土的抗剪强中国矿大北京单院长土力学学习教案

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1、土的抗剪强土的抗剪强 中国矿大北京中国矿大北京(bi jn)单院长单院长土力学土力学第一页，共66页。剪强度指标。(教材(jioci)5.1 ，5.3.2 ，5.3.3)第1页/共66页第二页，共66页。第2页/共66页第三页，共66页。二、莫尔理论(lln)ff = f ( )图5-1 莫尔包络线l如果材料(cilio)中某点的应力圆位于包线之下，表明该点安全；如果某点的应力圆与莫尔包线相切，表明该点处于极限平衡状态；如果应力圆与莫尔包线相交，说明该点已经破坏。第3页/共66页第四页，共66页。第4页/共66页第五页，共66页。三、莫尔库伦强度(qingd)理论第5页/共66页第六页，共66

2、页。四、主应力表示的莫尔库伦准则(zhnz)（极限平衡条件）图5-2 土体中某点极限平衡(pnghng)时的摩尔圆第6页/共66页第七页，共66页。45o + / 23f1f 图5-3 土中的共轭 破裂(pli)面第7页/共66页第八页，共66页。sin1cos2sin1sin131c)245tan(2)245(tan231c)245tan(2)245(tan213c（5-6）（5-7）第8页/共66页第九页，共66页。22第9页/共66页第十页，共66页。图5-4第10页/共66页第十一页，共66页。22xx22=()22103.8+49.9103.849.9=()5122=76.8557.

3、68zz13 第11页/共66页第十二页，共66页。zx51tg2 =-26.952zx第12页/共66页第十三页，共66页。第13页/共66页第十四页，共66页。第14页/共66页第十五页，共66页。3cu= 0 3u3 1 - 3u1 3c + 1 3c + 3 uu = u3 + u1(0 ) (1) (2 ) (3 )图5-4 应力增量(zn lin)引起的孔压变化第15页/共66页第十六页，共66页。sf11CCn应通过三轴试验确定部分饱和土干土饱和土， 0,1 10 0 ,f , 0 1.0 , 0f %,100 BrSBCrSBCrS孔压系数(xsh)B与土的饱和度密切相关。第1

4、6页/共66页第十七页，共66页。 1131( )3uB 第17页/共66页第十八页，共66页。第18页/共66页第十九页，共66页。第19页/共66页第二十页，共66页。度的比值称为剪应力水平。第20页/共66页第二十一页，共66页。图5-5 应力(yngl)路径的概念第21页/共66页第二十二页，共66页。*第22页/共66页第二十三页，共66页。，减少减少3 。图5-6 没有孔隙水压力(yl)时的 几种典型应力路径 p0= 3 = c p(p)q(q)第23页/共66页第二十四页，共66页。q p 450p0图5-7 饱和(boh)土样在不排水条件下的几种典型应力路径有效应力路径(ljn

5、g)也是45的斜线， 如右图直线所示。第24页/共66页第二十五页，共66页。第25页/共66页第二十六页，共66页。第26页/共66页第二十七页，共66页。三、破坏(phui)主应力线及其与破坏(phui)包线的关系第27页/共66页第二十八页，共66页。q(q )aKf 线450p (p )图5-8 三轴固结排水剪切的应力(yngl)路径与破坏主应力(yngl)线Kf第28页/共66页第二十九页，共66页。q(q ) K f 线Kf 线aa450450p(p)图5-9 正常(zhngchng)固结土的应力路径和破坏主应力线第29页/共66页第三十页，共66页。q (q ) K f 线Kf

6、线 aa 450450p(p)强超固结( ji) 弱超固结( ji)图5-10 超固结( ji)土的应力路径和破坏主应力线第30页/共66页第三十一页，共66页。q f 线K f 线BCc a p (p )O O 3 A 1 图5-11 破坏(phui)主应力线与莫尔包线的关系第31页/共66页第三十二页，共66页。 tan tan ca sin cos tan acc第32页/共66页第三十三页，共66页。第33页/共66页第三十四页，共66页。q q (kPa) Kf Kf uf = 70.4 TSP T 200E220ESP0200 400 600 p (kPa)p = 388.4图5-

