高等土力学 排水与不排水强度讲解
固结不排水的破坏判别标准
固结不排水的破坏判别标准固结不排水的破坏判别标准主要基于两个方面：
1. 孔隙水压力增长比：在堆载作用下，当土中孔隙水压力增长比达到一定值时，可能会发生破坏。
具体标准可以根据实验结果确定，但一般来说，当孔隙水压力增长比达到0.5-0.7时，可以认为土体已经接近破坏。
2. 抗剪强度降低率：在固结不排水条件下，随着土中孔隙水压力的增长，土体的抗剪强度会逐渐降低。
当抗剪强度降低到一定程度时，土体可能会发生破坏。
一般认为，当抗剪强度降低率达到20%-30%时，可以认为土体已经接近破坏。
需要注意的是，固结不排水条件下土体的破坏标准并不是绝对的，具体的判别标准还需要考虑土的种类、加载方式、应力历史等因素的影响。
因此，在进行相关试验和工程实践时，需要根据具体情况进行综合考虑和分析。
高等土力学-影响土强度的外部条件
z = x = 100kPa
l=0.3 y=60kPa 如果：u=0.2
z = x = 20kPa(z = x = 80kPa)
y=28kPa(y=32kPa) y=变成大主应力y= 1
为什么超固结土可
K0>1.0？
卸载时，y 小主应力－中 主应力－大主应力
3.4 影响土强度的外部条件
3.4.1 围压3的影响 3.4.2 中主应力的2影响 3.4.3 主应力方向的影响——土强度的各向异性 3.4.4土的抗剪强度与加载速率的关系 3.4.5 温度与土强度关系
3.4.1 围压3的影响
根据莫尔－库仑理论，在一般应力条件下 围压与偏差间关系(与2无关)：
ecr
图3－46 饱和砂土在不同试验中的强度－孔隙比e
快速
图3－47 加载速率与黏土的不排水强度cu
su su1% / 小时
＝＋ 1 0.10lg
2. 土的蠕变强度 蠕变强度对于土工问题有重要意义： （ 1 ）土坡的稳定问题，破坏可能从土体的局部 高应力水平区开始，由于蠕变向外逐步扩展， 达到土体剪切破坏发生滑坡。许多天然滑坡就 是这样发生的。 （ 2 ）挡土构造物中的土压力也受蠕变的影响， 土的长期强度降低而使主动土压力增加。例如 在软粘土中开挖的基坑，如果基坑暴露时间过 长，其支护结构可能会由于土的流变性而产生 的应力松弛而破坏。
b=0
Ham 河砂
图3－32 各种仪器进行的真三轴试验结果
1 1
p 1.1 t
9 _ p t 8
_
_
_
正常固结黏土
图3－33 黏土三轴试验的t与平面应变试验的p
不同围压下平面应变和三轴压缩的砂土内摩擦角比较
高等土力学第一章 课件
土的动应力-应 变关系
土的动力性质分 类
地震工程中的土动力学问题
土的动力性质：土的动剪切强度、动压缩强度和阻尼比等 地震工程中的土动力学问题：地震引起的土体液化、震陷、滑坡等 土的动力学模型：土的动力学本构模型、数值模拟方法等 抗震设计方法：基于土动力学原理的抗震设计方法、土体加固技术等
抗震设计方法与措施
土的应力-应变关系
土的应变：土体变形的程度
土的应力：土体受到的压力 或拉力
土的应力-应变关系曲线： 描述土的应力与应变之间的
关系
土的应力-应变关系的影响 因素：如土的种类、含水率、
温度等
04
土的强度与稳定性
土的强度
土的强度定义：土体抵抗剪切破坏的极限能力
土的强度分类：天然强度、有效强度、瞬时强度
地下水渗流 对工程的影 响
排水设计的 基本原则和 方法
排水设施的 种类和特点
排水设施的 布置和设计 要点
排水设施的 施工和维护
渗流对土体稳定性的影响
渗流现象及其产生原因 渗流对土体稳定性的影响 土体排水与加固措施 实际工程中的应用与案例分析
06
土的动力性质与地 震工程
土的动力性质
土的动强度
土的动变形
土力学的基本原理和概念 土力学在土木工程中的应用范围 土力学在土木工程中的具体应用案例 高等土力学在土木工程中的重要性
高等土力学在水利工程中的应用
水利工程中的土压力问题：介绍土压力的 产生、分类和计算方法，以及在水利工程 中的应用。
水利工程中的渗流问题：介绍渗流的基本 原理、计算方法和在水利工程中的应用， 包括堤坝、水库等。
土的物理性质
