基础土的抗剪强度测定方法.pptx

直接剪切试验 三轴压缩试验 无侧限抗压强度试验
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一、直接剪切试验 应变控制式直剪仪的试验原理：
对同一种土至少取4个平行试样，分别在不
同垂直压力下剪切破坏，将试验结果绘制 抗剪强度f与相应垂直压力的关系图。试验 结果表明，对于粘性土f ~ 基本上呈直线关
系，直线方程可用库伦公式表示；对于无粘
性土， f ~ 则是通过原点的直线。
u 0
f
cu
1 2
(
1
3
)
32
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，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。
试验设备、试验过程相对复杂 试样的受力状态为轴对称情况， 与实际土体的受力状态未必相符
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的缺点
直接剪切试验和三轴压缩 试验按剪切前的固结程度和剪 切时的排水条件，可以分为三种试验方法：
1.不固结不排水试验； 2.固结不排水试验； 3.固结排水试验；
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三、无侧限抗压强度试验 无侧限抗压强度试验可以
看作围压3=0的三轴不排水剪切试验，试件
剪切破坏时试样所能承受的最大轴向压力qu 称为无侧限抗压强度。根据试验结果，只能
作一个极限应力圆（ 1= qu 、3=0），对于
一般粘性土就无法作出破坏包线。
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而对于饱和粘性土，根据 三轴不固结不排水试验的结果，
其破坏包线接近于一条水平线，即u=0。如
仅需测定饱和粘性土的不排水抗剪强度，就 可以利用比较简单的无侧限抗压强度试验代 替三轴试验。
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u 0
cu
0
qu
无侧限抗压强度试验
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无侧限抗压强度试验所得的 极限应力圆的水平切线就是破坏包线。
f
cu
qu 2
28
第4节 饱和粘性土的 抗剪强度
一、不固结不排水抗剪强度 不固结不排水试验（UU试验）是在施加
周围压力时不排水（不固结），且在施加 轴向压力直至剪切破坏的整个试验过程中 也不允许排水（不排水）。
土的孔隙比 外在因素：试验时的排水条件等因素
6
表达方法 土的抗剪强度的
总应力法：总应力强度指标 有效应力法：有效应力强度指标
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二、莫尔-库伦强度理论 莫尔提出：材料的破坏为
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，破坏面上的
剪应力f是该面上法向应力的函数
f f ( )
29
如果有一组饱和粘性土试件， 都先在某一周围压力下固结至稳 定，试件中的初始孔隙水压力为零，然后分 别在不排水条件下施加周围压力和轴向压力 直至剪切破坏。试验结果见下图。
30
u 0
cu
0
饱和粘性土的不固结不排水试验
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图中三个实线圆分别表示 三个试件在不同的围压作用下 破坏时的总应力圆，虚线表示有效应力圆。 试验结果表明，虽然三个试件的围压不同， 但破坏时的主应力差相等，所以三个总应力 圆的直径相同，所以破坏包线是一条水平线， 可得
此函数在f- 坐标中是一条曲线，称为莫
尔包线（抗剪强度包线）,如下图实线所示。
8
f
c
莫尔包线
莫尔包线表示材料在不同应力作用下达到
极限状态时，滑动面上法向应力与剪应力 f 的关系。
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理论分析和实践都证明， 莫尔理论对土比较合适，土 的莫尔包线通常可以近似地用直线代替（如 上图的虚线所示），该直线的方程就是库伦 公式表示的方程。
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，抗剪强度包线与莫尔应 力圆的关系可能有：
1.整个莫尔圆位于抗剪强度包线的下方。 说明该点在任何平面上的剪应力都小于土的 抗剪强度，所以不会发生剪切破坏；
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2.莫尔圆与抗剪强度包线 相切，切点为A。说明在A点 所代表的平面上，剪应力正好达到抗剪强度， 该点就处于极限平衡状态。这时的莫尔圆称 为极限应力圆。
3.抗剪强度包线是莫尔圆的一条割线，实 际上这种情况是不可能出现的，因为该点任 何方向上的剪应力都不可能超过土的抗剪强 度。因为土的抗剪强度是土体抵抗剪切破坏 的极限能力。
13
A
c
0
莫尔圆与抗剪强度之间的关系
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由极限应力圆当中的几何 关系，可以推导得出：
1.粘性土的极限平衡条件为
1
3tg2 (45
基 础土的抗剪强度
1
土的抗剪强度
第1节 概述 第2节 库伦公式和莫尔-库伦强度理论 第3节 抗剪强度的测定方法 第4节 饱和粘性土的抗剪强度 第5节 无粘性土的抗剪强度
2
第1节 概述
土的抗剪强度是土体抵抗剪切破坏的极 限能力。
土的抗剪强度对地基承载力、挡土墙土 压力和土坡稳定等问题产生直接影响。
用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。
当土体中任意一点在某一平面上的剪应力 达到土的抗剪强度时，就发生剪切破坏。
10
A
0
3
1
莫尔圆可以表示土体中一点的应力状态， 莫尔圆圆周上各点的坐标就表示该点在相 应平面上的正应力和剪应力。
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如果给定了土的抗剪强度
指标c和以及土中某点的应力
2
)
2c
tg(45
2
)
或
3
1tg2(45
2
)
2c
tg(45
Байду номын сангаас
2
)
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2.无粘性土的极限平衡条件为
1
3tg2 (45
2
)
或
3
1tg2(45
2
)
或
1 3 sin 1 3
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3.破坏面与大主应力面的夹角为 (45 ) 。
2
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的室内方法 测定土抗剪强度
第3节 抗剪强度的 测定方法
• 测定土的抗剪强度的方法有多种。
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的缺点 直接剪切仪
构造简单 直接剪切仪的优点
操作方便
限定剪切面不一定是最薄弱面 剪切面上剪应力分布不均匀 剪切面在剪切过程中是逐渐缩小的 不能严格控制排水条件，不能量测孔隙水压力
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二、三轴压缩试验 三轴压缩仪的试验原理：
对同一种土至少取3个平行试样，分别在不
同周围压力3下剪切破坏，将试验结果绘制
为若干个极限应力圆。根据莫尔-库伦理论， 这一组极限应力圆的公共切线即为土的抗剪 强度包线，可近似取为一条直线，直线的方 程即为库伦公式所表示的方程。
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f c tg
c
0
三轴压缩试验原理
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的优点
三轴压缩仪 三轴压缩仪
能较严格地控制排水条件 能量测试样中孔隙水压力的变化 剪切破坏面为最薄弱面
3
土的抗剪强度一般可分为 两部分：一部分与颗粒间的法 向应力有关，通常呈正比例关系，其本质是 摩擦力；另一部分是与法向应力无关的土粒 之间的粘结力，通常称为粘聚力。
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第2节 库伦公式和莫尔库伦强度理论
一、库伦公式
f c tg
f
c
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影响因素 土的抗剪强度的
c和称为抗剪强度指标。
颗粒间的有效法向应力 内在因素