土的抗剪强度计算
土直剪实验报告(3篇)
第1篇一、实验目的1. 了解土直剪实验的基本原理和方法。
2. 掌握土直剪实验的操作步骤和数据处理方法。
3. 分析土的抗剪强度及其影响因素。
二、实验原理土直剪实验是一种常用的土力学实验,用于测定土的抗剪强度和剪切变形特性。
实验原理基于土体在剪切过程中,抗剪强度与剪切应力之间的关系。
根据摩尔-库仑理论,土体的抗剪强度可以用下式表示:τ = c + σtanφ式中,τ为剪切应力;c为土的黏聚力;σ为正应力;φ为土的内摩擦角。
三、实验仪器1. 土直剪仪:用于进行土直剪实验。
2. 量筒:用于量取土样体积。
3. 天平:用于称量土样质量。
4. 保湿器:用于保持土样的水分状态。
四、实验步骤1. 准备土样:取一定量的土样,将其放入保湿器中,保持土样的水分状态。
2. 称量土样:用天平称量土样的质量,并记录。
3. 量取土样体积:将土样放入量筒中,量取土样的体积,并记录。
4. 装样:将土样装入土直剪仪的剪切盒中,注意土样要均匀分布。
5. 加载:按照实验要求,对土样进行加载,直至达到预定剪切应力。
6. 记录数据:在剪切过程中,记录剪切应力、剪切位移等数据。
7. 解除加载:达到预定剪切应力后,解除加载,观察土样的剪切破坏情况。
8. 数据处理:根据实验数据,计算土样的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角等参数。
五、实验结果与分析1. 抗剪强度:根据实验数据,计算土样的抗剪强度。
抗剪强度是土体抵抗剪切破坏的能力,其大小反映了土体的稳定性。
2. 黏聚力:黏聚力是土体颗粒之间的粘结力,反映了土体的内聚力。
根据实验数据,计算土样的黏聚力。
3. 内摩擦角:内摩擦角是土体抵抗剪切变形的能力,反映了土体的剪切特性。
根据实验数据,计算土样的内摩擦角。
4. 影响因素分析:分析土的抗剪强度及其影响因素,如土的种类、含水量、应力状态等。
六、实验结论通过土直剪实验,可以测定土体的抗剪强度、黏聚力和内摩擦角等参数,为土体工程设计和施工提供依据。
实验结果表明,土的抗剪强度受多种因素影响,如土的种类、含水量、应力状态等。
最新地基土抗剪强度指标Cφ值的确定
地基土抗剪强度指标Cφ值的确定地基土抗剪强度指标C、φ值的确定1. 抗剪强度的物理意义及基本理论土在外力作用下在剪切面单位面积上所能承受的最大剪应力称为土的抗剪强度。
土的抗剪强度是由颗粒间的内摩察力以及由胶结物和水膜的分子引力所产生粘聚力共同组成。
在法向应力不大时,抗剪强度与法向应力的关系近似为一条直线,这就是抗剪强度的库仑定律。
S=c+σtanφ2. 抗剪强度的试验方法2.1室内剪切试验包括直接剪切试验和三轴剪切试验,主要适用于粘性土和粉土,砂土可按要求的密度制备土样。
2.2 除土工试验以外其他确定抗剪强度C、Φ值的方法2.2.1 根据原位测试数据确定抗剪强度C、Φ值的经验方法(1) 动力触探沈阳地区《建筑地基基础技术规范》(DB21-907-96)资料(深度范围不大于15m)砂土、碎石土内摩察角标准值Φk(2) 标准贯入试验国外砂土N与Φ的关系经验关系式主要有Dunhan、大崎、Peck、Meyerhof等研究的经验公式,见《工程地质手册》(第四版)P193。
经试算(详见国外砂土标贯击数N与内摩察角Φ的关系(按公式计算))采用Φ值进行承载力特征值f ak计算时,对于粉、细砂采用Φ=(12N)0.5+15,对于中、粗、砾砂采用Φ=0.3N+27计算出的数值实际能较为吻合(N为经杆长修正后的标贯击数)。
根据计算成果,N与Φ的对应关系见下表:N与内摩察角Φ(度)的经验关系表(3) 静力触探试验《工程地质手册》(第四版)P210,砂土的内摩察角可根据静力触探参照下表取值。
砂土的内摩察角Φ2.4.2 根据现场剪切试验确定抗剪强度C、Φ值该方法成本较高,一般很少采用,主要用于场地稳定性评价,见《工程地质手册》(第四版)P234。
粗粒混合土的抗剪强度C、Φ值通过现场剪切试验确定。
