土的力学性质ppt课件.ppt

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1、七土的力学性质土的压缩性土的抗剪性先例上海市展览馆比萨斜塔Transcona谷仓地基上海展览馆650mme=1.8,w=60%Es=1.45MPa521mm比萨斜塔Transcona谷仓地基建筑物基础与地基相互作用可能出现的工程地质问题1强度问题（剪切破坏、承载力问题）2变形问题（过度沉陷、不均匀沉陷）3倾覆、滑移问题（水平力、近水平力作用）决定因素1.地基土本身的力学性质2.建筑物、地基对土体的作用力地基土变形的三个阶段压密变形阶段局部剪切阶段整体破坏阶段压密变形阶段OaOp（kPa）aS（mm）基础地面ps局部剪切阶段abOp（kPa）abS（mm）基础地面pp整体

2、破坏阶段bcOp（kPa）abcS（mm）基础地面p两种不同性质的变形压密变形——计算地基的压缩变形量，即地基沉降量剪切变形（剪切破坏）——土体强度和稳定性问题两种研究途径将土体变形和强度分开研究——简化估算法将土体变形和强度统一研究——严格分析法——建立在土体本构关系研究的基础上本构关系应力应变关系的数学表达式（一）土的压缩性定义：土的压缩性是指在压力作用下体积压缩变小的性能压缩变形的本质土的三相组成决定了土的压缩变形由三部分组成土粒本身的压缩变形孔隙中水和气的压缩变形孔隙中水和气被挤出，土颗粒相互靠拢，孔隙体积缩小土的压缩主要原因是由于孔隙中水和气被挤出，土颗粒相互

3、靠拢，致使孔隙体积减小而引起的。压力作用下作为三相组成的土各相之间的力是怎样分担的？怎样转化的？思考一下饱和土受力模型1、有效应力原理su受力平衡方程设s为颗粒间的接触应力，颗粒间的接触面积为Fsuw为孔隙水压力，水的面积Fw=F-Fs则有：F=sFs+uw（F-Fs）F=1设一般情况下Fs/F=0.01-0.03则有=’+uuF=1=’+u饱和土的有效应力原理（Terzaghi，1920）—总应力’—有效应力u—孔隙水压力uF=1’uF=1’—有效应力受压时，使土粒间发生位移受剪时，全部剪应力由粒间应力造成的摩擦作用来承受’对土的

4、位移和变形是有效的或者说起控制作用1u—孔隙水压力由孔隙水承担和传递的那部分压力。为静水压力—不引起颗粒的位移，不能承受剪应力不直接引起土体变形和强度变化，故又称中性压力。由泰沙基在1920年提出的这一表面上很简单的概念，标志着从理性上认识许多土力学现象的开始。Terzaghi，1936：所有可测得的应力变化效应，例如压缩形变以及抗剪强度的变化，无一不是由于有效应力变化所引起的……=’+u饱和土的有效应力原理的完整表述：（1）土的有效应力等于总应力减去孔隙水压力；（2）土的有效应力控制了土的变形和强度性能。=’+u=’+u3hh’2h=01’=0，’=0

5、，’=u=u=0u=0饱和土的力学模型用有效应力原理解释土体承受和传递附加应力几个基本概念饱和土压缩变形过程的实质是超静孔隙水压力随着水的渗流排出而逐渐消散和有效应力逐渐增长的过程，即超静孔隙水压力向有效应力转移的过程。超静孔隙水压力：由附加应力作用引起的孔隙水压力超出静水压力水头，称为超静孔隙水压力。土的渗透固结：这种由孔隙水的渗流而引起的压缩过程。非饱和土的有效应力原理2.土的压缩性与变形指标1）室内压缩试验与压缩定律2）压缩模量、变形模量3）体积压缩系数4）侧压力系数、泊松比1）室内压缩试验与压缩定律P1,.1）室内压缩试验与压缩定律p21.室内压缩试验与压

6、缩定律p3,…...h可以测量高度的变化，如何转变成孔隙比的变化VsoVvoF=1Vs1Vv1F=1h0h1h加压前e0加压后e1一般地，p1，p2，p3，…h1，h2，h3，…e1，e2，e3，...ee1e2p1p2pa称为压缩系数（coefficienntofcompression），单位1/KPa，或1/MPa压缩定律在压力不大的情况下，孔隙比的变化与压力的变化成正比。3.压缩模量、变形模量压缩模量（有侧限）变形模量（无侧限）4.体积压缩系数土压缩时竖向应变增量与竖向应力增量之比，5.侧压力系数、泊松比泊松比——无侧限条件下，侧向膨胀应变与竖向压缩应变

7、之比侧压力系数——侧限条件下侧向压力与竖向压力之比（二）土的抗剪性材料的强度理论最大正应力理论最大正应变理论最大拉应力理论最大剪应力理论最大剪应力理论认为，材料破坏的原因是材料中的最大剪应力造成的试验和观察表明岩体、混凝土、土体的破坏主要是剪切破坏。在最大剪应力理论的基础上发展了符合土体破坏的莫尔—库仑强度理论大地的局部化开裂多之形雁形锯齿形桥梁支敦中出现的局部化剪切破坏岩土工程材料中的局部化现象实验室发现的剪胀带和剪缩带（Lin,2002），花岗岩粘土的拉伸和压缩试验与局部化条带（Desrues&Chambon,2002）左：拉伸右：压