最新土力学与砌体结构 第6章 土的抗剪强度与地基承载力_图文PPT课件

2
破裂角：
2 f 90
f
45
2
破裂面
6.3 抗剪强度指标的测定方法
抗剪强度的试验方法有多种，室内试验常用的有： 直接剪切试验、三轴压缩试验和无侧限抗压强度试验； 现场原位测试的有十字板剪切试验、大型直接剪切试 验等。
一、直接剪切试验
1、试验装置；
2、验试成果。
应变控制式直剪仪
f
根据极限应力 圆与抗剪强度包线 相切的几何关系， 可建立以下极限平 衡条件：
1 213 cco t1 213 sin
6.2 土的极限平衡理论
化 简 后
1
3
tan245 2ctan45
2
2
得 ：
3
1
tan245 2ctan45
2
2
对无粘性土：
1
3
tan
2
45
2
3
1
tan 2 45
1qu,30，对一般粘性土就难以
作出破坏包线。而对饱和粘性土，根 据在三轴不固结不排水实验的结果， 其破坏包线近于一条水平线， 即
u 0。这样，仅为测定饱和粘性
土的不排水抗剪强度时，就可利
用构造简单的无侧限抗压试验。
c f
cu
qu 2
—不排水
u 抗剪强度。
6.3 抗剪强度指标的测定方法
四、十字板剪切试验
它们之间的关系有三种情况：
（1）莫尔圆位于抗剪强度包线下方（圆1），说明该点在任何
平面上的剪应力都小于土所能发挥的抗剪强度
f，
因此不会发生剪切破坏；
（2）圆3实际上不存在；
（3）圆2，说明在A点所代
表的平面上剪应力正好等于 c
抗剪强度 f ，该点
处于极限平衡状态。
6.2 土的极限平衡理论
由于一组试件实验结果，有效应力圆是同一个， 因而就不能得到有效应力破坏包线和 c, 值，所以 这种试验一般只用于测定饱和土的不排水强度。
饱和粘性土的抗剪强度
二、固结不排水抗剪强度 分两种情况讨论：一种是试样所受到的周围压力
3 大于前期固结压力 p c ，属正常固结状态的试样；
如果 3 pc ，则属于超固结试样。这两种状态，
土力学与砌体结构 第6 章 土的抗剪强度与地
基承载力_图文
6.1 土的抗剪强度 6.2 土的极限平衡理论 6.3 抗剪强度指标的测定方法 6.4 地基破坏类型及承载力的确定
6.2 土的极限平衡理论
二、莫尔—库伦强度理论
莫尔提出材料的破坏是剪切破坏，当任一平面上 的剪应力等于材料的抗剪强度时该点就发生破坏，并
提出在破坏面上的剪应力 f 是该面上法向应力 的函
数，即： f f
f 是一条曲线，称为
莫尔包线（抗剪强度包线）， 如右图实线，通常用一直线代 替，该直线方程就是库伦公式 表示的方程。由库伦公式表示 莫尔包线的强度理论称为莫尔
—库伦强度理论。
6.2 土的极限平衡理论
三、土的极限平衡条件
如果给定了土的抗剪强度参数和c以及土中某点的应力 状态，则可将抗剪强度包线与莫尔应力圆画在同一张坐标图上。
1、试验装置。2、抗剪强度公式：
M 为 简化D 计算，H D 2 设：V H2D 4V2D 3H
f
2M
D2 H D
3
3、优点：构造简单、操作方便、对土的扰
动小。
4、测定饱和粘性土的原位不排水剪，特别
适用于均匀饱和软粘土。
饱和粘性土的抗剪强度
一、不固结不排水抗剪强度
u 0
f cu1213 在试验中如果分别量测 试样破坏时的孔隙水压 力 u f ，试验结果可以 用有效应力整理，结果
6.3 抗剪强度指标的测定方法
二、三轴压缩试验 1、试验装置； 2、试验成果。
6.3 抗剪强度指标的测定方法
三轴压缩试验按剪切前的固结程度和剪切时的排 水条件，分为以下三种试验方法：
（1）不固结不排水试验（ cu ,u）；
（2）固结不排水试验（ ccu,cu）； （3）固结排水试验（ cd ,d ）。
由 f 曲线可得 抗剪强度参数 c,
6.3 抗剪强度指标的测定方法
为了近似模拟土体在现场受剪的排水条件，直剪 试验可分为快剪、固结快剪和慢剪三种方法。
直接剪切仪的优点：构造简单、操作方便；
直接剪切仪的缺点：
剪切面限定在上下盒之间的平面，而不是沿土样最 薄弱的剪切面破坏；剪切面上剪应力分布不均，在 边缘发生应力集中现象；在剪切过程中，剪切面逐 渐缩小，而计算抗剪强度时却按圆截面计算；试验 时不能严格控制排水条件，不能量测孔隙水压力。
表明，三个试件只能得到同一个有效应力圆，并且有效应力圆 的直径与三个总应力圆的直径相等，即：
1 3 1 3 A 1 3 B 1 3 c
饱和粘性土的抗剪强度
这是由于在不排水条件下，试样在试验过程中含 水量不变，体积不变，饱和粘性土的孔隙压力系数 B=1，改变周围压力增量只能引起孔隙水压力的变化， 并不会改变试样中的有效应力，各试件在剪切前的有 效应力相等，因此抗剪强度不变。
饱和粘性土的抗剪强度
固结不排水试验结果
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
正常固结土的破坏包线通过原
正 常
点，粘聚力 cd 0 ，内摩擦 角 d 为 20 ~40 。超固结
固 结
土的破坏包线略弯曲，实用上
用一条直线代替，c d 约
为 5~ 25kPa， d 比正常固
超
结土的内摩擦角要小。
固
结
试验证明，cd ,d 与固结不排
水试验得到的 c, 很接近，
三轴压缩仪的优点：能较为严格地控制排水条件以 及可以量测试件中孔隙水压力的变化，试件中的应 力状态比较明确，破裂面发生在最薄弱的部位。
缺点：试件中的主应力 2 3，而实际上土体的受
力状态未必都属于轴对称情况。
6.3 抗剪强度指标的测定方法
三、无侧限抗压强度试验
1、试验装置。 2、试验结果：只能作出一个应力圆
由于固结排水试验所需时间太
长，故实用上用 c, 代替 cd ,d
其抗剪强度的性状是不同的。
正常固结饱和土
饱和粘性土的抗剪强度
超固结土的固结不排水强度：
f ccutancu
ccu,cu 总应力强度指标；
f ctan c, 有效应力强度指标。
饱和粘性土的抗剪强度
三、固结排水抗剪强度
固结排水试验在整个试验过程中，孔隙水压力始终为零， 总应力最后全部转化为有效应力，所以总应力圆就是有效应力 圆，总应力破坏包线就是有效应力破坏包线。下图为固结排水 试验的应力—应变关系和体积变化，在剪切过程中，正常固结 粘性土发生剪缩，而超固结土则是先压缩，继而主要呈现剪胀。