土的分类：根据土的颗粒大小、矿物成分、结构等特点进行分类 土的物理性质指标：包括密度、含水量、孔隙率、塑性指数等，用于描述土的物理性质 土的力学性质：包括抗剪强度、压缩性、渗透性等，用于描述土在力作用下的行为 土的工程分类：根据土的工程性质和特点，将土分为不同的类型，以便于工程设计和施工
不排水抗剪强度和不固结不排水抗剪强度
不排水抗剪强度和不固结不排水抗剪强度不排水抗剪强度和不固结不排水抗剪强度1. 引言不排水抗剪强度和不固结不排水抗剪强度是土力学领域的关键参数，对土体的力学性质和行为状态有着重要的影响。
本文将从深度和广度两个方面，对不排水抗剪强度和不固结不排水抗剪强度展开全面评估，以帮助读者更好地理解这两个概念。
2. 不排水抗剪强度不排水抗剪强度是指在剪切过程中不允许孔隙水流动的情况下土体所能承受的剪切应力。
不排水抗剪强度可以通过三种常用的试验方法来确定：直剪试验、单剪试验和剪曲线试验。
通过这些试验，可以测得土体在不排水条件下的抗剪强度参数，如剪切强度指数和摩擦角等。
3. 不固结不排水抗剪强度不固结不排水抗剪强度是指土体在未经固结处理的状态下，在不排水条件下所能承受的抗剪强度。
针对不固结土体，常用的试验方法有动应力变形试验和无固结剪切试验。
这些试验可以测得不固结土体的强度性质，如无固结剪切强度和剪切模量等。
4. 不排水抗剪强度与不固结不排水抗剪强度的关系虽然不排水抗剪强度和不固结不排水抗剪强度都是土体的重要性质，但它们之间存在着一定的差异。
不排水抗剪强度考虑了存在孔隙水的情况下土体的强度，而不固结不排水抗剪强度则是针对未经固结处理的土体的强度特性。
在实际应用中，需要根据具体情况来选择适用的抗剪强度参数。
5. 个人观点和理解在土力学研究中，不排水抗剪强度和不固结不排水抗剪强度是非常关键的参数。
它们不仅与土体的力学性质和行为状态密切相关，而且对岩土工程的设计和施工具有重要影响。
通过全面评估和理解这两个概念，我们可以更好地把握土体力学的特点和规律，为工程实践提供科学依据。
总结本文从深度和广度两个方面解释了不排水抗剪强度和不固结不排水抗剪强度的概念和意义。
不排水抗剪强度考虑孔隙水的影响，常用的试验方法有直剪试验、单剪试验和剪曲线试验。
而不固结不排水抗剪强度主要针对未固结土体，常用的试验方法有动应力变形试验和无固结剪切试验。
高等土力学 排水与不排水强度讲解
各向等压增量
偏应力增量
各向等压增量引起的孔压：
单元土体中孔隙水压力的变化
略去高阶微量得
B是在各向等压条件下孔隙水压力系数，其大小与 饱和度有关。
孔压系数B
Sr 饱和度
饱和度与孔压系数B
1 B
1 n Cv Cs
孔隙流体小0 （饱和）
土骨架——压 缩系数大
B=1
B=0
孔压系数B
块石或土
1.饱和粘土的排水试验CD
e
正常固结粘土
固结压缩试验
固结排水试验强度包线
（过原点）
0
正常固结粘土的压缩曲线与强度包线
1. 饱和粘土的排水试验CD
e
超固结粘土
固结压缩试验
固结排水试验强度包线
正常固结土－减缩（正孔压）；超固结土－剪胀（负孔压）
粘土的三轴固结不排水试验
超固结
正常固结
饱和土的有效应力原理：
u
有效应力部分产生 抗剪强度。
土的有效应力原理示意图
岩石与混凝土、 非饱和土 有效应力原理不一定
适用
某些多孔介质的孔隙与 固体可能都是连续的， 固体的接触面积不可忽 略。
某些多孔介质的孔隙
三轴应力状态的孔压系数A与B
u u3 u1 B[ 3 A(1 3 )]
p
先期固结压力p附近的包线
4. 粘土的不固结不排水试验（UU）
不固结不排水(UU)：unconsolidated undrained 固结不排水(CU)：consolidated undrained 固结排水(CD)：consolidated drained
饱和土的不排水包线是一条水平线，其斜率uu＝u=0。
排水强度指标
排水强度指标是评价某一区域或工程项目排水能力的重要标准之一。
它直接关系到地表水的排放和排水系统的设计合理性，对于保障工程安全、防止水患、改善城市环境等方面具有重要意义。
本文将就排水强度指标的定义、影响因素、评价方法等方面进行探讨，以期为相关领域的研究和实践提供参考。
