高等土力学-影响土强度的外部条件浅析.ppt

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 三轴试样端部约束 膜约束 压力室内的静水压力 加载杆的摩擦力 试样自重 制样 施加的负孔压 －使试验的精度很难保证 3.3.2 中主应力的?2影响 减载的泊松比小于加载 ?y=?(?z + ?x) ?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 3.4.3 主应力方向的影响——土强度的各向异性 3.4.3 主应力方向的影响——土强度的各向异性 3.4.3 主应力方向的影响——土强度的各向异性 颗粒排列与作用力：分散结构与絮凝结构 固结历史：超固结与正常固结：???k0?? 土质 埋深 （1）应力路径对于砂土的有效应力强度指标一般影响不大。 （2）对于黏土，只要没有太大的应力反复，其有效应力强度指标受应力路径影响不大。 （3）但由于不同应力路径下不排水情况下的超静孔隙水压力不同，所以土的不排水及固结不排水强度指标是受应力路径影响的。 3.4.4 土的抗剪强度与加载速率的关系——时间的影响 1. 瞬时加载下土的动强度 2. 土的蠕变强度 3. 土的时效性——拟似超固结土 1. 瞬时加载下土的动强度 （1）在冲击荷载下，土的强度一般有所提高，这可能与土的破坏需要一定能量有关。 （2）对于饱和土，控制土强度的是加载速率，产生的超静孔隙水压力是否消散。 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。 次压缩系数C? 3. 土的时效性——拟似超固结土（Quasi-over consolidation） （1）正常固结土。 （2）主固结已经完成。但如果此压力长时间继续 施加，由于土的流变性而发生的次固结会使它继 续压缩变密，从而使粘土颗粒间进一步接近使粒 间力加强和胶结材料凝固。 （3）在成千上万年的有效应力作用下，次固结使 这种正常固结的老粘土表现为类似超固结土的特 性。 （4）拟似超固结土”QOC（Quasi-over consolidation）。 3.4.5 温度与土强度关系 在较高温度下，水的黏滞性变小，渗透系数增加， （1）从而在高温下固结的饱和黏土的孔隙比减小, 土的密度也越高,强度也会提高。 （2）在不排水情况下剪切时，较高的剪切温度可能产生较高超静孔隙水压力，减少土的有效应力，从而使土的抗剪强度下降。 图3－48 不同黏土的蠕变强度 6种原状粘土，无侧限抗压强度qu e lgt 时间 图5－3 次压缩系数 Pcq相当于先期固结压力，性质接近与超固结土: （p0-e?0)=(Pcq- e?0) 10000年，Q3, 老粘土。 图3－49 不同固结时间的压缩试验曲线 （1）峰值强度提高。 （2）残余强度接近相同正常固结土。 （3） K0变小。 图3－50 不同固结历时的固结不排水试验有效应力路径 荷载停顿 图3－51 荷载停顿与应力应变曲线 剪切温度Ts 固结温度Tc 图3－52 固结不排水试验中温度对强度的影响 * * 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)： （b1.0） 图3－29 非线性的强度包线 ? ? ?f与?n间的单值函数关系： Sacramento河松砂在不同围压下三轴试验的?1/?3－?及?v－?3间关系曲线。 ?3=0.1～13.7MPa 临界围压大约为200kPa 固结后孔隙比 ec＝0.87,Dr=0.38 松砂 图3－30 松砂在不同围压下试验曲线 （a） （b） ?3=0.1～13.7MPa , ec=0.61, Dr=100% ?3=13.7MPa高围压下三轴试验破坏后，砂的孔隙比e=0.37，明显小于初始孔隙比0.61。 密砂 图3－31密砂 （a） （b） 临界围压为20MPa左右。 ??＝7.5?。 极低围压（ ?310kPa) 下砂土的三轴试验强度: 根据莫尔－库仑强度理论，土的抗剪强度与中主应力?2无关。 图3－32 各种仪器进行的真三轴试验结果 Ham河砂