清华大学土力学课件 第五章

使基坑旁办公室、 民工宿舍和仓库倒 塌，死3人，伤17人。
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§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与强度理论
二、工程中土体的破坏类型 1. 挡墙后土体破坏
滑裂面
挡土墙
基坑支护
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§5 土的抗剪强度 §5.1 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4月9日西藏易贡巨型滑坡
三、土的强度机理 2. 摩擦强度 tan
（2）咬合摩擦
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 土体中的颗粒重新排列，也会消耗能量
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§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与强度理论
5
§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与强度理论
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
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§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与强度理论
一、土的强度特点
1. 碎散性：强度不是颗粒矿物本身的强度，而是与颗粒 间相互作用有关—主要是抗剪强度（剪切破坏），包 括粘聚强度与摩擦强度；
6000
8000
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§5 土的抗剪强度 §5.1 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4月9日西藏易贡巨型滑坡 平面示意图
5520m
2210m
2264m
滑滑坡坡堆堆积积区体
2340m
2165m
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§5 土的抗剪强度 §5.1 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4月9日西藏易贡巨型滑坡
S
下盒
S T
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§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与强度理论
三、土的强度机理 1. 直剪试验
试验结果
σ = 300kPa
f ：土的抗剪强度 tan：摩擦强度－与成正比
c：粘聚强度－粘聚力
σ = 200kPa
σ = 100kPa S
抗剪强度指标 材料特性参数
库仑公式： 材料特性曲线
库仑公式
f c tan
三、土的强度机理
3、粘聚强度
粘聚强度机理
粘聚强度影响因素
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
--
+
--
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§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与强度理论
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
湖水每天上涨
50-60cm ?
天然坝 坝高90 m
滑坡堰塞湖 库容40亿方 2个月后处理
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§5 土的抗剪强度 §5.1 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
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§5 土的抗剪强度 §5.1 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
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§5 土的抗剪强度 §5.1 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
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§5 土的抗剪强度 §5.1 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
墙后土体破坏 各种类型的滑坡 地基的破坏
核心 强度理论
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§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与强度理论
土力学
第五章
1
第五章
土的抗剪强度
作业 5-1、5-3、5-4、5-5、 5-6、5-8、5-13、5-14
5-16（选做）
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§5 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 • 前面各章知识的综合运用
学习要点
• 理清应力、应变、体变、孔压、强度间的关系 • 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
2. 三相体系：三相承受与传递荷载—有效应力原理； 3. 天然性：土的强度的结构性与复杂性。
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§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与强度理论
二、工程中土体的破坏类型 1. 挡墙后土体破坏
美国某桥头挡土墙后土体破坏（2003年9月10日）
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§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与强度理论
二、工程中土体的破坏类型 1. 挡墙后土体破坏 广州京光广场基坑塌方
主要难点
• 正常固结粘性土的强度 • 不固结不排水剪的强度 • 强度指标的运用
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§5 土的抗剪强度
土工结构物或地基
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
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§5 土的抗剪强度
§5.1 土体破坏与强度理论 §5.2 抗剪强度测定试验 §5.3 应力路径与破坏主应力线 §5.4 抗剪强度指标 §5.5 砂土的振动液化
三、土的强度机理 2. 摩擦强度 tan
影响土的摩擦强度的主要因素：
• 粒径级配（d50, 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 • 颗粒的形状（颗粒的棱角与长宽比）
在其它条件相同时：
一般，对于粗粒土，颗粒的棱角可提高内摩擦角
• 密度（e,
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§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与强度理论
c： 粘聚力 c
：内摩擦角 O
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§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与强度理论
三、ຫໍສະໝຸດ Baidu的强度机理
2、摩擦强度 tan
（1）滑动摩擦
N
滑动摩擦
T
滑动时：T= Ntanφu
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
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§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与强度理论
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§5 土的抗剪强度 §5.1 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4月9日西藏易贡巨型滑坡 立面示意图
5530 高程（m）
坡高
3330 m
堆积体宽 约2500m
总方量 约3亿m3
4000
关西空港一期17倍
唐家山滑坡体15倍
2200 0
2000
4000 滑距（m）
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
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§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与强度理论
三、土的强度机理
1、直剪试验（库仑 1776）
试验方法
施加：正应力σ（=P/A）
施加：水平位移 S
量测：剪应力 （=T/A）
P
上盒
A
σ = 300kPa σ = 200kPa σ = 100kPa
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§5 土的抗剪强度 §5.1 土体破坏与强度理论