第5章 土的抗剪强度与地基承载力ppt课件.ppt

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1、第五章土的抗剪强度与地基承载力§5.2土的抗剪强度测定方法§5.3土的抗剪强度理论§5.4不同固结和排水条件下土的抗剪强度§5.6浅基础地基的临塑荷载和塑性荷载§5.7地基破坏模式与极限承载力主要内容工程中的强度问题土的抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力§5.1概述坑壁支护土的重要力学性质指标Transcona谷仓加拿大Transcona谷仓，南北长59.44m，东西宽23.47m，高31.00m。基础为钢筋混凝土筏板基础，厚61cm，埋深3.66m。谷仓1911年动工，1913年秋完成。谷仓自重20000t，相当于装满谷物后总重的42.5%。1913年9月

2、装谷物，至31822m3时，发现谷仓1小时内竖向沉降达30.5cm，并向西倾斜，24小时后倾倒，西侧下陷7.32m，东侧抬高1.52m，倾斜27o。地基虽破坏，但钢筋混凝土筒仓却安然无恙，后用388个50T千斤顶纠正后继续使用，但位置较原先下降4m。事故的原因是：设计时未对谷仓地基承载力进行调查研究，而采用了邻近建筑地基352kPa的承载力，事后1952年的勘察试验与计算表明，该地基的实际承载力为193.8～276.6kPa，远小于谷仓地基破坏时329.4kPa的地基压力，地基因超载而发生强度破坏。Fargo装运谷仓Fargo装运谷仓位于美国北达科他州，共10

3、个筒仓。1955年6月因地基破坏而倒塌。2500t容量筒仓的地基破坏土中所示为加拿大某农场容量为2500t的饲料筒仓，建于粘土地基。在首次使用时，由于装填过快，地基土层无法充分固结，致使地基发生破坏。外荷使土中产生剪应力xz剪切变形工程实践和室内试验都证实：剪切破坏是土体强度破坏的重要特征土坡稳定性地基承载力土压力土的强度是理论基础§5.2土的抗剪强度测定方法§5.2.1直接剪切试验试验仪器：直剪仪（应力控制式，应变控制式）在法向应力作用下，剪应力与剪切位移关系曲线：4mmab剪切位移△l(0.01mm)剪应力（kPa)12应变软化应变硬化根据曲线得到该

4、作用下，土的抗剪强度：1）作为抗剪强度τf曲线峰值应变软化硬黏土密实砂2）4mm抗剪强度τf曲线无峰值应变硬化软黏土松砂剪切位移为4mm时的剪应力在不同的垂直压力下进行剪切试验，得相应的抗剪强度τf，绘制τf-曲线，得该土的抗剪强度包线直剪试验优缺点优点：仪器构造简单，试样的制备和安装方便，易于操作缺点：①剪切破坏面固定为上下盒之间的水平面不符合实际情况，不一定是土样的最薄弱面。②试验中不能严格控制排水条件，对透水性强的土尤为突出，不能量测土样的孔隙水压力。③上下盒的错动，剪切过程中试样剪切面积逐渐减小，剪切面上的剪应力分布不均匀直剪试验的类型(1)固结

5、慢剪施加正应力-充分固结剪切速率很慢，<0.02mm/分，以保证无超静孔压(2)固结快剪施加正应力-充分固结在3-5分钟内剪切破坏(3)快剪施加正应力后立即剪切3-5分钟内剪切破坏通过控制剪切速率近似模拟排水条件§5.2.2三轴剪切试验应变控制式三轴仪试验步骤:2.施加周围压力3.施加竖向压力1.装样压力室稳压系统体变管主机加荷系统压力源调压阀压力表排水管量测系统压力表应变控制式三轴仪：压力室量测系统1-31(1-3)f(1-3)f破坏偏差应力取值方法松砂密砂取曲线的最大偏差应力值作为(1-3)f取规定的轴向应变值（通常15%）所相应的偏差应

6、力作为(1-3)f以最大有效主应力比((1/3)max处的偏差应力值作为(1-3)f15%1-313=100kPa3=300kPa3=500kPa三轴试验确定土的强度包线O31f强度包线c由不同围压的三轴试验，得到破坏时相应的（1-)f分别绘制破坏状态的莫尔应力圆，其公切线即为强度包线，可得强度指标c与15%(1-3)f固结排水试验（CD试验）ConsolidatedDrainedTriaxialtest(CD)总应力抗剪强度指标：cdd（c）试验类型与强度指标固结不排水试验（CU试验）Consol

7、idatedUndrainedTriaxialtest(CU)总应力抗剪强度指标：ccucu不固结不排水试验（UU试验）UnconsolidatedUndrainedTriaxialtest(UU)总应力抗剪强度指标：cuu（cuuuu）抗剪强度包线分别在不同的周围压力3作用下进行剪切，得到3～4个不同的破坏应力圆，绘出各应力圆的公切线即为土的抗剪强度包线抗剪强度包线c三轴试验优缺点优点：①试验中能严格控制试样排水条件，量测孔隙水压力，了解土中有效应力变化情况②试样中的应力分布比较均匀缺点：①试验仪器复杂，操作技术要求高，试样制备较复杂②试验在

8、2=3的轴对称条件下进行，与土体实际