土的抗剪强度昆明冶金高等专科学校.ppt

土力学与地基基础 昆明冶金高等专科学校 冶矿学院 地质教研室 主 讲人: 王 雅 丽 刘玉英 第四章　土的抗剪强度与地基承载力 第一节　土的抗剪强度与极限平衡理论 第二节　土的剪切试验 第三节　地基的临塑荷载和临塑荷载 第四节　地基的极限承载力 第一节　土的抗剪强度与极限平衡理论 一、 概述 土的强度是指一部分土体相对于另一部分土体滑动时的抵抗力，实质上就是土体与土体之间的摩擦力。 土的抗剪强度，首先决定于它本身的性质，即土的组成，土的状态和土的结构，这些性质又与它形成的环境和应力历史等因素有关；其次还决定于它当前所受的应力状态。 第一节　土的抗剪强度与极限平衡理论 2、试验原理 4、直剪试验优缺点  整体剪切破坏 特征：随基础上荷载的逐渐增加，P-S曲线有明显的直线段、曲线段与陡降段；破坏从基础边缘开始，滑动面贯通到地表，基础两侧的地面有明显隆起；破坏时基础急剧下沉或向一边倾倒。 局部剪切破坏 特征：P-S曲线一开始就呈现出非线性的变化，并且当达到破坏时，均无明显地出现转折现象；地基破坏也是从基础边缘开始，但滑动面未延伸到地表，而是终止在地基土内部某一位置；基础两侧的地面有微微隆起，呈现破坏特征，然而剪切破坏区仅被限制在地基内部的某一区域，而不能形成延伸至地面的连续滑动面；基础一般不会发生倒塌或倾斜破坏。 冲剪破坏 特征：冲剪破坏一般发生在基础刚度很大且地基土十分软弱的情况下。基础发生垂直剪切破坏，地基内部不形成连续的滑动面；基础两侧土体没有隆起现象，往往随基础的“切入”微微下沉；基础破坏时只伴随过大的沉降，没有倾斜的发生。基础随荷载增加连续刺入，最后因基础侧面附近土的竖直剪切而破坏。 二．地基承载力 1．概念 地基的临界荷载：指地基中将要出现但未出现塑性区，地基土所承受的基底压力。 在条形基础均匀荷载的情况下： 若Zmax≤塑性开展深度的容许值[z]，则地基是稳定的；否则，地基是不稳定的。 当Zmax=0时，表示地基中即将出现塑性区，相应的荷载为临塑荷载Pcr， 第四节　地基的极限承载力 一、普朗特公式 1、假定： 1）地基土为无质量介质，而只有cφ值的材料； 2）基础底面是光滑的，无摩擦力； 3）荷载为无限长的条形荷载，当基础有埋深d时，基础底面以上的两侧土体可用当量均匀荷载q=rd代替 2、基本公式： Pu=rdNq+cNc (4.28) Pu-地基极限荷载；r-基础两侧土的重度；d-基础的埋置深度；Nq\Nc-承载力系数，是土的内摩擦角的函数。 二、太沙基公式 太沙基在普朗特公式的基础上作了一定的修正： 1、假定 1）基础底面是粗糙的，即它与土之间存在摩擦力。 2）地基土是有质量的，但忽略地基土重度对滑裂面形状的影响； 3）不考虑基底以上基础两侧土的抗剪强度的影响，基础底面以上两侧土体用均布荷载代替。 2、公式 Pu=1/2rbNr+cNc+qNq (4.31) Pu-地基极限荷载；q-基础底面以上基础两侧荷载，q=rd；C-土的粘聚力，b、d-分别为基底的宽度和埋置深度；Nq\Nc、NR-承载力系数，是土的内摩擦角的函数。 例：某路堤，已知路堤土性质：r1=18.8kN/m3,C1=33.4KPa，φ1=20°.地基土（饱和粘土）性质：r2=15.7kN/m3,土的不排水抗剪强度指标为Cu=22KPa，φu=0，土的固结排水抗剪强度指标为cd=4KPa，φd=22°检算路堤下地基承载力是否满足。采用太沙基公式计算地基极限承载（安全系数K=3）。计算时要求按下述两种施工情况进行分析： 1）路堤填土填筑速度很快，它比荷载在地基中引进的超孔隙水压力的消散速率更快； 2）路堤填土施工速度很慢，地基土中不引起超孔隙水压力。 解：为计算方便，将梯形断面路堤折算成等面积和等高度的矩形断面，求得其折算路堤宽度B=27m，地基的浮r’=r2-9.81=15.7-9.81=5.9KN/m3。 用太沙基公式：Pu=1/2rbNr+cNc+qNq 1）第一种情况：φu=0，由表4.6查得承载力系数为： Nc=5.7 Nq=1.00 NR=0 已知r’=5.9KN/m3, Cu=22KPa，D=0,q=rD=0，B=27m，代入上式， Pu=1/2*5.9*27*0+0*1+22*5.7=125.4kPa 路堤填土压力p=r1H=18.8*8=150.4KPa 地基承载力安全系数K=Pu/P=125.4/150