3. 岩土体抗剪强度指标的经验数据3.1 土的抗剪强度指标经验数据(1) 砂土的内摩察角与矿物成分和粒径的关系(2) 不同成因粘性土的力学性质指标3.2 岩石的抗剪强度指标经验数据3.3 岩石结构面的抗剪强度指标经验数据(1)岩体结构面的抗剪强度指标宜根据现场原位试验确定。
土的抗剪强度-粘聚力和内摩擦角
土的抗剪强度--粘聚力和内摩擦角内摩擦角与黏( 内) 聚力:土的抗剪强度由滑动面上土的黏聚力〈阻挡剪切) 和土的内摩阻力两部分组成。
内摩擦角大小取决于土粒间的摩阻力和连锁作用, 内摩擦角反映了土的摩阻性质。
黏聚力是黏性土的特性指标, 黏聚力包括土粒间分子引力形成的原始黏聚力和土中化合物的胶结作用形成的固化黏聚力。
因而内摩擦角与黏聚力是土抗剪强度的两个力学指标。
土的抗剪强度指土对剪切破坏的极限抵抗能力,土体的强度问题实质是土的抗剪能力问题。
土的抗剪强度指标——内摩擦角φ、黏( 内) 聚力Cφ——土的内摩擦角(°)C——土的粘聚力(KPa)φ、C与土的性质有关,还与实验方法、实验条件有关。
因此,谈及强度指标时,应注明它的试验条件。
(直剪实验、三轴剪切试验等)土的抗剪强度第一节概述建筑物由于土的原因引起的事故中,一部分是沉降过大,或是差异沉降过大造成的;另一方面是由于土体的强度破坏而引起的。
对于土工建筑物(如:路堤、土坝等)来说,主要是后一个原因。
从事故的灾害性来说,强度问题比沉降问题要严重的多。
而土体的破坏通常都是剪切破坏;研究土的强度特性,就是研究土的抗剪强度特性。
①土的抗剪强度(τf):是指土体抵抗抗剪切破坏的极限能力,其数值等于剪切破坏时滑动的剪应力。
②剪切面(剪切带):土体剪切破坏是沿某一面发生与剪切方向一致的相对位移,这个面通常称为剪切面。
其物理意义:可以认为是由颗粒间的内摩阻力以及由胶结物和束缚水膜的分子引力所造成的粘聚力所组成。
无粘性土一般无连结,抗剪强度主要是由颗粒间的摩擦力组成,这与粒度、密实度和含水情况有关。
粘性土颗粒间的连结比较复杂,连结强度起主要作用,粘性突的抗剪强度主要与连结有关。
决定土的抗剪强度因素很多,主要为:土体本身的性质,土的组成、状态和结构;而这些性质又与它形成环境和应力历史等因素有关;此外,还决定于它当前所受的应力状态。
土的抗剪强度主要依靠室内经验和原位测试确定,试验中,仪器的种类和试验方法以及模拟土剪切破坏时的应力和工作条件好坏,对确定强度值有很大的影响。
土的抗剪强度理论
土的抗剪强度理论
土的抗剪强度理论主要有两种:摩尔-库伦理论和塔努达克斯理论。
1. 摩尔-库伦理论:
摩尔-库伦理论是最广为接受的土的抗剪强度理论之一。
它假设土体是由许多颗粒组成的,这些颗粒之间存在着一定的内摩擦力。
当土体受到剪切力作用时,土体内部就会发生剪切破坏,这时剪切破坏面的形状就取决于内摩擦角。
摩尔-库伦理论的公式为:
τ = c + σ tanφ
其中,τ为土体的抗剪强度; c为土体的内聚力;σ为剪应力,即水平方向的应力;φ为土体的内摩擦角。
2. 塔努达克斯理论:
塔努达克斯理论通过分析土体内部的颗粒间力学作用关系,将土体分成多个不同的区域,每个区域内部存在着不同的应力状态和内部摩擦力。
塔努达克斯理论认为,土体的强度与颗粒之间的粘结力和内摩擦力有关。
其公式为:
τ = c' + σ tan(φ'-α)
其中,τ为土体的抗剪强度;c'为粘聚力;σ为剪应力,即水平方向的应力;φ'为土体的内摩擦角;α为土体颗粒的倾斜角。
这两种理论在工程实践中都有应用,选择哪种理论需要根据具体情况考虑。
第五部分 土的抗剪强度
75第五部分 土的抗剪强度一、计算题5-1-1某饱和粘性土,由无侧线抗压强度试验测得不排水抗剪强度u c =70kPa ,如果对同一土样进行三轴不固结不排水试验,施加周围压力3σ=20 kPa 。
求当轴向压力为300 kPa 时,试件能否发生破坏?5-1-2饱和粘土试样在三轴仪中进行固结不排水试验,破坏时1σ=400 kPa ,3σ= 200kPa ,孔隙水压力1u =150 kPa ,c '=60 kPa ,ϕ' =︒30。
求破坏面上反向有效应力,剪应力及剪切破坏时的孔隙水压力系数A 。