一、排水强度指标的定义排水强度指标是指在一定时间内单位面积内地表径流的平均流量，通常以毫米/小时（mm/h）或者立方米/秒（m³/s）来表示。
它反映了地表水流的速度和排水系统的处理能力，是评价排水效果的重要参数之一。
排水强度指标的大小直接影响着地表水的排放速度和排水系统的设计要求，因此是工程设计和城市规划中不可忽视的重要指标。
二、影响排水强度指标的因素1. 地形地貌：地形的起伏和坡度会直接影响地表水的流动速度和集水面积，从而影响排水强度指标的大小。
2. 降雨情况：降雨的强度和持续时间是影响排水强度指标的重要因素，不同的降雨情况会导致地表水径流量的差异。
3. 地表覆盖类型：不同的地表覆盖类型对地表水的渗透和径流有着不同的影响，如水泥路面和草坪地面对排水强度指标的影响是不同的。
4. 排水设施：排水管网、雨水篦子、雨水口等排水设施的布局和设计质量都会对排水强度指标产生直接影响。
三、排水强度指标的评价方法1. 现场调查法：通过实地勘察和测量地表水的流速和流量，结合降雨情况和地形地貌等因素，对排水强度指标进行直接评价。
2. 数值模拟法：利用地理信息系统（GIS）和数值计算模型，对区域的地形、降雨等数据进行输入，通过模拟计算得出排水强度指标。
3. 统计分析法：通过历史降雨数据和地表径流观测资料，进行统计分析和回归分析，得出排水强度指标的概率分布和变化规律。
四、排水强度指标的应用1. 工程设计：在城市道路、广场、屋顶等工程设计中，需要根据排水强度指标来确定排水系统的设计方案和容量。
2. 城市规划：在城市规划中，需要考虑地表水的排放和集中管理，排水强度指标是评价城市排水能力和防洪能力的重要依据。
土木工程中的排水技术与方法
土木工程中的排水技术与方法土木工程中的排水技术与方法是确保建筑物、道路和其他基础设施安全运行的重要环节。
排水系统的设计和施工可以有效地处理大量的雨水和废水，使其迅速排出，避免水涝和积水产生的危害。
本文将介绍土木工程中常用的排水技术与方法。
首先，我们来谈谈雨水排水技术。
在城市建设中，雨水排水是至关重要的。
合理设计的雨水排水系统可以很好地解决暴雨和洪水带来的问题。
在建筑物的屋顶、道路和广场上设置雨水排水口，可以将大量的雨水导入雨水管道中，进而排入污水处理厂或水体中，减少积水和水资源浪费。
此外，还可以利用雨水进行植物浇灌或冲洗公共设施，实现雨水的再利用，提高城市水资源利用率。
其次，我们来探讨污水排水技术。
在城市和乡村建设中，污水排水是至关重要的环节。
合理的污水排水系统可以有效地清除污水，并将处理后的水排入河流、湖泊或海洋，保护环境和人类健康。
常见的污水排水技术包括污水管道、污水处理厂和污水泵站。
污水管道将污水从室内或室外收集起来，通过管道输送到污水处理厂进行处理。
在污水处理厂中，通过物理、化学和生物处理等方法，将污水中的有害物质去除，使其达到排放标准。
污水泵站则发挥着将污水提升到足够高度的作用，确保污水正常流动。
此外，地下水排水技术也是土木工程中的重要方面。
地下水对建筑物的稳定性和承重能力有着重要影响，因此，排水系统的设计与建设对地下水管理至关重要。
高效的地下水排水系统可以控制地下水位，确保建筑物的稳定性和安全性。
地下水排水技术包括排水沟、井泵和渗井等。
排水沟是将地下水引导到指定区域的沟渠，通过排水沟，地下水可以被排出并加以利用。
井泵则利用泵站将地下水提升到地面，然后排入排水系统。
渗井是将地下水渗入地下层，形成地下水层，从而达到控制地下水位的目的。
最后，我们来谈谈排水系统的维护与管理。
排水系统的正常运行需要定期的维护和管理。
首先，要确保排水管道的畅通，定期检查和清理积水、水垢和污泥。
同时，要定期维护和清理排水口，防止堵塞和渗漏。
高等土力学教材 第三章 土的强度
第三章 土的强度3.1 概述土与人类的关系十分密切。
在人类进化发展的上万年历史中，挖沟筑堤，疏河开渠，建造房屋殿宇、庙堂墓塔，首先涉及的是土的强度问题。
长期实践经验的积累，使人们对土的强度的重要性有了较深刻的理解。
土的强度理论研究甚至早于“土力学”学科的建立，亦即早在太沙基（Terzaghi ）1925年出版其著作《土力学》之前。