7、12 例5-2图p0第34页/共66页第三十五页，共66页。第35页/共66页第三十六页，共66页。第36页/共66页第三十七页，共66页。第37页/共66页第三十八页，共66页。第38页/共66页第三十九页，共66页。1- 3 密砂- 1松砂1vv密砂松砂(1- 3 )- 1- 1v体积一直不断缩小，密度(md)不断增加，偏差应力也不断增加，最终也将趋于稳定值。第39页/共66页第四十页，共66页。第40页/共66页第四十一页，共66页。2. 不排水剪切情况不排水剪切情况右图是不排水试验典型右图是不排水试验典型的应力的应力-应变关系曲应变关系曲线。线。土的一个基本特性就是土的一个基本特性就是

8、在受剪时不仅产生在受剪时不仅产生形状的改变，还要形状的改变，还要产生体积的改变，产生体积的改变，就是所谓就是所谓(suwi)的剪胀性。但在不的剪胀性。但在不排水剪切中，密实排水剪切中，密实砂土的体积膨胀趋砂土的体积膨胀趋势受到了限制，土势受到了限制，土中只有产生负的孔中只有产生负的孔隙水压力，使作用隙水压力，使作用于骨架上的有效应于骨架上的有效应力增加，才能使土力增加，才能使土体不会膨胀。体不会膨胀。*图5-13 不排水试验典型的应力-应变(yngbin)- 孔压关系曲线第41页/共66页第四十二页，共66页。第42页/共66页第四十三页，共66页。第43页/共66页第四十四页，共66页。第4

9、4页/共66页第四十五页，共66页。第45页/共66页第四十六页，共66页。图5-14 饱和土的不固结( ji)不排水莫尔强度包线l由于强度包线平行于轴，所以内摩擦角u = 0，粘聚力cu = (1 - 3 )/2 =常数。cu称为(chn wi)不排水强度，其大小决定于先期固结压力p c，pc，e，cu。 第46页/共66页第四十七页，共66页。第47页/共66页第四十八页，共66页。第48页/共66页第四十九页，共66页。第49页/共66页第五十页，共66页。第50页/共66页第五十一页，共66页。粘聚强度(qingd)d摩檫强度(qingd)O图5-15 正常固结状态土的强度包线第51页

10、/共66页第五十二页，共66页。图5-16 天然(tinrn)土的固结排水抗剪强度包线第52页/共66页第五十三页，共66页。第53页/共66页第五十四页，共66页。第54页/共66页第五十五页，共66页。第55页/共66页第五十六页，共66页。图5-17 正常(zhngchng)固结土的固结不排水强度包线第56页/共66页第五十七页，共66页。图5-18 天然土的固结( ji)不排水莫尔破坏包线 第57页/共66页第五十八页，共66页。图5-19 天然(tinrn)土的固结不排水莫尔破坏包线第58页/共66页第五十九页，共66页。第59页/共66页第六十页，共66页。第60页/共66页第六十

11、一页，共66页。第61页/共66页第六十二页，共66页。加载排水特点指 标包线特征应 用三 轴不固结不排水UU加3时不固结加1-3不排水cu u = 0施工速度快，土层透水性小，排水条件差固结排水CD加3时固结加1 - 3排水c d , dcd c ,d 施工速度较慢，土层透水性不小，排水条件良好固结不排水CU加3时固结加-3时不排水c cu , cu测u后，可计算c, 处于以上两种情况之间，如正常使用期间建筑物突然受载直 剪快 剪 v下不固结快加载c q , q不能用于渗透系数大的粗粒土施工速度快，土层透水性小，排水条件差慢 剪 v下固结慢加载c s , scs略大于c ,s略大于 施工速度较慢，土层透水性不小，排水条件良好固结快剪 v下固结快加载ccq , cq无法确定c, 处于以上两种情况之间，如正常使用期间建筑物突然受载第62页/共66页第六十三页，共66页。第63页/共66页第六十四页，共66页。达方法，并能应用该原理来达方法，并能应用该原理来判断判断(pndun)土体在各种应土体在各种应力状态下是否会破坏。力状态下是否会破坏。第64页/共66页第六十五页，共66页。第65页/共66页第六十六页，共66页。