5-1-3某正常固结饱和粘性土试样,其不固结不排水强度指标为0ϕ=0,u c = 10kPa 进行固结不排水试验,得有效抗剪强度指标c '=0,ϕ'=︒30。
(1)如试样在不排水条件下破坏,求破坏时有效大主应力和小主应力。
(2)如某一面上法向应力σ突然增加到100kPa ,法向应力刚增加时沿这个面的抗剪强度是多少?经很长时间后该面抗剪强度是多少?5-1-4某黏土有效强度指标:0='c ,︒='30ϕ,作不固结不排水三轴试验。
在每一种试验中,三轴周围压力保持不变为762002/m kN 。
试计算:(1)在不固结不排水试验中,破坏时孔隙压力是1202/m kN .求式样破坏时的有效竖向压力强度是多少?(2)固结不排水试验测得在破坏时的有效竖向压力强度为1502/m kN .求破坏时孔隙水压力为多少?5-1-1某土工实验室进行应变式直剪试验,数据如表5-1所列。
试整理分析得出该土样的抗剪强度指标。
已知剪力盒面积A=302cm ,应力环系数K=0.2kPa/0.01mm ,百分表每格=0.01mm 。
垂直荷载(kN ) 0.15 0.30 0.60 0.90 应力环系数(格)1201602803805-1-6对某饱和粘性土进行三轴固结不排水试验,kPa 3003=σ,孔隙水压力kPa u f 100=。
(完整版)土的抗剪强度
一、土的抗剪性
土是由固体颗粒组成的,土粒间的连结强度远远小于土粒本身的强度,故在外力作用下土粒 之间发生相互错动,引起土中的一部分相对另一部分产生滑动。土粒抵抗这种滑动的性能, 称为土的抗剪性。 土的抗剪性是由土的内摩擦角 φ 和内聚力 c 两个指标决定。对于高层建筑地基稳定性分析、 斜坡稳定性分析及支护等问题,c、φ 值是必不可少的指标。 无粘性土一般没有粘结力,抗剪力主要由颗粒间的滑动摩擦以及凹凸面间镶嵌作用所产生的 摩擦力组成,指标"内摩擦角 φ"值的大小,体现了土粒间摩擦力的强弱,也反映了土的抗 剪能力; 粘性土的抗剪力不仅有颗粒间的摩擦力,还有相互粘结力,不同种类的粘性土,具有不同的 粘结力,指标"内聚力 c"值的大小,体现了粘结力的强弱。因此,对于粘性土的抗剪能力, 由内摩擦角 φ 和粘聚力 c 两个指标决定。
三、影响土体抗剪强度的因素分析
决定土的抗剪强度因素很多,主要为:土体本身的性质,土的组成、状态和结构;而 这些性质又与它形成环境和应力历史等因素有关;此外,还决定于它当前所受的应力状态。
土的抗剪强度主要依靠室内经验和原位测试确定,试验中,仪器的种类和试验方法以 及模拟土剪切破坏时的应力和工作条件好坏,对确定强度值有很大的影响。
一、直接剪切试验
直接剪切仪分为应变控制式和应力控制式两种,前者是等速推动试样产生位移,测定相应的 剪应力,后者则是对试件分级施加水平剪应力测定相应的位移,目前我国普遍采用的是应变 控制式直剪仪。
应变控制式直剪仪主要部件由固定的上盒和活动的下盒组成,试样放在盒内上下两块透 水石之间。试验时,由杠杆系统通过加压活塞和透水石对试件施加某一垂直压力 σ,然后等 速转动手轮对下盒施加水平推力,使试样在上下盒的水平接触面上产生剪切变形,直至破坏, 剪应力的大小可借助与上盒接触的量力环的变形值计算确定。假设这时土样所承受的水平向 推力为 T,土样的水平横断面面积为 A,那么,作用在土样上的法向应力则为σ=P/A,而 土的抗剪强度就可以表示为 f =T/A。ຫໍສະໝຸດ 主要内容第一节 概述
土的抗剪强度
摩擦力,另一部分是土粒之间的粘结力,它是由 于粘性土颗粒之间的胶结作用和静电引力效应等 因素引起的。
长期的试验研究指出,土的抗剪强度不仅与 土的性质有关,还与试验时的排水条件、 剪切 速率、应力状态和应力历史等许多因素有关,其 中最重要的是试验时的排水条件,根据K.太沙 基(Terzaghi)的有效应力概念,土体内的剪应力 仅能由土的骨架承担,因此,土的抗剪强度应表 示为剪切破坏面上法向有效应力的函数,库伦公 式应修改为
