《土力學》教程5土的抗剪強度

1、土力學教程學土 ? 程學 ?編制）目錄土?度學習指導度程意義土 度? 度指 ?標土?度指標?用力?概念本章小結學習指導學習目標極限平衡條件分析掌握土 度表示 和 度指標 測定 ，學會利用土 土中平衡狀態(tài) 。學習基本要求1. 掌握度公式，熟悉度 影響因素2掌握摩爾 -庫侖度 和極 限平衡3掌握度指標 測定4掌握不 固結和排水條件下土度指標 意義及 用5了解 力概念主要基礎知識單元體 力 基本概念參閱：孫訓方等編 著，材料力學，高等教育出 版社， 1987。摩爾 力圓、土度 程意 義度是指土體對于外荷載所產生力 極限抵 能力。在外荷載作用下，土體中將產生 力和 切變形，當土中某點由外力所產生 力

2、達到土度時，土就沿著 力作用 向產生相對滑動，該點便發(fā)生切破壞。 程實踐和室內 都 證實了土是由于受 而產生破壞，切破壞是土體 度破 壞 重要特 點，因此，土度問題實質上就是土 度問題。在 程實踐 中 土度有關程問題 主要有三類：第一類是以土作為建造材料 土構筑物 穩(wěn)定性問題，如土壩、 堤等填邊坡以及天然土坡等穩(wěn)定性問題圖 5-l a）；第二類是土 作為 程構 筑物環(huán)境 安全性問題，即土壓力問題，如擋土墻、地下結構等周圍土體，它 度破 壞將造成對墻體過側向土壓力，以至可能導致這些 程 構筑物發(fā)生滑動、傾覆等破壞 事故 圖 5-1b）；第三類是土 作為建筑物地基 承載 力問題，如果基礎下 地基土

3、體產生整體滑動或因局部 切破壞而導致過地基變形，將會造成上 部結構 破壞或影響其正常使用功能 圖 5-1 c）。 有關土 度破壞程實例可查閱程事故參見實例圖片圖 5-1 c)圖 5-l a)圖 5-1 b)、土 度 度指 標1. 度 庫侖定律庫侖es61806）, 國 程師 ，1773 年發(fā)表著名文“建筑靜力學各種問題極 極小土體發(fā)生 切破壞時，將沿著其內部某一曲面 滑動面）產生相對滑動，而該滑動面上 切 力 就等于土度。1776 年， 國學者庫侖mb）根據砂土結果 圖5-2 a），將土度表達為滑動面上向力 函 數，即則 用”，建立了材料 庫侖 度 則、土壓力 及拱 計算 等。（5-1）度表達

4、形式：以后庫侖又根據粘性土 結果 圖 5-2 b），提出更為普 遍(5-2)式中 f 為土度，kPa； 為 切滑動面上 向力，kPa；c 為土 粘聚力， kPa；為土 內摩 擦角，。圖 5-2 a ）砂土結果圖 5-2 b）粘性土結果上述土 度數學 表達式，也稱為庫侖 定律，它表明在一 般 力水平 下，土 度 滑動面 上 向 力之間呈直線關系，其中 c, 稱為土 度指標 。這一基本關系式能滿足一般 程 精度要求，是目前研究 土 度 基本定 律。上述土 度表達 式中采用 向 力為 總 力 ，稱為總 力 表達式。根據有效 力原 ，土中某點 總 力 等于有效 ?力 和 水壓 ?力u之和，即=+u。向

5、 力?采用有效 ?力，則可以 到 ?如下?度 有效?力表達式：(5-3)(5-4)式中 c, 分別為有效粘聚力和有效內摩擦角，統(tǒng)稱為有效力 度指標。2. 土度 構成由土 度表達式可以看出，砂土力兩個部分所構成。度是由內摩阻力構成，而粘性土 度則 由內摩阻力和粘聚內摩阻力包括土粒之間 表面摩擦力和由于土粒之間 連鎖作用而產生 咬合力 。咬合力是指當土體相對滑動時， 將嵌在其它顆粒之間 土粒拔出所需 力，土越密實。連鎖作用則 越 。粘聚力包括原始粘聚力、固化粘聚力和毛細粘聚力。原始粘聚力主要是由于土粒間水膜受到相鄰土粒之間 電分子引力而形成 ，當土被壓密時，土粒間 距 離減 小，原始粘聚力 隨之增