1776年，库仑（Coulomb ）就在试验的基础上提出了著名的库仑公式：ϕστtg c f += (3.1.1)1900年莫尔（Mohr ）提出：在土的破坏面上的抗剪强度是作用在该面上的正应力的单值函数：)(f f f στ= (3.1.2)这样，库仑公式（3.1.1）只是在一定应力水平下式（3.1.2）的线形特例。
从而建立了著名的莫尔－库仑强度理论。
在随后的许多年中，人们针对莫尔－库仑强度理论中抗剪强度与中主应力无关的假设，进行了大量的中主应力对土抗剪强度影响的研究，并且企图在土力学中引进广义密塞斯（Mises ）和广义屈雷斯卡（Tresca ）强度理论， 但它们与土的强度性质实在相差太大。
只有到了20世纪60年代以后，随着计算机技术的发展及大型土木工程的兴建，关于土的应力－应变－强度－时间关系即本构关系的研究广泛开展，人们才逐步认识到土的强度与土的应力－应变关系是密不可分的，它是土受力变形过程的一个阶段；并进一步认识到除剪切强度以外，还有拉伸强度、断裂及与孔隙水压力有关的土的破坏问题。
这样，一些与土的本构模型相应适应的土强度准则也相继被提出。
另一方面，人们也力图从微观机理上研究土的强度及建立强度理论；探索原状土、非饱和土、区域性土和老粘土等的强度问题。
源于土的碎散性、多相性和在长期地质历史造成的多变性，土的强度也呈现其特殊性。
首先，由于土是碎散颗粒的集合，它们之间的相互联系是相对薄弱的。
所以土的强度主要是由颗粒间的相互作用力决定，而不是由颗粒矿物的强度本身直接决定的。
不排水抗剪强度和不固结不排水抗剪强度
标题：从不排水抗剪强度到不固结不排水抗剪强度：土力学中的重要概念1. 引言在土力学中，抗剪强度是一个关键的参数，而不排水抗剪强度和不固结不排水抗剪强度更是引起了人们的关注。
本文将从不排水抗剪强度展开讨论，逐步引出不固结不排水抗剪强度，并对这两个概念进行全面评估和分析。
2. 不排水抗剪强度概述不排水抗剪强度是指在剪切过程中土体内水分不排出或排出极少，保持土体含水饱和状态时的抗剪强度。
不排水条件下的剪切行为主要受到土颗粒间的摩擦和孔隙水的压力影响，其抗剪强度通常较低。
不排水抗剪强度常用于含水饱和土的研究和工程实践中。
3. 不固结不排水抗剪强度概述不固结不排水抗剪强度是在不排水条件下，在进行剪切试验前，不改变土体的孔隙水压力条件而直接进行剪切试验所得到的抗剪强度。
不固结条件下的土体通常处于较为松散的状态，其抗剪强度会受到初始结构和孔隙水压力的影响，因此不固结不排水抗剪强度一般较低。
4. 值得关注的相似与差异不排水抗剪强度和不固结不排水抗剪强度都是不考虑孔隙水排出的情况下进行的抗剪强度测试，但两者存在一些重要的差异。
不排水抗剪强度是在固结状态下进行的，而不固结不排水抗剪强度则是在不改变孔隙水状态的情况下进行的。
两者的测试条件和土体状态略有差异，导致其抗剪强度值也有所不同。
5. 应用与研究意义不排水抗剪强度和不固结不排水抗剪强度在土力学和岩土工程领域有着重要的应用与研究意义。
在实际工程中，合理评估土体的抗剪强度对工程设计和施工安全具有重要意义。
对于不同条件下土体的抗剪强度特性的研究也能为相关领域的理论研究提供重要依据。
6. 个人观点与理解从事土木工程多年，我深知土体的力学性质对工程安全和稳定性的重要性。
不排水抗剪强度和不固结不排水抗剪强度的研究正是为了更好地了解土体在不同条件下的抗剪特性，为工程实践提供理论依据和技术支持。
这些概念的深入理解不仅有助于优化工程设计和施工过程，也能为相关学科的理论研究提供新思路和发展方向。
高等土力学主要知识点整理（李广信版）
高等土力学主要知识点整理（李广信版）第二章土的本构关系（一）概述材料的本构关系是反映其力学性能的数学表达式，一般为应力-应变时间-强度的关系，也称本构定律、本构方程。
土的强度是土受力变形的一个阶段，即微小应力增量小，发生无限大(或不可控制）应变增量，实际是本构关系一个组成部分，是土受力变形的最后阶段。