2-12.2 库伦公式和莫尔—库伦强度理论 一、库伦公式 1773年C.A.库伦(Coulomb)根据砂土的试验,将 土的抗剪强度表达为滑动面上法向总应力的函数,即
f tan
以后又提出了适合 粘性土的更普遍的形式
f c tan
由库伦公式可以看出,无粘性土的抗剪强度与剪切面 上的法向应力成正比,其本质是由于颗粒之间的滑动摩擦 以及”凹凸面间的镶嵌作用所产生的摩阻力,其大小决定 于颗粒表面的粗糙度、密实度、土颗粒的大小以及颗粒级 配等因素。粘性土的抗剪强度由两部分组成:一部分是
慢剪试验——在试样施加垂直压力 后,允许试样充分排
水,待固结完成后,以缓慢的速率施加水 平剪应力使试样剪切破坏。
通过控制剪切速率来近似 模拟排水条件
(1) 固结慢剪 P
施加正应力-充分固结
慢慢施加剪应力-小于0.02mm/分,
A
以保证无超静孔压
(2) 固结快剪
S
施加正应力-充分固结
T
在3-3-5分钟内剪切破坏
P A
S T
O
n
K0n
zx z x xz
1
3
P
A
试样内的
P
抗剪强度计算
1 3
2
1和3之间应满足的关系
c
sin
(1 3 ) 2
c ctg (1 3 ) 2
1 3
O
3
c ctg 1 3 2
1
1 3 2c ctg
3
1tg 2 (45
) 2
2c tg(45
尔应力圆描述
§5.2 土的抗剪强度理论 – 莫尔-库仑强度理论
极限平衡应力状态:当一面上的应力状态达到=f 土的强度包线:所有达到极限平衡状态的莫尔圆的公切
线
切点=破坏面
f c tg
极限平衡应力状态
§5.2 土的抗剪强度理论 – 莫尔-库仑强度理论
① 强度包线以下:任何一个面
对无粘性土通常认为,粘聚力C=0
土的抗剪强度指标
§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与强度理论
土的强度机理
2、摩擦强度 tan
(1)滑动摩擦
滑动摩擦角 u
N T
T= Ntanφu
粗粉
30
细砂 中砂 粗砂
滑动摩擦
20 0.02 0.06
0.2 0.6
2
颗粒直径 (mm)
由颗粒之间发生滑动时颗粒接触面粗糙 不平所引起,与颗粒大小、矿物组成等 因素有关
c: 粘聚强度-与所受压力无关
直剪试验的强度包线
§5.2 土的抗剪强度理论 – 直剪试验与库伦公式
土的强度机理
库仑公式: f c tg
c和是决定土的抗剪强度的两个指标,称
为抗剪强度指标
• 当采用总应力时,称为总应力抗剪强度指标 • 当采用有效应力时,称为有效应力抗剪强度指标
土的抗剪强度试验 计算公式
土的抗剪强度试验计算公式一、引言土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的能力。
在土力学中,抗剪强度是土体强度的重要指标之一。
为了确定土体的抗剪强度,进行抗剪强度试验是必不可少的。
二、试验方法常用的土体抗剪强度试验方法包括直剪试验和剪切试验。
直剪试验是将土体样品切割成一个或多个直剪面,然后施加垂直于直剪面的剪切力,测量土体的抗剪强度。
剪切试验是将土体样品切割成一个或多个平面,然后施加平行于平面的剪切力,测量土体的抗剪强度。
三、抗剪强度计算公式土的抗剪强度可以通过以下公式计算:τ = c +σtanφ其中,τ为土的抗剪强度,c为土体的内聚力,σ为土体的正应力,φ为土体的内摩擦角。
四、实验结果分析根据抗剪强度试验的结果,可以得到不同应力下土的抗剪强度。
通过分析实验结果,可以了解土体的强度特性及其变化规律。
五、影响因素土的抗剪强度受到多种因素的影响,主要包括土体类型、孔隙水压力、土体含水量、固结应力等因素。
不同的因素对土的抗剪强度有不同的影响程度。
六、工程应用土的抗剪强度是土建工程中设计和施工的重要参数之一。
在土体的承载力计算、土体的稳定性分析等方面,抗剪强度的准确评估和合理应用对工程的安全性和可靠性具有重要意义。
七、结论通过土的抗剪强度试验可以得到土体的抗剪强度参数,进而评估土体的强度特性和工程性质。
抗剪强度计算公式可以帮助工程师准确计算土体的抗剪强度,为工程设计和施工提供依据。
