xiàn)以平面課題為例分析土中某點的應力狀態(tài)設(shè)作用在單元體上的大、小主應力分別為s1和s3，在單元體上任取一截面mn，mn平面與大主應力s1作用面成a角，其上作用有剪應力t和法向應力s。根據(jù)楔體abc靜力平衡條件可得這就是莫爾應力圓：圓心O――[1/2(s1＋s3),0]半徑——1/2(s1－s3)【討論】：土中某點的應力狀態(tài)可用莫爾應力圓描述即莫爾應力圓上每一點都代表一個斜平面，該面與大主應力作用面的夾角為a。四、土的極限平衡條件把莫爾應力圓與庫

5、侖抗剪強度包線繪于同一坐標系中（如下圖），按其相對位置判別某點所處的應力狀態(tài)。1．應力圓Ⅰ與強度包線相離，即τ<τf，該點處于彈性平衡狀態(tài)。2．應力圓Ⅱ與強度包線在A點相切，即τ=τf，該點處于極限平衡狀態(tài)；應力圓Ⅱ稱為極限應力圓。此時，該點處于瀕臨破壞的極限狀態(tài)。36443．應力圓Ⅲ與強度包線相割，即τ>τf，該點處于破壞狀態(tài)。實際不能繪出。莫爾-庫侖破壞準則：把莫爾應力圓與庫侖強度包線相切的應力狀態(tài)作為土的破壞準則，即莫爾-庫侖破壞準則。根據(jù)土體莫爾-庫侖破壞準則，建立某點大、小主應力與抗剪強度指標間的關(guān)系?！居懻摗浚荷蟽晒绞堑葍r的。上兩

6、公式即為土的極限平衡條件式。對于無粘性土，c=0，有依圖可分析出：土處于極限平衡狀態(tài)時，破壞面與大主應力作用面的夾角為af為：【討論】：剪破面并不產(chǎn)生于最大剪應力面，而與大主應力作用面成45°+j/2的夾角?！纠}先自習后講解】【例1】地基中某一單元土體上的大主應力為430kPa，小主應力為200kPa。通過試驗測得土的抗剪強度指標c=15kPa，j=20o。試問①該單元土體處于何種狀態(tài)？②單元土體最大剪應力出現(xiàn)在哪個面上，是否會沿剪應力最大的面發(fā)生剪破？【解題思路】①利用極限平衡條件式判別。比較s1f～s1，如果s1>s1f→土體破壞，如果s

7、1

8、意見44教案表頭：日期班級課室時間2學時復習舊課莫爾-庫侖強度理論，反饋信息。新課題目第二節(jié)土的剪切試驗方法第三節(jié)不同排水條件時的剪切試驗成果教學目標