土力学基础2015概要.ppt

概述 日本新泻1964年地震引起大面积液化 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。 概述 粘土地基上的某谷仓地基破坏 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。 抗剪强度的基本理论 一、库仑定律（剪切定律）P117 1776年，库仑根据砂土剪切试验 ?f =? tan? 砂土 ?f =c+? tan? 粘土 c ? ? 库仑定律：土的抗剪强度是剪切面上的法向总应力? 的线性函数 c:土的粘聚力 ?:土的内摩擦角 ? ?f ? ?f 库仑定律说明：（1）土的抗剪强度由土的 内摩擦力?tg?和内聚力c两部分组成； （2）内摩擦力与剪切面上的法向应力成正 比，其比值为土的内摩擦系数tg?； （3）表征抗剪强度指标：土的内摩擦角φ 和内聚力c。 抗剪强度的基本理论 二、总应力法和有效应力法 土的抗剪强度的 有效应力指标c?, ?? ? = c? + ?? tg?? ??= ?-u 符合土的破坏机理，但有时孔隙水压力u无法确定 土的抗剪强度的 总应力指标c, ? ? = c + ? tg? 便于应用,但u不能产生抗剪强度，不符合强度机理，应用时要符合工程条件 强度指标 抗剪强度 简单评价 抗剪强度的基本理论 二、总应力法和有效应力法 ?? ?(?’) ? c c? ? ?f ?f? 超固结粘土的总应力与有效应力强度包线(P118) u(-) u(+) 总应力 有效应力 抗剪强度的基本理论 三、莫尔～库仑破坏标准 莫尔～库仑破坏理论：以库仑公式 作为抗剪强度公式。根据剪应力是否达到抗剪强度 （τ＝τf）作为破坏标准的理论就称为莫尔～库仑破坏理论。 莫尔～库仑破坏准则（标准）：研究莫尔～库仑破坏理论如何直接用主 应力表示，这就是莫尔～库仑破坏准则，也称土的极限平衡条件。 抗剪强度的基本理论 三、莫尔～库仑破坏标准 应力圆与强度线相离： ? ? 强度线 应力圆与强度线相切： 应力圆与强度线相割： 极限应力圆 σ1σ1f 弹性平衡状态 σ1=σ1f 极限平衡状态 σ1σ1f 破坏状态 抗剪强度的基本理论 四、抗剪强度的试验方法(P121) 按排水条件分 快剪（不排水剪）：这种试验方法要求在剪切过程 中土的含水量不变，因此，无论加垂直压力或水平剪力， 都必须迅速进行，不让孔隙水排出。 适用范围：加荷速率快，排水条件差 固结快剪（固结不排水剪）：试样在垂直压力下排水固结 稳定后，迅速施加水平剪力，以保持土样的含水量在剪切 前后基本不变。 试用范围：一般建筑物地基的稳定性，施工期间具有一定 的固结作用。 慢剪（排水剪）：土样的上、下两面均为透水石，以利排 水，土样在垂直压力作用下，待充分排水固结达稳定后， 再缓慢施加水平剪力，使剪力作用也充分排水固结，直至 土样破坏。 适用范围：加荷速率慢，排水条件好，施工期长， 抗剪强度的基本理论 四、抗剪强度的试验方法 按试验仪器分 直接剪切试验 优点：仪器构造简单，操作方便 缺点：（1）剪切面不一定是试样抗剪能力最弱的面； （2）剪切面上的应力分布不均匀，而且受剪 切面面积愈来愈小； （3）不能严格控制排水条件，测不出剪切过 程中孔隙水压力的变化。 三轴剪切试验 优点：（1）试验中能严格控制试样排水条件及测定 孔隙水压力的变化；（2）剪切面不固定；（3）应力 状态比较明确；（4）除抗剪强度外，尚能测定其它 指标。 缺点：（1）操作复杂；（2）所需试样较多；（3）主 应力方向固定不变，而且是再令的轴对称情况下进行的， 与实际情况尚不能完全符合。 抗剪强度的基本理论 四、抗剪强度的试验方法 按控制方法分 应变控制式 应力控制式 抗剪强度的基本理论 四、抗剪强度的试验方法 1.直接剪切试验(P121) 试验仪器：直剪仪（应力控制式，应变控制式） 抗剪强度的基本理论 四、抗剪强度的试验方法 1.直接剪切试验 抗剪强度的基本理论 四、抗剪强度的试验方法 1.直接剪切试验 抗剪强度的基本理论 四、抗剪强度的试验方法 剪前施加在试样顶面上的竖向压力为剪破面上的法向应力?，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 4mm a b 剪切位移△l (0.01mm) 剪应力?（kPa) 1 2 1.直接剪切试验 抗剪强度的基本理论 四、抗剪强度的试验方法 在不同的垂直压力?下进行剪切试验，得相应的抗剪强度τf，绘制τf -? 曲线，得该土的抗剪强度包线 1.直接剪切试验 抗剪强度的基本理论 四、抗剪强度的试验方法 2.三轴剪切试验 应变控制式三轴仪