土的抗剪强度土力学

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1、第三章土的抗剪强度加拿大Transcona谷仓的地基事故在绪论中叙述的加拿大大型谷仓的严重事故，就是地基强度破坏的典型工程实例。其原因是当仓库满载时超过地基强度的极限荷载，从而引起地基整体滑动破坏。这是设计师的失误。平移滑动各种类型的滑坡或崩塌崩塌旋转滑动流滑土主要是由土颗粒组成的，土粒之间的联接强度远小于土粒本身的强度。因此，土在外荷载作用下的破坏现象，主要表现为土粒间的互相错动，导致土体之间相对滑动而出现剪切破坏。土的抗剪强度是土的重要力学性质之一。在工程实践中与土的抗剪强度有关的工程问题主要有三类：建筑物地基

2、和路基的承载力；挡土墙和地下结构的土压力；堤坝、基坑、路堑以及各类边坡的稳定性。在土木工程建设工作中，对于土体稳定性的计算分析而言，抗剪强度是其中最重要的计算参数。本章主要内容有土的强度理论、抗剪强度的主要测定方法、土的抗剪强度指标及其影响因素，并对孔隙压力系数和应力路径的概念和应用作简要介绍。要求：牢固掌握库仑公式和摩尔－库仑强度理论、土的抗剪强度指标的测定方法、掌握不同固结和排水条件下土的抗剪强度指标的意义及其应用，熟悉抗剪强度指标的影响因素，了解孔隙压力系数和应力路径的基本概念及应用，能利用抗剪强度的基本理论

3、和试验方法，解决实际工程中土的强度和稳定问题。问题1：土的强度指的是什么？问题2：土的强度如何表达？其参数是什么？问题3：土的强度参数如何获得？土的抗剪强度为了建立土的抗剪强度的概念，先来考察一静止物体与其下方粗糙平面之间的摩擦现象。当物体仅受到竖直力P作用时，接触面对物体的反力R竖直向上，此时物体没有滑动的趋势。PR如加上一个水平推力Q，物体就有滑动趋势。这时反力R与接触面的法向成某一角度。当水平推力逐渐增大，一旦达到接触面的摩擦力时，物体便处于即将滑动的状态。称为极限平衡状态。PRQFN水平推力再稍有增加，

4、物体就会产生滑动。从普通物理学中知道：两物体之间的摩擦力，取决于接触面上的法向压力N和接触面的粗糙程度。粗糙程度可用摩擦系数表示。土体内部的相对滑动，与上述概念有相似之处，即土中一点的抗剪强度与正应力有关。PRQFN问题1：土的强度指的是什么？土的强度就是指的土的抗剪强度。土的抗剪强度可以由室内剪切试验来确定。首先，在横截面积为A的土样上施加一竖向力P，使土样受到法向应力σ＝P/A，然后再对土样施加一水平力T，使土样受到剪切而破坏，此时土样的抗剪强度为τf=T/A。试验表明τf随σ增大而增大，τf与σ成直线关系。

5、土的抗剪强度库仑公式库仑于1776年根据对土体的剪切试验，提出了土体抗剪强度的表达式为：对无粘性土：对粘性土：式中问题2：土的强度如何表达？其参数是什么？这两个公式可分别用下面的图中曲线来表示：抗剪强度法向应力抗剪强度法向应力C无粘性土粘性土库仑公式由库仑公式可以看出：土的抗剪强度是由土的内摩擦阻力σtan及粘聚力c两部分组成。存在于土体内部的摩擦力来源于两方面：一是剪切面上颗粒与颗粒粗糙面产生的滑动摩擦阻力，二是由于颗粒之间的嵌入和联锁作用而产生的咬合力。粘聚力c是由于土粒之间的胶结作用、结合水膜以及水分子

6、引力作用等形成的。土的抗剪强度与金属、混凝土等材料一般所指的抗剪强度不同，它与剪切面上的法向应力成正比。即土的抗剪强度随剪切面上法向应力大小而变，而不是一个定值；土的强度由两个强度指标c、来表示。对同一土样，在同一种试验方法及试验条件下，其c、值是个常数。土体受剪面的三种状态及判断在力的作用下，会使土体受剪面上产生法向应力σ和剪应力τ。受剪面是否破坏，取决于该面上的剪应力τ与该面上的抗剪强度τf之间的大小关系。τ与τf相比较，有三种不同的情况，分别说明受剪面所处的三种不同状态：τ<τfτ=τfτ>τf例题：通过

7、试验已测得土体的抗剪强度指标＝30°,c=10kPa，该土体某一截面上作用有法向应力σ=300kPa，剪应力τ=160kPa，问该截面处于何种状态？当τ为多少时，截面将发生破坏？解：（1）已知σ=300kPa，＝30°,c=10kPa，则该截面的抗剪强度为τf=σtgφ+c=300tg30°+10=183.2kPa而现在截面实际所受的剪应力τ=160kPa<τf=183.2kPa，所以该截面处于稳定平衡状态。（2）当该截面上的剪应力τ超过抗剪强度τf时，即τ>τf=183.2kPa时，该截面发生破坏。在测出土的

8、抗剪强度指标后，可以在坐标中绘出库仑强度曲线。当土体中某受力面上的法向应力σ与剪应力τ已知时，可以分别以为σ横坐标，τ为纵坐标，在同一坐标系中绘出一点M(σ,τ)，M点与库仑强度曲线的相互位置可有三种关系，如图所示：利用库仑强度曲线，用图解法来判断土体受剪面所处的状态抗剪强度τ法向应力σCM点在曲线的下方，τ<τf，说明处于稳定平衡状态；M点恰好落在库仑强