第一应力不变量kk z y x I σσσσ=++=1第二应力不变量kk yz xz xy z y z x y x I στττσσσσσσ=---++=2222第三应力不变量22232xyz xz y yz x yz xz xy z y x I τστστστττσσσ---+= 坐标系选择使剪应力为零3211σσσ++=I ,3231212σσσσσσ++=I 3213σσσ=I 球应力张量)(31)(3131321332211σσσσσσσσ++=++==kk m 偏应力张量ii kk ij ij s δσσ31-=，其中=≠=j i j i ii 10δ，克罗内克解第一偏应力不变量01≡=kk s J 第二偏应力不变量()()()[]23123222126121σσσσσσ-+-+-==ji ij s s J 第二偏应力不变量()()()213312321322227131σσσσσσσσσ------==ki jk ij s s s J 1.土的应力应变特性：非线性（应变/加工硬化、应变/加工软化）、剪胀性、弹塑性、各向异性、结构性、流变性（蠕变、应力松弛）。
加工硬化：应力随应变增加而增加，但增加速率越来越慢，最后趋于稳定（正常固结黏土、松砂）加工软化：应力一开始随应变增加而增加，超过一个峰值后，应力随应变增加而减小，最后趋于稳定（超固结黏土、松砂）剪胀性：剪应力引起的体积变化，含剪胀和剪缩土的结构性：由土颗粒空间排列集合、土中各相和颗粒间作用力造成，可明显提高土的强度和刚度。
灵敏度：原状黏性土与重塑土的无侧限抗压强度之比土的蠕变：应力状态不变条件下，应变随时间逐渐增长的现象，随土的塑性、活动性、含水量增加而加剧土的应力松弛:维持应变不变，材料内应力随时间逐渐减小的现象压硬性：土的变形模量（指无侧限，压缩模指完全侧限）随围压而提高的现象。
5.5.1不固结不排水抗剪强度.PPT-test
剪切破坏面发生在最大切应力作用面上
45， max
1
3 2
土力学 Soil Mechanics
饱和黏性土不固结不排水试验结果
AB
C
σ'3A σ3A σ3B σ1A σ3C σ1B
σ1C
u
有效应力原理：
' u
结果表明，三个试样 只能得到同一个有效 应力圆，并且有效应 力圆的半径与三个总 应力圆半径相等。
工程实践中，土的不 排水抗剪强度，通常 用于确定饱和黏性土 的短期承载力或短期 稳定性问题。
由于一组试样的试验结果，有效应力圆是同一个，因而就不能得 到有效应力抗剪强度包线，也不能确定有效抗剪强度参数，所以 一般只用于测定饱和土的不排水抗剪强度。在分析软黏土土体稳 定时，常用总应力法。
土力学 Soil Mechanics
含水量不变 体积不变
u
σ3
这是由于饱和黏性土在不固结不 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σ3，只能引起相同的孔隙 水压力u的变化，并没有改变试 样中的有效应力。各试样在剪切 前的有效应力相等，因此抗剪强 度不变。
5.5 土的抗剪强度特征
5.5.1 不固结不排水抗剪 强度
不固结不排水抗剪强度
根据直剪试验和三轴剪切试验，可以 确定土的抗剪强度参数。但是，对于采用 不同的试验方法测得的抗剪强度参数往往 不同。因此，所表现出来的抗剪强度特征 也不相同。
土力学 Soil Mechanics
总应力抗剪强度指标：c、φ
土力学 Soil Mechanics
u=σ
若把土骨架比喻成弹簧， 就好比在弹簧上施加的附加应 力σ仅仅由孔隙水压力u承担， 土骨架没有发生变形，故有效 应力圆只有一个。因为土骨架 不变形，抗剪强度不变，应力 圆半径不变，所以饱和黏性土 不固结不排水剪强度包线为一 水平线，只有黏聚力。
土的排水与不排水强度资料
流滑 静态液化
c=400kPa
图4－58 不同密度砂土的三轴试验
A: CU, Dr= 30% 松砂 B: CU, Dr= 44%
C: CU, Dr = 47%
D: CD, Dr = 30%
1-3
开始液化
液化流滑发展
破坏后的滑动区范围
图4－60 临水松砂岸坡的流滑（液化） 临水松砂岸坡的流滑：松砂的不排水总应力 残余强度只有3～5。
uw tg
其中是一个与土的饱和度有关的参数， 一般不易确定。