八、展望随着科技的进步和土力学理论的发展,土的抗剪强度试验方法和计算公式将不断完善和改进。
未来的研究将更加关注土体的微观结构和宏观性质之间的关系,以提高土体抗剪强度的评估和应用效果。
土的抗剪强度试验是土力学领域的重要研究内容之一。
通过试验和分析,可以得到土体的抗剪强度参数,并应用于工程设计和施工中。
在未来的研究中,我们将继续深入探索土体抗剪强度的机理和影响因素,为工程实践提供更准确、可靠的参考依据。
土力学之土的抗剪强度及其参数确定
土力学之土的抗剪强度及其参数确定土的抗剪强度是土力学中的重要参数之一,用于描述土体抵抗剪切应力的能力。
土的抗剪强度参数的确定需要考虑土体的物理性质、结构特征以及应力应变关系等因素。
一、土的抗剪强度的定义及简述土的抗剪强度是指在外部施加作用力(剪切应力)下,土体抵抗变形产生的剪切应变的能力。
一般来说,土体内的剪切应力可被分为两个分量:正应力(垂直于剪切面的作用力)和剪应力(平行于剪切面的作用力)。
土体的抗剪强度可以用剪应力与正应力的比值来表示。
土的抗剪强度可通过下列几种方式进行确定:1.直剪试验:直剪试验是最常用的测试土体抗剪强度的方法之一、在直剪试验中,通过施加垂直和平行剪切面的正应力,在一定的剪切速率下测量剪切应力与正应力的关系。
通过实验数据可以得到土体的抗剪强度参数。
2.土压力计试验:通过在土体中插入测量设备,如土压力计、陀螺式测斜仪等,测量垂直于剪切面的正应力和剪应力,从而计算土体的抗剪强度。
3.环剪试验:环剪试验是一种应用于饱和土的试验方法,通过测量环剪试件在应变恢复下的剪应力和正应力,计算土体的抗剪强度。
4.塑性指数试验:土体的塑性指数试验也可以用来间接推算土的抗剪强度。
通过测量土体在不同水分含量下的变形特性,计算土壤塑性指数,从而得知土的剪切强度。
二、土的抗剪强度参数的确定土的抗剪强度参数包括内摩擦角(φ)和剪切强度指数(C)。
内摩擦角是衡量土体粒子内摩擦阻力的参数,剪切强度指数是衡量土体的整体抗剪强度的参数。
内摩擦角的确定可以通过直剪试验等实验方法得到。
在直剪试验中,通过分析剪切应力与正应力之间的关系,可以得到剪切线斜率的正切值,即为内摩擦角的正切值。
内摩擦角的具体数值可以根据土壤类型和试验条件进行确定。
剪切强度指数是一个比较复杂的参数,通常需要通过直剪试验等实验方法来测定。
在直剪试验中,通过测量不同正应力下的剪应力和正应力的关系,可以计算出剪切强度指数。
剪切强度指数的具体数值也需要根据具体的试验条件来确定。
5.土的抗剪强度
§5.2
土的抗剪强度试验
一、直接剪切试验
试验仪器:直剪仪(应力控制式,应变控制式)
剪切试验
剪前施加在试样顶面上 P A 的竖向压力为剪破面上 T A 的法向应力,剪应力由 剪切力除以试样面积 在法向应力作用下,剪应力与剪切位移关系曲线, 根据曲线得到该作用下,土的抗剪强度
总应力强度指标与有效应力强度指标
库仑定律
f
tan c
说明:施加于试样上的垂直法向应力为总应力,c、为总
应力意义上的土的黏聚力和内摩擦角,称之为总应力强度指标
根据有效应力原理:土的抗剪强度并不是由剪切面上的
法向总应力决定,而是取决于剪切面上的法向有效应力
f tan c = u tan c
3 f
2 o o 1 tan 45 2 c tan 45 189 . 8 kPa 2 2
计算结果表明: 3f小于该单元土体实际小主应 力 3,实际应力圆半径小于极限应力圆半径 , 所以,该单元土体处于弹性平衡状态 。
5.4.2
砂土临界孔隙比的概念
由不同初始空隙比的试样在同一压力下进行剪切试验,可以得 出初始孔隙比e0与体积变化⊿V/V之间的关系,如下图所示, 相应于体积变化为零的初始孔隙比称为临界孔隙比ecr。在三轴 试验中,临界孔隙比与侧压力3有关,不同的3可以得出不同 的值。 如果饱和砂土的初始孔隙比e0大 于临界孔隙比ecr,在剪应力作 用下由于剪缩必然使孔隙水压力 增高,而有效应力降低,致使砂 土的抗剪能力降低。
二、三轴剪切试验
应变控制式三轴仪:压力室,加压系统,量测系统
组成。 应力控制式三轴仪。