6、 ，當土 天然 結構被破壞時，原始粘聚力將喪失一些，但會隨著時間而恢復其中 一部分 或 全部。固化粘聚力是由于土中化合物 膠結作用而形成 ，當土 天然 結構被破壞時，則固化粘聚力隨之喪失，而且 不能恢復。毛細粘聚力是由于毛細壓力所引起 ，一般可忽略不計。土 度指標 程數值：砂土 內摩 擦角 變化范圍不是很 ，中砂、粗砂、礫砂一般為=3240；粉砂、細砂一般為2836。比愈小 ， 愈 ，但 水 和 ? 粉砂、細砂很?失去穩(wěn)定，因此對其內 ?摩擦角?值 重，有時 定 ?=20左右。砂土有時也 有很小 粘聚力 約 10 kPa 以內），這可能是由于砂土中夾有一些粘土顆粒，也可能是由 于 毛細粘聚力

7、緣故。粘性土排水固結程度及度指標 變化范圍很 ，它 土 種 類有關，并且 土 天然結構是否破壞、 樣在 向 壓力下等因素有關。內摩擦角 變化范圍 致為 030；粘聚力則可從小于 0 kPa 變化到200 kPa 以上3. 土 度極限平衡條件1)土中一點力狀態(tài)設某一土體單元上作用著 、小主 力分 別為 1 和 3 ,根據材料力學 ，此土體單元1作用平面成 角 平面上 正 力 和切 力 可分別表示如下：(5-5)上述關系也可用 坐標系中直 為 ( 1 3 ) 、圓心坐標為 1 ( ) ( 3 摩爾)/2 ，0力 圖上一點坐標小來表示，如圖 5-3 中之 A 點。圖 5-3 土中力狀 態(tài)a)單元體

8、力b)摩爾 力圓2)土中 力 土 平衡狀 態(tài)度 包線 摩爾 力圖畫在一張坐標圖上，觀察力圓度 包線之間 位置變化，如圖 5-4所示。隨著土中力狀態(tài) 改變， 力圓度包線之間 位置關系將發(fā)生三種變化情況，土中也將出 現相 三 種平衡狀態(tài)：當整個摩爾 力圓位于度包 線 下 時 ，表明通過該點 任意平 面上 切 力都小于土度 ，此時該點處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)，不會發(fā)生 切破壞；于土當摩爾 力 圓度包線相切時 切點如圖-4 中 A點），表明在相切點所代表平面上，切 力正好 等度，此時該點處于極限平衡狀態(tài)，相圓稱為極限 力圓當摩爾 力 圓度包線相割時，表明該點某些平面上切 力已超 過了土度，此時該點已 發(fā)生切破

9、壞 由于此時地基 力將發(fā) 生重分布，事實上該力圓所代表 力狀態(tài) 并不存在）；圖 5-4 土中 力 土 平衡狀 態(tài) 觀看動畫3）摩爾 -庫侖 度在一定 壓力范圍內，土度可用庫侖公式表示，當土體中某點 任一平面上力達到土度 稱為 摩爾-庫侖 度時，就認為該點已發(fā)生 切破壞，該點也即處 于極限平衡狀態(tài)。土 這種1910 年摩爾 （Mohr） 提出了材料破壞 第三度 即最 力，并指出在破壞面上 切 力 f 是為該面上向 力 函數，即這個函數在f- 座標中是一條曲線，稱為摩爾包線。當摩爾包線采用庫侖定律表示 直線關系時，即形成了土摩爾- 庫侖度。摩爾 Otto Mohr,1835 1918)187418

10、85 年間，發(fā)展了利用虛位移原求位移 一般， 1910 年建立了著名摩爾庫侖 度4）土 極限平 衡條件根據極限 力圓度包線之間 幾何關 系，可建立以土中主 力表 示 土 極 限平衡條件如下：5-6 )5-7)5-8 )公式推導45土 極限平 衡條件 時表明，土體 切破 壞時 破裂 面不是發(fā)生在最 切 力 max 作 用面 上，而是發(fā)生在 主 力 作用面成 平面上。5）土 極限平 衡條件 用土 極限平 衡條件常用來評判土中某點 平衡 狀態(tài)，具體 是 根據實際最小主 力 及土 極限 平衡條件式5-7） , 可推求土體處于極限平衡狀態(tài)時所能承受 最 主 力 1f,或根據實際最小主 力 及土 極限 平