弗雷德伦德（D. G. Fredlund）非饱和土理论
双应力体系： 净应力（外荷有效应力）
ua
吸力（土体内部的有效应力） s ua uw
uw 0
弗雷德伦德（D. G. Fredlund）非饱和土的强度 准则
1、轴对称三维应力状态 1 2 3
1
2
3
3
1 3
0
3
3
0
等向压缩应力状态 偏差应力状态
增量形式：
（1）等向压缩应力状态——孔隙应力系数B
孔隙应力系数B：表示单位周围压力增量所引起的孔隙应力增量
Cs
Cs—土骨架的体积压缩系数，表示单位有效周围压力作用下土骨架的体应变；
Cf—孔隙流体的体积压缩系数，表示单位孔隙压力作用下，单位体积孔隙流体 的体积变化。
对于饱和土，Cf=Cw<<Cs，∴ B=1.0；( Cw-水的体积压缩系数) 对于干土， Cf=Ca>>Cs， ∴ B=0； ( Ca-空气的体积压缩系数) 对于部分饱和土 B=0~1 之间。 所以B值是可用作反映土体饱和程度的指标。
高等土力学(李广信)3.5-土的排水与不排水强度
3. 固结不排水试验（CU）确定的强度指标
正常固结土
超固结土
图3－64 总应力路径与有效应力路径
超固结
正常固结
p
图3－65 先期固结压力p附近的包线
4. 粘土的不固结不排水试验（UU）
不固结不排水(UU)：unconsolidated undrained 固结不排水(CU)：consolidated undrained 固结排水(CD)：consolidated drained
1.饱和粘土的排水试验CD
e
正常固结粘土
固结压缩试验
固结排水试验强度包线 （过原点）
0
图3－61 正常固结粘土的压缩曲线与强度包线
1. 饱和粘土的排水试验CD
e
超固结粘土
固结压缩试验
固结排水试验强度包线
图3－62 超固结粘土的压缩曲线与强度包线
2. 饱和粘土的三轴固结不排水试验CU
正常固结土－减缩（正孔压）；超固结土－剪胀 （负孔压）
原状土的不扰动取样过程
r
v 0
图3－66 正常固结粘土的沉积、 固结与取样过程应力路径
（1）正常固结土的原位应力状态
总应力
超静孔隙水 压力
有效应力
v
u=0
v
h
h
图3－67 原位应力状态
h K0 v
（2）取样以后的应力状态
总应力
0
孔
有效应力
压
v=-ur
0
h=-ur
ur<0
图3－68 原状土取样以后
= + ur u
ur + uc u
hc= c+ur- uc
土强度试验的排水条件与强度指标的应用
土强度试验的排水条件与强度指标的应用李广信,吕禾(清华大学水利水电工程系,北京 100084)摘要:土的有效应力强度指标和总压力强度指标的正确应用是岩土工程中的一个难点问题。
而确定不同强度指标的试验方法也是十分重要的。
正确地确定和使用土的强度指标既需要有丰富的工程经验,也需要清楚的土力学概念。
关键词:强度指标;排水条件;直剪试验;三轴试验中图分类号:T U41117文献标识码:A Abstract :The correct application of strength parameters under different drainage conditions is an im portant and hard job.T o determine correctly the desirable strength parameters by laboratory test calls for experience with engineering application and deep understanding of theoretical concept in s oil mechanics.K ey w ords :strength parameters ;drainage condition ;sim ple shear test ;triaxial shear test 收稿日期:2006201206基金项目:国家自然科学基金资助项目(批准号:50279014)作者简介:李广信(1941-),男(汉族),黑龙江宾县人,教授.1 前言土是由三相组成的,固体颗粒与液、气相间的相互作用对于土的抗剪强度有很大影响,所以存在着孔隙水压力、吸力等土力学所特有的要素,它们出现在土的应力中,对土的强度的影响不容忽视。
