土力学-第五章-土的抗剪强度指标2 张丙印

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33 23 13
• 轴向应力和孔压u渐进增加
并趋于稳定
• u>0，cu<
• 强度包线过原点ccu=c=0
f
f
cu
u
u3f
o
u3f
,
固结不排水试验
6
§5.5 土的抗剪强度指标 – 三轴试验指标
智者乐水 仁者乐山
超固结黏土试验曲线与强度包线
-
u
u1f u2f
• 应力应变关系软化，孔压后段减小，可小于零
固结不排水试验小结
8
§5.5 土的抗剪强度指标 – 三轴试验指标
智者乐水 仁者乐山
Henkel(1960)等学者证实，对饱和正常固结黏土， 在有效应力密度抗剪强度间存在唯一性关系：
• 存在单一的有效应力强度包线
• 破坏时含水量（孔隙比）和强
度间存在唯一性关系
• 土体有效应力和含水量（孔隙
比）间存在唯一性关系
一性关系
A点： ef=ef
B
eB=eB
• 有效应力和孔隙比间存在
唯一性关系
o
p
B点： eB=eB
土样的密度不变，强度相同
黏性土有效应力密度抗剪强度 间的唯一性关系
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§5.5 土的抗剪强度指标 – 三轴试验指标
智者乐水 仁者乐山
强度指标：cuu(cu), uu(u)
试验条件 饱和试样的不排水强度指标cu 不排水试验与固结不排水试验 无侧限压缩试验：3=0的不排水试验 不饱和试样的不排水强度
• 总应力抗剪强度包线水平 u=0， cu=(1-3)f/2 • 破坏时不同3试验的有效应力莫尔圆相同
不固结不排水试验 13
§5.5 土的抗剪强度指标 – 三轴试验指标
智者乐水 仁者乐山
有效应力
莫尔圆
cu
f
总应力 莫尔圆
u=0
f
c
o
13
23
,
思考题1：不排水试验的破裂面的方向？
思考题2：u=0是否意味着土体不具有摩擦强度？
试验条件
施加围压充分固结 施加(1 -)时，排水
阀门关闭，量测剪切 过程中产生的超静孔 隙水压力u
一般u0，=-u=,
总应力指标同有效应 力指标不同
百分表
围压
力3
阀门
智者乐水 仁者乐山
横梁 量力环
量 水 管
孔压
试
量测
样
马达
阀门
固结不排水试验
3
§5.5 土的抗剪强度指标 – 三轴试验指标
智者乐水 仁者乐山
不固结不排水试验 12
§5.5 土的抗剪强度指标 – 三轴试验指标
智者乐水 仁者乐山
饱和试样的不排 水强度指标cu
• B =1
• u1 = • u2 = A (-)
有效应力
莫尔圆
cu
f
总应力 莫尔圆
u=0
f
c
u1f
o
13
23
u2f
,
试验过程中不排水，试样密度不变，不论周围压力3多大， 抗剪强度和破坏时的有效应力状态相同
固结排水试验小结
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§5.5 土的抗剪强度指标 – 三轴试验指标
智者乐水 仁者乐山
强度指标：ccu ,cu c ,
试验条件 正常固结黏土试验曲线与强度包线 超固结黏土试验曲线与强度包线 固结不排水试验确定的强度参数 黏性土的孔隙比有效应力抗剪强度唯
一性关系
固结不排水试验
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§5.5 土的抗剪强度指标 – 三轴试验指标
不固结不排水试验 15
和试验的类型 及应力路径等 无关
对具有相同的前期固结压力的超固结土也有相似的规律
黏性土有效应力密度抗剪强度 间的唯一性关系
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§5.5 土的抗剪强度指标 – 三轴试验指标
智者乐水 仁者乐山
q
固结排水试验
固结不排水试验
• 两种试验得到相同的Kf线
ef=ef A
Kf线
• Kf线上，pfqfef间存在唯
不固结不排水试验
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§5.5 土的抗剪强度指标 – 三轴试验指标
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ验条件
排水阀门关闭，施加
围压，产生孔隙水 压力 u1=B
施加(1 -)时，排水
阀门关闭，量测剪切 过程中产生的超静孔 隙水压力
u2 = BA (-)
百分表
围压
力3
阀门
智者乐水 仁者乐山
横梁 量力环
量 水 管
孔压
试
量测
样
马达
阀门
• 强度包线不过原点，ccu>c, cu<
• 与超固结度有关
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13
ccu
c o
u1f
u2f
f cu
f
,
固结不排水试验
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§5.5 土的抗剪强度指标 – 三轴试验指标
智者乐水 仁者乐山
剪切过程中的超静孔压：u = A(-) 试验确定的强度指标： cu，ccu 和 ，c 正常固结黏土： cu < ；ccu＝c=0 超固结黏土： cu< ；ccu>c>0
思考题3：可否由UU试验确定有效应力强度指标？
不固结不排水试验
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§5.5 土的抗剪强度指标 – 三轴试验指标
不排水试验与固结不排水试验
先期固
正
结压力
常 固 结 黏
p1
cu3
p2
cu2 cu1
土 层
p3
o
p1 p2 p3
智者乐水 仁者乐山
f cu
,
固结不排水试验强度包线相切的每一个莫尔圆均 对应于一个具有相同先期固结压力（相同密度） 土样的不排水强度指标cui
固结不排水试验
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§5.5 土的抗剪强度指标 – 三轴试验指标
智者乐水 仁者乐山
确定的强度指标
试验量测的项目： ， - ，u 计算的项目： = -u ； - = - 确定的强度指标：ccu ，cu
c ，
固结不排水试验
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§5.5 土的抗剪强度指标 – 三轴试验指标
智者乐水 仁者乐山
正常固结黏土试验曲线与强度包线
剪切过程中的超静孔隙水压力u
对于饱和土试样：孔压系数B=1.0
• 无剪缩（弹性体）：A=1/3 • 剪缩： A>1/3 • 剪胀： A<1/3
(甚至可能A<0，u <0 ）
u=A(-
超静孔压由土 骨架体积变形 的趋势决定， 骨架收缩的趋 势使孔压增加
对黏性土，不排水试验的孔压，同相应 排水试验的体变之间常有类似的规律
§5.5 土的抗剪强度指标 – 三轴试验指标
松砂与正常固结黏土试
验曲线与强度包线
密砂的试验曲线与强度
包线
超固结黏土试验曲线与
强度包线
天然黏土：超固结+正
常固结黏土的强度包线
智者乐水 仁者乐山
应变硬化与体积收缩， cd=0 应变软化与剪胀性， cd=0 应变软化与剪胀性，
cd与d
折线 →c≠0的直线近似