高等土力学-影响土强度的外部因素.ppt

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1、高等土力学课程报告报告人：王峰——影响土强度的外部因素影响土强度的外部因素围压3的影响中主应力的2影响主应力方向的影响—土强度的各向异性土的抗剪强度与加载速率的关系温度与土强度关系2一、围压3的影响莫尔－库仑破坏准则（b<1.0）图1-1非线性的强度包线或者33=0.1～7.8MPaSacramento河松砂在不同围压下三轴试验的1/3－及v－3间关系曲线。临界围压大约为200kPa松砂（a）图1-2松砂在不同围压下试验曲线43=0.1～13.7MPa,峰值强度应力比明显减小临界围压约1.7MPa高压下三轴试验破坏后，砂的

2、孔隙比e=0.37，小于最小孔隙比。密砂图1-35极低围压（3<10kPa)下，砂土应力应变和强度特性对于农机、航天、军工、沙漠地区交通等问题有时是很有意义的，因为在很低围压下，即使是很松的砂土也会因颗粒间咬合而产生剪胀性，所以这时对应的内摩擦角有所提高。但这种极低围压下的试验很难精确测定其参数。1.2极低围压对砂土强度的影响61.3高围压对粘土强度的影响在高围压下，粘土将发生很大的体积压缩，当它们孔隙比或饱和土的含水量减少到一定程度时，粘土颗粒相互靠近，颗粒间斥力将加大。当粘土颗粒表面只有三层水分子时，水将强烈地被粘土颗粒表面吸引，想要进

3、一步压缩，所需外力将相当大。因而在高围压下，粘土固结和剪切时体变很小，其应力应变曲线是硬化型的。其抗剪强度增强。7一、小结—围压对土强度影响[1]松砂土，随着围压的增大，抗剪强度小幅减小；[2]密砂土，随着围压的增大，抗剪强度明显减小；[3]高围压下砂土颗粒破碎，级配变化，抗剪强度上升；[4]极低围压下砂土发生剪胀，抗剪强度提升；[5]高围压下粘土颗粒靠近，相互作用力变大，强度提升。8二、中主应力的2影响中主应力对土的抗剪强度的影响对于不同的土及在不同条件下是不同的，但可以肯定的是随着中主应力的增加土的抗剪强度也增加。在常规三轴试验中σ2＝

4、σ3，因而测得的抗剪强度是最小的。表示中主应力与其他主应力关系主要用以下两个变量，毕肖甫参数b和洛德角两个变量。9二、中主应力的2影响b＝0对应常规三轴压缩试验；b＝1对应三轴伸长试验。当θ＝－30°对应b＝0，为常规三轴压缩试验应力状态；θ＝＋30°，b=1。10图2-1各种仪器进行的真三轴试验结果Ham河砂11中主应力增加将增加平均主应力从而使土有较多压密；在破坏时σ2方向的应力较大，增加了对土颗粒的约束和咬合作用。莫尔—库伦强度理论完全不计中主应力的影响，用常规三轴压缩试验确定的内摩擦角是偏于保守的。二、中主应力的2影响12正常固结

5、粘土图2-2粘土三轴试验的t与平面应变试验的p或12种原状粘土试验结果13密砂：4－9松砂：2－4高压下二者接近相同。不同围压下平面应变和三轴压缩的砂土内摩擦角比较图2-3不同围压下砂土14拉马穆茨（Ramamurthy）建议如下的经验公式计算内摩擦角：密砂松砂15二、小结—中主应力的影响[1]随着中主应力的增加土的抗剪强度也增加。常规三轴试验测得的抗剪强度偏小。[2]平面应变状态下土的抗剪强度明显高于常规三轴压缩试验情况。[3]随着围压增大，大于等于3MPa以后，平面应变压缩试验强度与三轴试验的强度差别就很小了。[4]常规三轴试

6、验结果偏于保守，但由于破坏及伴随的剪切带都发生在平面上，的影响是次要的，忽略这种影响往往是足够近似的，也是偏于安全的。16三、主应力方向的影响土的结构性造成土强度的明显的各向异性，亦即在不同主应力方向下土的抗剪强度不同。在地球重力场中，天然土的风化、堆积、搬运、沉积和固结过程中不可避免地受重力影响。这些颗粒的长轴由于重力而倾斜于平行地面方向沉积和排列。这种排列会引起土的强度表现出各向异性。土强度的各向异性173.1砂土强度的各向异性阻力较小阻力较大图3-1砂土颗粒排列C-DA-B183.1砂土强度的各向异性3撒砂砂土自下而上通入CO2饱

7、和-25冻结不同方向取样三轴试验图3-2砂土不同方向取样的强度试验1－3e=0.515天然沉积密实砂土193.1砂土强度的各向异性图3-3主应力方向对砂土强度的影响天然沉积密实砂土20图3-4砂土在π平面上的真三轴试验结果松砂土21图3-4表明在在＝0－60°时土的内摩擦角（或抗剪强度）最高；＝120－180°时最低。最大可差10°左右。这个图中的强度变化主要由两个因素引起：大主应力方向与中主应力的大小。综合两个因素可见，＝30°左右时，土的内摩擦角最高，达到35°，＝120°时，最低，只有24°。22直剪试验图3-5剪切方向与

8、抗剪强度3.2粘土的各向异性正常固结粘土23：剪切破坏面与水平方向的夹角；：试样轴向与水平方向夹角。土K0固结时的大主应力方向为竖直方向。图3-6不同粘土在三轴