这样,在饱和土体中就提出了有效应力原理;在非饱和土中就提出包括基质吸力的双应力体系。
土木工程中的排水规范要求详解
土木工程中的排水规范要求详解排水是土木工程中一个重要的环节，它直接关系到工程的设施使用寿命和人们的生活质量。
为了确保排水系统的功能和效果，土木工程中有一系列的排水规范要求。
本文将详细介绍土木工程中的排水规范要求，以帮助读者更好地理解和应用相关知识。
一、排水设计要求在土木工程中，排水设计要求包括排水系统的布置和设计原则。
首先，排水系统的布置应根据工程地势、土壤情况和降水量等因素进行合理的规划。
其次，排水系统的设计应遵循以下原则：一是保证排水系统的安全可靠，能够承担预期的排水量并排除可能产生的涝水风险；二是保证排水系统的经济性，合理利用资源并确保长期维护的可行性；三是保证排水系统的环保性，减少对环境的不良影响。
二、排水设施要求土木工程中的排水设施包括排水管道、排水井和排水泵站等。
在设计和施工过程中，对于这些排水设施有一系列的要求。
首先，排水管道的材料应符合相关标准，如抗压、耐腐蚀等性能要求，以确保其使用寿命和安全性。
其次，排水井的设置和类型应根据地质勘察结果进行合理选择，以便于排水系统的正常运行和维护。
此外，排水泵站的选型和配置也需要考虑到工程的具体需求和安全性要求。
三、雨水排放和污水处理要求排水规范要求在土木工程中确保雨水的合理排放和污水的有效处理。
对于雨水排放，规范要求在设计过程中考虑降雨量、径流系数和流量计算等因素，以确定合适的排水设施和管道尺寸。
对于污水处理，规范要求按照国家相关标准进行处理，确保排放的污水达到排放标准，不对周围环境造成污染。
四、排水系统的维护和修复要求排水系统的维护和修复也是土木工程中的重要内容。
规范要求，在工程竣工后，工程业主或相关管理单位应建立健全的排水系统维护管理制度，并定期进行巡查和维护工作。
如果出现排水设施损坏或故障，规范要求及时进行修复，确保排水系统的正常运行和使用寿命。
五、安全要求土木工程中的排水规范还包括一系列的安全要求。
首先，施工过程中应遵守相关安全规范，确保施工人员和周围环境的安全。
循环荷载下饱和粘土不排水强度计算方法
循环荷载下饱和粘土不排水强度计算方法
高广运;顾中华;杨宏明
【期刊名称】《岩土力学》
【年(卷),期】2004()z2
【摘要】饱和粘土在不排水循环荷载作用下强度会发生衰减,建立在粘土地基上的建筑物和填土道路在地震过程中有时会遭受破坏。
传统有效应力摩尔-库仑强度理论不能正确确定循环荷载作用下粘土的不排水强度。
在超固结粘土不排水强度计算的基础上,引入循环荷载作用损伤因子,提出循环荷载作用下饱和粘土不排水强度计算方法以及参数的确定方法。
通过试验验证,所提出的方法是合理的。
该方法为循环荷载作用下粘土地基的不排水强度和稳定性预测提供有效的途径。
【总页数】4页(P379-382)
【关键词】循环荷载;不排水强度;超固结;损伤因子
【作者】高广运;顾中华;杨宏明
【作者单位】同济大学地下建筑与工程系;宁波新城建筑设计有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TU443
【相关文献】
1.冲击荷载作用下饱和软粘土强度计算方法 [J], 白冰;刘祖德
2.不排水循环荷载作用下饱和软粘土的孔压增长模型 [J], 许才军;周红波
3.循环荷载下饱和粘土强度等效计算探讨 [J], 顾中华;高广运
4.饱和软粘土在不排水循环荷载作用下孔隙水压力模型的建立 [J], 许才军;杜坚
5.循环荷载下饱和黄土不排水强度退化规律试验与理论研究 [J], 胡伟;黄义;刘增荣因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
土的不排水强度
土的不排水强度
方涤华
【期刊名称】《大坝观测与土工测试》
【年(卷),期】1997(021)005
