第六章 土的抗剪强度

影响土的摩擦强度的主要因素：
密度（e, 粒径级配（Cu, Cc） 颗粒的矿物成分
对于：砂土>粘性土；
高岭石>伊里石>蒙特石 粒径的形状（颗粒的棱角与长宽比）
在其他条件相同时：
一般，对于粗粒土，颗粒的棱角提高了内摩擦角
28
三、土的强度机理 3、粘聚强度
粘聚强度机理
§6.1 土体破坏与强度理论 粘聚强度影响因素
50cm ?
天然坝 坝高290 m
滑坡堰塞湖 库容15亿方
17
§6.1 土体破坏与强度理论 二、工程中土体的破坏类型 2. 各种类型的滑坡
滑裂面
边坡
18
§6.1 土体破坏与强度理论 二、工程中土体的破坏类型
3. 地基的破坏
粘土地基上的某谷仓地基破坏
19
§6.1 土体破坏与强度理论 二、工程中土体的破坏类型 3. 地基的破坏
§6.1 土体破坏与强度理论
库仑
（C. A. Coulomb） (1736-1806)
法国军事工程师，在摩 擦、电磁方面做出了奠 基性的贡献。1773年 发表了关于土压力方面 论文，成为土压力的经 典理论
23
§6.1 土体破坏与强度理论
1、直剪试验（库仑 1776）
试验方法
施加 σ（=P/A） 施加 S 量测 （=T/A）
土
▪渗透问题 ▪变形问题 ▪强度问题
▪渗透特性 ▪变形特性 ▪强度特性
3
§6 土的抗剪强度
§6.1 土体破坏与强度理论 §6.2 应力路径与破坏主应力线 §6.3 抗剪强度测定试验 §6.4 排水条件与试验成果的关系 §6.5 砂性土的剪切特征 §6.6 粘性土的剪切特征
4
§6 土的抗剪强度 §6.1 土体破坏与强度理论
P
上盒 下盒
A
S T
σ = 300KPa σ = 200KPa σ = 100KPa
S
24
三、土的强度机理
来自百度文库试验结果
§6.1 土体破坏与强度理论 1. 直剪试验
f ：
土的抗剪强度
tg：
摩擦强度-正比于压力 c：
粘聚强度
库仑公式
f c tan
c： 粘聚力
：内摩擦角
c O
抗剪强度指标
σ = 300KPa σ = 200KPa σ = 100KPa S
8
境
的
挡土墙、基坑等工程中，墙后土体强度破坏将造成过大的侧向土压力，导致 安
墙体滑动、倾覆或支护结构破坏事故 。
全
性
问
题
即
土
压
力
问
题
9
§6.1 土体破坏与强度理论 二、工程中土体的破坏类型 1. 挡土结构物的破坏
滑裂面
挡土墙
基坑支护
10
锚固破坏
整体滑动
底部破坏
土体下沉
墙体折断
挡土支护结构的破坏
一、土的强度特点 二、工程中土体的破坏类型 三、土的强度机理 四、莫尔-库仑强度理论
5
一、土的强度特点
§6.1 土体破坏与强度理论
1. 碎散性：强度不是颗粒矿物本身的强度，而是颗粒间 相互作用——主要是抗剪强度（剪切破坏），颗粒间 粘聚力与摩擦力；
2. 三相体系：三相承受与传递荷载——有效应力原理；
日本新泻1964年地震引起大面积液化
20
§6.1 土体破坏与强度理论 二、工程中土体的破坏类型 3. 地基的破坏
p
滑裂面
地基
21
§6.1 土体破坏与强度理论 二、工程中土体的破坏类型
土压力 边坡稳定 地基承载力
挡土结构物破坏 各种类型的滑坡 地基的破坏
核心 强度理论
22
三、土的强度机理
2000年西藏易贡巨型滑坡
黄崖沟
龙观嘴
乌江
14
§6.1 土体破坏与强度理论 二、工程中土体的破坏类型 2. 各种类型的滑坡
5530 高程（m）
2000年西藏易贡巨型滑坡
立面示意图
坡高 3330 m 堆积体宽 约2500m 总方量 约3亿方
4000
2200 0
2000
4000 滑距（m）
6000
8000
25
三、土的强度机理
2、摩擦强度 tg
（1）滑动摩擦
N T
§6.1 土体破坏与强度理论
T= Ntgφu
滑动摩擦
滑动摩擦角 u
粗粉 30
中砂 细砂 粉砂
20 2 0. 6 0.2 0.06 0.02 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
11
§6.1 土体破坏与强度理论 二、工程中土体的破坏类型
2. 各种类型的滑坡
崩塌
平移滑动
旋转滑动
流滑
12
2. 各种类型的滑坡
土坝、路堤等填方边坡以及天然土坡等，在超载、渗流乃至暴雨作用下引 起土体强度破坏后将产生整体失稳边坡滑坡等事故。
3 . 土 工 构 筑 物 的 稳 定 性 问 题
13
§6.1 土体破坏与强度理论 二、工程中土体的破坏类型 2. 各种类型的滑坡
第六章
土的抗剪强度
1
§6 土的抗剪强度
本章特点 • 有较严格的理论体系
• 各种关系较复杂
学习要点
• 理清关系 • 砂性土与粘性土强度的区别与联系 • 试验条件与实际工程情况的对应关系
主要难点
• 正常固结粘性土的强度 • 不固结不排水剪的应力应变关系及强度 • 强度指标的运用
2
§6 土的抗剪强度
土工结构物或地基
静电引力（库仑力） 范德华力 颗粒间胶结 假粘聚力（毛细力等）
地质历史 粘土颗粒矿物成分 密度 离子价与离子浓度
-+ --
29
§6.1 土体破坏与强度理论 四、莫尔-库仑强度理论
1. 土中一点的应力状态与莫尔圆 2. 莫尔-库仑强度理论 3. 破坏判断方法
3. 自然变异性：土的强度的结构性与复杂性。
6
§6.1 土体破坏与强度理论 二、工程中土体的破坏类型 1. 挡土结构物的破坏
大阪的港口码头挡土墙由于液化前倾
7
§6.1 土体破坏与强度理论 二、工程中土体的破坏类型 1. 挡土结构物的破坏
广州京光广场基坑塌方
使基坑旁办公室、民工 宿舍和仓库倒塌，死3 人，伤17人。
26
三、土的强度机理
（2）咬合摩擦
§6.1 土体破坏与强度理论
2. 摩擦强度 tg
AC B
剪切面
AC B
• 是指相邻颗粒对于相对移动的约束作用
• 当发生剪切破坏时，相互咬合着的颗粒A 必须抬起，跨越相邻颗粒B，或在尖角处 被剪断（C），才能移动
27
三、土的强度机理
§6.1 土体破坏与强度理论
2. 摩擦强度 tg
15
§6.1 土体破坏与强度理论 二、工程中土体的破坏类型 2. 各种类型的滑坡
2000年西藏易贡巨型滑坡
平面示意图
5520m
2210m
2264m
滑坡堆积体 滑坡堆积区
2340m
2165m
16
§6.1 土体破坏与强度理论 二、工程中土体的破坏类型 2. 各种类型的滑坡
2000年西藏易贡巨型滑坡
湖水每天上涨