土的抗剪强度试验 计算公式
土的抗剪强度试验计算公式土的抗剪强度试验是用来测定土壤在受到剪切力作用时的抗剪能力的试验方法。
通过这个试验可以得到土壤的剪切强度参数,对于土壤工程设计和土木工程建设具有重要的指导作用。
土的抗剪强度试验计算公式如下:τ = C + σtan(φ)其中,τ为土壤的抗剪强度,C为土的内聚力,σ为正应力,φ为有效内摩擦角。
这个公式是基于摩擦力学原理推导得出的,可以用来计算土壤在受到剪切力作用时所能承受的最大剪切应力。
在进行土的抗剪强度试验时,首先需要制备土样。
通常使用直径为50mm的圆柱形土样。
然后将土样放置于试验设备中,施加垂直加载,同时施加水平剪切力。
通过改变加载的大小和方向,可以得到不同的正应力和剪切应力的组合。
在试验过程中,需要记录土样的变形和破坏情况,并测量土样的高度、直径等参数。
通过这些数据,可以计算出土壤的抗剪强度。
具体的计算过程如下:1. 计算正应力σ:正应力是垂直于剪切面的应力。
根据试验中施加的加载大小和土样的几何参数,可以计算出正应力的大小。
2. 计算剪切应力τ:剪切应力是平行于剪切面的应力。
根据试验中施加的水平剪切力和土样的几何参数,可以计算出剪切应力的大小。
3. 计算内聚力C:内聚力是土壤颗粒之间的吸附力。
通过试验中土样的破坏形态和加载情况,可以估算出内聚力的大小。
4. 计算有效内摩擦角φ:有效内摩擦角是土壤颗粒之间的摩擦角。
根据试验中土样的变形和破坏情况,可以计算出有效内摩擦角的大小。
5. 计算土的抗剪强度τ:根据上述计算结果,代入土的抗剪强度计算公式,可以得到土的抗剪强度的数值。
通过土的抗剪强度试验,可以评估土壤的稳定性和承载能力。
在土木工程建设中,需要根据土壤的抗剪强度参数来确定土体的稳定性和设计合理的土木结构。
土的抗剪强度试验是一项重要的土力学试验,可以用来测定土壤在受到剪切力作用时的抗剪能力。
通过计算公式可以得到土壤的抗剪强度参数,为土木工程设计和土壤工程建设提供科学依据。
地基土抗剪强度指标Cφ值的确定
地基土抗剪强度指标C、φ值得确定1、抗剪强度得物理意义及基本理论土在外力作用下在剪切面单位面积上所能承受得最大剪应力称为土得抗剪强度。
土得抗剪强度就是由颗粒间得内摩察力以及由胶结物与水膜得分子引力所产生粘聚力共同组成。
在法向应力不大时,抗剪强度与法向应力得关系近似为一条直线,这就就是抗剪强度得库仑定律。
S=c+σtanφ2、抗剪强度得试验方法2、1室内剪切试验包括直接剪切试验与三轴剪切试验,主要适用于粘性土与粉土,砂土可按要求得密度制备土样。
2.2 除土工试验以外其她确定抗剪强度C、Φ值得方法2.2。
1根据原位测试数据确定抗剪强度C、Φ值得经验方法(1) 动力触探沈阳地区《建筑地基基础技术规范》(DB21—907—96)资料(深度范围不大于15m)砂土、碎石土内摩察角标准值Φk(2) 标准贯入试验国外砂土N 与Φ得关系经验关系式主要有Dunhan 、大崎、Peck 、Meyerhof 等研究得经验公式,见《工程地质手册》(第四版)P 193。
经试算(详见国外砂土标贯击数N 与内摩察角Φ得关系(按公式计算))采用Φ值进行承载力特征值f ak 计算时,对于粉、细砂采用Φ=(12N)0、5+15,对于中、粗、砾砂采用Φ=0、3N+27计算出得数值实际能较为吻合(N 为经杆长修正后得标贯击数)、根据计算成果,N与Φ得对应关系见下表:N 与内摩察角Φ(度)得经验关系表(3) 静力触探试验《工程地质手册》(第四版)P210,砂土得内摩察角可根据静力触探参照下表取值。
砂土得内摩察角Φ2.4.2 根据现场剪切试验确定抗剪强度C 、Φ值该方法成本较高,一般很少采用,主要用于场地稳定性评价,见《工程地质手册》(第四版)P234、粗粒混合土得抗剪强度C 、Φ值通过现场剪切试验确定。
3、 岩土体抗剪强度指标得经验数据3、1 土得抗剪强度指标经验数据(1) 砂土得内摩察角与矿物成分与粒径得关系(2) 不同成因粘性土得力学性质指标3.2 岩石得抗剪强度指标经验数据3。
土的抗剪强度-粘聚力和内摩擦角