【摘要】讨论了试样在几种常规不排水剪试验中初始应力状态及其强度的代表平面，介绍了室内试验确定正常固结土原位不排水强度的实用方法，并在此基础上探讨了软基稳定分析中不排水强度的选用问题。
【总页数】3页(P14-16)
【作者】方涤华
【作者单位】河海大学
【正文语种】中文
【中图分类】TU413.7
【相关文献】
1.饱和度对土的三轴不固结不排水试验强度指标的影响研究 [J], 吕永高;郑召典;
2.基于孔穴扩张理论的黏性土不排水剪强度计算 [J], 谢志秦
3.固结方式对黏性土不排水强度性状的影响 [J], 肖健;殷杰;苗永红;张新
4.正常固结饱和粘性土的不排水强度 [J], 侯龙清;黄松华;罗嗣海
5.广义k_0固结土的固结不排水剪总应力强度指标的确定 [J], 颜治平;薛伟强
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饱和土的有效应力原理：
u
有效应力部分产生 抗剪强度。
土的有效应力原理示意图
岩石与混凝土、 非饱和土 有效应力原理不一定
适用
某些多孔介质的孔隙与 固体可能都是连续的， 固体的接触面积不可忽 略。
某些多孔介质的孔隙
三轴应力状态的孔压系数A与B
u u3 u1 B[ 3 A(1 3 )]
c K 1 f f /( A K f f )
q p'
p' p'
其中
A
f H
( f p'
H
p v
f qH来自p)松砂密砂
砂土的排水试验
c=400kPa
不同密度砂土的三轴试验
A: CU, Dr= 30% B: CU, Dr= 44%
C: CU, Dr = 47%
各向等压增量
偏应力增量
各向等压增量引起的孔压：
单元土体中孔隙水压力的变化
略去高阶微量得
B是在各向等压条件下孔隙水压力系数，其大小与 饱和度有关。
孔压系数B
Sr 饱和度
饱和度与孔压系数B
1 B
1 n Cv Cs
孔隙流体小0 （饱和）
土骨架——压 缩系数大
B=1
B=0
孔压系数B
块石或土
一、三轴试验应力条件下的孔隙压力系数B、A 二、砂土的排水和不排水强度 三、 粘土的排水与不排水强度
饱和土的有效应力原理： 由于颗粒间接触点的面积很小。
P P Pw P u( A Ac )
P Pc u(1 )
AA
＝ Ac A 0 u
土粒的接触
1.饱和粘土的排水试验CD
e
正常固结粘土
固结压缩试验
固结排水试验强度包线
（过原点）
0
正常固结粘土的压缩曲线与强度包线
1. 饱和粘土的排水试验CD
e
超固结粘土
固结压缩试验
固结排水试验强度包线
正常固结土－减缩（正孔压）；超固结土－剪胀（负孔压）
粘土的三轴固结不排水试验
超固结
正常固结
p
先期固结压力p附近的包线
4. 粘土的不固结不排水试验（UU）
不固结不排水(UU)：unconsolidated undrained 固结不排水(CU)：consolidated undrained 固结排水(CD)：consolidated drained
饱和土的不排水包线是一条水平线，其斜率uu＝u=0。
巴斯石灰岩 滑石 密砂 硬粘土 软粘土
Cs
(10-4×kPa-1)
0.06
0.25
15
80
400
n （%）
15 30 40 42 55
不同岩土的孔压系数B
B 0.468 0.647 0.988 0.997 0.999
u u1 u3 BA(u11 3 ) B[ 3 A(1 3 )]
D: CD, Dr = 30%
(-
有效应力强度
最大应力差对应的强度
(- 1
总应力强度 (峰值）
总应力强度(残余）
0
(
松砂土的最大应力差与最大应力比
1-3
水松砂岸坡的流滑（液化） 临水松砂岸坡的流滑：松砂的不排
1. 饱和粘土的排水试验CD 2. 饱和粘土的三轴固结不排水试验CU 3. 固结不排水试验（CU）确定的强度指标 4. 粘土的不固结不排水试验（UU）
一般应力状态下： du B(dp adq cqd )
对于弹塑性模型，相适应流动规则：
f ( p' , q, , H ) 0 H H ( vp p )
B=1.0 孔压系数 a:
a K f f /( A K f f )
q p'
p' p'
孔压系数 c:
UU的强度包线
非饱和粘土UU的强度包线