土力学第五章

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1、第五章土的抗剪强度5.1概述5.2土的抗剪强度理论5.3土的抗剪强度测定试验5.4应力路径和破坏主应力线5.5土的抗剪强度指标5.1概述αTNW砂坡的天然休止角砂坡的天然休止角与砂粒本身的颗粒强度无关，主要取决于沙粒在接触面的相互作用5.1概述土的基本性质土所受的应力状态土的强度指土体抵抗剪切破坏的能力（抗剪强度），主要表现为粘聚力和摩擦力抗剪强度5.2土的抗剪强度理论5.2.1直剪试验与库仑公式5.2.2土的抗剪强度机理5.2.3摩尔-库仑强度理论5.2.1直剪试验与库仑公式上盒下盒PSTA5.2.1直剪试验与库仑公式Oc有效抗剪强度公式5.2.1直剪

2、试验与库仑公式5.2.2土的抗剪强度机理黏聚强度摩擦强度1、摩擦强度滑动摩擦咬合摩擦内摩擦角φ内摩擦角104001相对密度粗粒、棱角状，不均匀细粒、圆球状、匀粒密度粒径级配颗粒形状矿物成分粗粒土内摩擦角影响因素：细粒土内摩擦角影响因素：滑动、咬合摩擦颗粒表面的吸引力5.2.2土的抗剪强度机理2、黏聚强度粘聚强度机理：静电引力（库仑力）范德华力颗粒间胶结假粘聚力（毛细力等）粘聚强度影响因素地质历史粘土颗粒矿物成分密度离子价与离子浓度5.2.2土的抗剪强度机理砂土为01、应力状态和摩尔圆压为正拉为负逆时针为正顺时针为负土力学中应力符号规定-+++5.2.3摩尔-库

3、仑强度理论Oz+zx-xzx213rp+-1大主应力：小主应力:圆心：半径：圆上一点：代表应力为（，）的那个面莫尔圆：代表一个土单元的所有应力状态(p,q)5.2.3摩尔-库仑强度理论2、极限平衡应力状态当土单元发生剪切破坏，即破坏面上剪应力达到抗剪强度时，称该土单元达到极限平衡状态τ<τf稳定状态τ=τf极限平衡状态τ>τf剪切破坏摩尔破坏包线（抗剪强度包线）5.2.3摩尔-库仑强度理论土的极限平衡条件摩尔应力圆与直线关系：相离稳定状态(弹性平衡)相切极限平衡状态摩尔破裂圆相割剪切破坏σ3σ12、极限平衡应力状态5.2.3摩尔-库仑

4、强度理论3、极限平衡条件和土体破坏的判断方法土的极限平衡方程5.2.3摩尔-库仑强度理论3、极限平衡条件和土体破坏的判断方法极限平衡条件的工程应用——判断土体是否破坏确定土单元体在任意面上的应力状态计算主应力σ1、σ3选用极限平衡条件判别土单元体是否发生剪切破坏5.2.3摩尔-库仑强度理论3、极限平衡条件和土体破坏的判断方法5.2.3摩尔-库仑强度理论极限平衡条件的工程应用——判断土体是否破坏（1）最大主应力比较法Oφc1f311已知σ1、σ3、c、φ结论：σ1>σ1f，剪切破坏3、极限平衡条件和土体破坏的判断方法5.2.3摩尔-库仑强度理论极限平

5、衡条件的工程应用——判断土体是否破坏（2）最小主应力比较法已知σ1、σ3、c、φOφc13f33结论：σ3<σ3f，剪切破坏3、极限平衡条件和土体破坏的判断方法5.2.3摩尔-库仑强度理论极限平衡条件的工程应用——判断土体是否破坏（3）内摩擦角比较法Oφcφm已知σ1、σ3、c、φ结论：视内摩擦角φm>φ，剪切破坏O4、剪切破坏面的位置5.2.3摩尔-库仑强度理论破裂面与最大主应力面夹角：α=45°+φ/2破裂面在最大剪应力作用面上吗，为什么？2Oc1f325.2.3摩尔-库仑强度理论5.2.3摩尔-库仑强度理论5.2.3摩尔-

6、库仑强度理论5.3土的抗剪强度的测定试验5.3.1直剪试验5.3.2三轴剪切试验5.3.3无侧限压缩试验5.3.4十字板剪切试验5.3.1直剪试验固结慢剪试验固结快剪试验快剪试验1、试验方法2、分类3、优缺点5.3.2三轴试验试样压力室压力水排水管阀门轴向加压杆有机玻璃罩橡皮膜透水石顶帽量测体变或孔压5.3.2三轴剪切试验围压阶段：给试样施加静水压力（围压）1=2=31、试样应力特点与试验方法特点：试样是轴对称应力状态。垂直应力z为大主应力；侧向应力相等2=3剪切阶段：通过活塞杆施加的是应力差Δ1=1-3固结与不固结排水与不排水5.3.2三轴

7、剪切试验固结排水（CD）试验固结不排水（CU）试验不固结不排水（UU）试验5.3.2三轴剪切试验2、强度包线的确定方法强度包线(1-)fc(1-)f11-31=15%分别作围压为100kPa、300kPa、500kPa的三轴试验，得到破坏时相应的破坏偏差应力（1-)f绘制三个破坏状态的应力莫尔圆，画出它们的公切线——强度包线，得到强度指标c与密砂松砂峰值强度残余强度5.3.2三轴剪切试验优点：1、应力状态和应力路径明确2、排水条件清楚，可控制3、破坏面不是人为固定的4、完整反映试样受力变形直至破坏的全过程缺点：设备相对复杂

8、，现场难以试验3、优点和缺点5.3.3