土的抗剪强度--粘聚力和内摩擦角(2009-08-19 14:12:44)标签:杂谈内摩擦角与黏 ( 内 ) 聚力 :土的抗剪强度由滑动面上土的黏聚力〈阻挡剪切 ) 和土的内摩阻力两部分组成。
内摩擦角大小取决于土粒间的摩阻力和连锁作用 , 内摩擦角反映了土的摩阻性质。
黏聚力是黏性土的特性指标 , 黏聚力包括土粒间分子引力形成的原始黏聚力和土中化合物的胶结作用形成的固化黏聚力。
因而内摩擦角与黏聚力是土抗剪强度的两个力学指标。
土的抗剪强度指土对剪切破坏的极限抵抗能力,土体的强度问题实质是土的抗剪能力问题。
土的抗剪强度指标——内摩擦角φ、黏 ( 内 ) 聚力 Cφ——土的内摩擦角(°)C——土的粘聚力(KPa)φ、C与土的性质有关,还与实验方法、实验条件有关。
因此,谈及强度指标时,应注明它的试验条件。
(直剪实验、三轴剪切试验等)土的抗剪强度第一节概述建筑物由于土的原因引起的事故中,一部分是沉降过大,或是差异沉降过大造成的;另一方面是由于土体的强度破坏而引起的。
对于土工建筑物(如:路堤、土坝等)来说,主要是后一个原因。
从事故的灾害性来说,强度问题比沉降问题要严重的多。
而土体的破坏通常都是剪切破坏;研究土的强度特性,就是研究土的抗剪强度特性。
):是指土体抵抗抗剪切破坏的极限能力,其数值等①土的抗剪强度(τf于剪切破坏时滑动的剪应力。
②剪切面(剪切带):土体剪切破坏是沿某一面发生与剪切方向一致的相对位移,这个面通常称为剪切面。
其物理意义:可以认为是由颗粒间的内摩阻力以及由胶结物和束缚水膜的分子引力所造成的粘聚力所组成。
无粘性土一般无连结,抗剪强度主要是由颗粒间的摩擦力组成,这与粒度、密实度和含水情况有关。
粘性土颗粒间的连结比较复杂,连结强度起主要作用,粘性突的抗剪强度主要与连结有关。
决定土的抗剪强度因素很多,主要为:土体本身的性质,土的组成、状态和结构;而这些性质又与它形成环境和应力历史等因素有关;此外,还决定于它当前所受的应力状态。
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13、某无粘性土,已知其内聚力c=0,现对该土进行三 轴压缩试验,在围压σ3=150kPa下,施加竖向应力增 量Δσ1=250kPa时试样破坏,试求该土的内摩擦角。
σ1=σ3+Δσ1
σ1=σ3tan2(45o+φ/2)
14、一饱和试样在三轴试验仪中进行固结排水剪试验, 施加围压σ3=200kPa,破坏时主应力差
σ1-σ3=280kPa,破坏面与水平面夹角为57°,试求破 坏面上的剪应力、试样中的最大剪应力及土的内摩擦 角分别为多少?
固结不排水剪、固结排水剪;三种不同剪切试验适用 条件
3、十字板剪切试验适用条件 4、无侧限试验适用条件; 5、砂土的剪胀、剪缩、砂土的液化 6、孔隙水压力系数B定义:饱和土:B = 1 干
土:B = 0;非饱和土(一般土):0<B<1
A的定义
土的抗剪强度理论可归结为
土的强度破坏是由于土中:某点应力达到其抗剪强度所致;
2
)
σ1<σ1p 弹性平衡状态 σ1=σ1p 极限平衡状态 σ1>σ1p 破坏状态
3
p
1
tan 2 (45
2
)
2c
tan(45
2
)
σ3>σ3p σ3=σ3p σ3<σ3p
弹性平衡状态 极限平衡状态 破坏状态
sin
p
1
1 3 3 2c
cot
p < 弹性平衡状态 p = 极限平衡状态 p > 破坏状态
态。
5、在某地基中取土样进行直接剪切试验,测得 破坏时剪切破坏面上的应力如下表所列,试根据 测试结果确定土的抗剪强度指标;若该地基中 某点的小主应力100kPa,试问当该点的大主应力 200kPa时该点是否剪切破坏。
法向应力σ(kPa)50.000 剪应力τ(kPa) 22.466
100.000 200.000 300.000 34.933 59.866 84.798
(二)确定土的抗剪强度指标c、φ
10、经试验测得某土样的无侧限抗压强度qu=180kPa, 同时测得剪切破坏面与水平面的夹角为54°。试求该 土的内摩擦角φ和粘聚力c各为多少?
