第5章 土的抗剪强度

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1、第五章土的抗剪强度概述土的抗剪强度理论土的抗剪强度试验三轴压缩试验中的孔隙压力系数饱和黏性土的抗剪强度无黏性土的抗剪强度关于土的抗剪强度影响因素的讨论应力路径在强度问题中的应用5.1概述土体在外荷载作用下，土中将产生剪应力和剪切变形。土体相应地也具有抵抗剪应力的潜在能力，即抗剪力，它相应于剪应力的增加而逐渐发挥。当土的抗剪能力达到极限时，此时的极限值称为土的抗剪强度。抗剪强度也可定义为土体抵抗剪切破坏的最大能力。土的破坏形式通常都是剪切破坏。土的剪切破坏和抗剪强度土的抗剪强度理论和准则研究土在应力作用下发生破坏的规律地基承载力问题边坡稳定

2、问题挡土墙稳定问题土的抗剪强度理论或准则研究土在应力作用下发生破坏规律的理论土的抗剪强度指标土的抗剪强度理论或准则中所包含的与土性等因素有关的待定参量土的抗剪强度指标的确定土的抗剪强度指标通过室内和现场试验确定。主要方法有：室内试验：直剪、三轴压缩试验、无测限抗压强度试验现场试验：十字板剪切试验、现场大型直剪试验影响土抗剪强度指标的因素土的种类土样的天然结构是否被扰动应力状态和应力历史排水条件（室内试验时的一个需要考虑的最重要影响因素）室内直剪仪室内直剪仪三轴仪三轴仪无恻限压缩仪抗剪强度理论的发展（1）经典强度理论(Mohr-Coul

3、omb强度理论)CharlesAugustindeCoulomb(1736-1806)ChristianOttoMohr(1835-1918)本科只介绍的部分抗剪强度理论的发展（2）现代强度理论(考虑了中间主应力效应的强度理论)Lade-Duncan强度准则Matsuoka-Nakai（SMP）强度准则俞茂宏双剪应力强度准则Drucker-Prager强度准则其它准则高等土力学内容—土的内摩擦角(度），本质是土粒间的滑动摩擦以及凹凸面间的镶嵌作用所产生的摩擦力。与土粒表面的粗糙度、土的密实性、土的颗粒级配等有关。0100200300400砂

4、土1、砂土—剪切滑动面上的法向总应力（kPa)—土的抗剪强度(kPa)破坏线5.1.1库仑公式及抗剪强度指标一、总应力表示法：以总应力表示剪切面上的法向应力。剪切滑动面黏性土c2、黏性土C—土的黏聚力（或内聚力）（kPa)，是由于黏土颗粒之间的胶结作用和静电引力效应等因素引起的。破坏线5.1.1库仑公式及抗剪强度指标—土的有效内摩擦角(度）2、黏性土—土的有效黏聚力（或内聚力）（kPa)1、砂土—剪切滑动面上的法向有效应力（kPa)—土的抗剪强度(kPa)说明：总应力法与有效应力法二者的计算结果稍有不同，总应力法方便适用，而若能准确地求出有

5、效应力，有效应力法从道理上更合理。二、有效应力表示法：以有效应力表示剪切面上的法向应力。.土的抗剪强度的构成1．粘性土的抗剪强度由土的内摩擦力tan和内聚力c两部分组成。而无粘性土的抗剪强度由内摩擦力构成。（1）内摩擦力包括土粒之间的表面摩擦力和由于土粒之间的连锁作用而产生的咬合力。咬合力是当土体相对滑动时，将嵌在其它颗粒之间的土粒拔出所需的力，土越密实，连锁作用越强。土粒表面越粗糙，棱角越多，密实度越大，则土的内摩擦系数大；内摩擦角主要取决于土粒表面的粗糙程度和土粒交错排列的情况；（2）粘聚力包括有原始粘聚力、固化粘聚力及毛细粘聚力

6、。原始粘聚力：由于土粒间水膜受到相邻土粒之间的电分子引力而形成的，可以恢复其中的一部分或全部。固化粘聚力：由于土中化合物的胶结作用而形成的，不能恢复。毛细粘聚力：由于毛细压力所引起的，一般可忽略不计。N2.2．土的抗剪强度影响因素【注意】：c和是决定土的抗剪强度的两个重要指标，对某一土体来说，c和并不是常数，c和的大小随试验方法、固结程度、土样的排水条件等不同而有较大的差异。5.1.2莫尔-库仑强度理论及极限平衡条件莫尔的贡献1、系统提出了脆性材料的剪切破坏机理：当体内任一平面上的剪应力等于材料的抗剪强度时该点就发生破坏。2、发展了库

7、仑抗剪强度表达式，认为抗剪强度是破坏面上法向应力的函数。该函数在τf-σ坐标中是一条曲线，称为莫尔包络线。理论和实践证明，在应力不高情况下，土的莫尔包络线近似一条直线，可用库仑公式表达式。由库仑公式表示莫尔包线的强度理论称为莫尔-库仑强度理论ss1fs3f2(t,s)s2c2t3、提出了用莫尔应力圆分析材料是否发生剪切破坏的分析方法。s2s2s1s1s3s3几个重要结论：（1）当最大应力莫尔圆与土体相切时，土体达到强度极限；（2）破坏面沿中间主应力方向；（2）中间主应力对土体强度和破坏无影响。1、土中任意一点的应力状态mnds由静

8、力平衡条件求得5.1.2莫尔-库仑强度理论及极限平衡条件2、莫尔应力圆半径：圆心：莫尔圆上的点A坐标A摩尔圆上各点的坐标表示了该点在相应面上的正应力和剪应力正应力：压为正，拉为负