无侧限抗压强度 α=45o+φ/2
cu
qu 2
由抗剪强度线求得
11、对某土样进行直接剪切试验,在法向压 力分别为:100kPa、200kPa、300kPa时 测得抗剪强度分别为60kPa、90kPa、 120kPa。试求此土的抗剪强度指标c、 值
第五章 土的抗剪强度复习
概念
一、土的抗剪强度
1、土的抗剪强度、抗剪强度的库伦定律、抗剪强度的 组成、影响抗剪强度的因素(影响砂土和粘性土抗剪 强度的主要因素)、
二、土的极限平衡状态、土体剪破时大主应力作用面与 剪切面的夹角;
三、剪切试验
1、 直剪试验的优缺点、快剪、慢剪、固结快剪; 2、三轴试验的优缺点及主要优点、不固结不排水剪、
3、某砂土的内摩擦角φ=20 ° ,当土中某点 的大主应力=330kPa,小主应力=100kPa 时,试判断该点的应力状态是否达到极限 平衡。
.
4、地基中某点的应力状态为:σ1=315kPa, σ3=100kPa, 地基土的抗剪强度指标c=10kPa, φ=30°,试验算地基中该点是否达到极限平衡状
方法二
步骤:① 由已知土的 值,计算其破裂角αf: αf = 45°+ /2;
② 由已知点的应力σ1、σ3计算破裂面上 的σ和τ:
1
3
2
1
3
2
cos 2 f
1
3
2
sin 2
f
③ 由已知土的;
④ 若 τ < f,则不破坏; 若 τ > f,则破坏。
1、某粘性土,其粘聚力c=25kPa,内摩擦角 φ=30°,当该土试样受到的大、小主应力 分 断别 该是土σ处1于=4什00么kP状a态,?σ3=150kPa时,试判
2、对某种土进行抗剪强度试验,测得其抗剪 强度指标c=20kPa,φ =18°,假设该土体 的土样受到大主应力480kPa,小主应力 2l0kPa的作用,问该土样处于什么状态?
7、某饱和粘土的有效抗剪强度指标c'=0,
φ'=30°,如该土样受到大主应力σ1=360kPa, 小主应力σ3=200kPa作用时,测得孔隙水压力 为100kPa,问该土样是否破坏?
σ1f=σ3tan2(45o+φ'/2) (σ1-u)f=(σ3-u)tan2(45o+φ'/2) 8、 某土样粘聚力c=20kPa、内摩擦角φ=30°,
承受大主应力σ1=430kPa、小主应力 σ3=150kPa的作用,试判断该土样是否达到极
限平衡状态?
二、确定土的抗剪强度 (一)由十字板剪切试验确定土的抗剪强度
f
D
2
2M (D
H)
3
❖ 对于饱和软粘土,由于u = 0,故十字板测得的τf 相当于土的不排水抗剪强度,其结果与无侧限抗
压强度试验接近,即:
f
cu
qu 2
9、某饱和软粘土用十字板做剪切试验,已知 十字板宽度(直径)D=70mm,十字板高 度H=100mm,十字板转动时,地面上给杆 轴施加的力偶矩M=0.015KN·m,假设所有 点竖直面和水平面上的抗剪强度均相等。 试计算测点土的抗剪强度τf。
f
D
2
2M (D
H)
3
土的抗剪强度与其作用面上法向应力成正比; 在极限平衡状态时,土中大小主应力的摩尔圆(极限应力圆)
与其抗剪强度线相切。 土的破坏不发生在最大剪应力面上,而是发生在与大主应 力作用面成45°+ /2夹角的斜面上。
计算
一、判断土体剪切破坏状态
方法一
1
p
3
tan 2 (45
2
)
2c
tan(45
6、假设在某一荷载作用下,地基中某点的应
力状态为σz=120kPa,σx=60kPa, τzx =50kPa,试求该点的大、小主应力;如
果已知该地基土的内聚力c=20kPa,内摩
擦角 φ=18°,试判断该点是否有剪损的可
能性。
1,3
x
z
2
x
2
z
2
4
2 xz
求σ1和σ3出后即可按几种方法判断 该点剪损的可能性