11、衡條 件式 5-8 ）推求出土體處于極限平衡狀態(tài)時所能承受 最小主 力 3f ，再通過比較計算值 實際值即可評判該點 平衡狀態(tài)：1）當 3f 時，土體中該點 處于穩(wěn)定平衡狀態(tài)；2）當 = 1f 或 = 3f 時，土體中該點 處于極限平衡狀態(tài)；3）當 1f 或 3f ，可判定該土 ?樣處于穩(wěn)定 ?平衡狀態(tài)。上述計算也 ?可以根據實 ?際最小主 ?力 計算 1f?。采用 力圓 ? 度 ?包 線相?位置關系來 ?評判 圖解 ? 也可以 ?到相 結 ?果。三、土 度指標 及其 用切 類型測定土 度指標主要有室內 切 和 現場 切類，室內 切常用有直接切 、三軸壓縮和無側限 壓 度 等，現場 切 常用主

12、要有十字板 切1. 直接 切1）直 原直接 切 是測定土 度 最簡單，它所測定 是土樣預定 切面上度。直 所 使用 儀器 稱為直 儀，按加荷 式不 ，直 儀可分 為 變控制 式和 力控制式兩種。前者是以等 速水平推動 樣產生位移并測定相力 ；后者則是對 樣分級施加水平 力， 時測定相位移。我國目前普遍采用 是變控制式直 儀，該儀器 主 要部件由固定 上盒和 活動 下盒 組成， 樣放在盒 內上下兩塊透水石之間，如圖 5-7軸 夾角為 內摩擦角 ，在縱軸上截距為粘聚力 c ，直線 程可 用庫侖公式5-2 ）表示。所示。 時，由杠桿系統(tǒng) 通過加壓活塞和透水石對 樣施加 某一 向 力，然后等速推動下盒

13、，使 樣在沿 上下盒之間水平面上受 直至破壞， 力 小可借 助 上盒接觸 量力環(huán)測定， 過程參 見直演示。中通常對 一種土34 個 樣，分別在不向 力下 切破壞，可將 結果繪制成度f向 力之間關系 ，如圖5-2 所示。 結果表 明，對于砂性土， 度向 力之間 關系是一條通過原點直線，直線 程可 用庫侖公式 5-1 ）表示；對于粘性土 ， 度向 力之 間也基本成直線關系，該直線 橫直 儀 各 組成部分可查看直 儀示意 圖有關直 內一、 目測定土 ? 度，提 計算地 ?基 度和穩(wěn) ?定使用 土 ? 度指標 ?內摩擦角和內聚力 c?、儀器設備目前 使 ?用 變控制 ? 式直接 ?切儀。 樣盒分上 ?

14、、下兩部分，上盒固定，下盒放在?上，可以在水平 ? 向滑動。也有上下盒 ?都不固定 ? 變控制直 ? 儀，這可以?由于?動摩擦所 ?產生 影響 ?。 設備 ?其 部分包 ?括： 分表 用以量測 ?直變形）、加荷 采 用杠桿 ?動 加荷 ? ，杠桿比為 1? :10）、推動座、 切 器、測力計 稱 力環(huán) ?）、環(huán)刀 內 6.18 cm、高 20 cm）、切土 具、 、毛 板及?潤滑油等。直 儀設備置備 土樣2）直結果表 明，不 土性 土樣在 切 時力 切位移關系曲線形態(tài)時有較 差異 。土樣度 根據 其 - l 曲線形態(tài)分別確定：對密實砂土、堅硬粘土等，其 - l 曲線將出現峰值（圖 5-7 中

15、3,4 曲線 ），可 峰值切 力作為該級 向 力 下度 f ；對松砂、軟土等， l 曲線一般無峰值出現 圖 57中 1,2曲線），可 切位移 l4 mm 時所對切 力 作為該級 向 力 下度f圖 5-7 切 力 切位移 l 關系曲線3）直分類量 和 程實踐 都表明，土度是 土受 力后 排水 固結狀況有關，故測定 度 指標現場 施 加 荷條件一致。直 由 于其儀器構造 局限無 做到任意控制 樣 排水條件，為了在直來近似模擬土體在受 時 不能盡量考慮實際 程中存在 不 固結 排水條件，通常采用不 加荷速率排水條件，由此產生了 三種不 直，即快 、固結快 和 慢1）快 。快 是 在對 樣施 加 向壓

16、力 后，立即以 0.8 mm /min切速率快速施加水 力使 樣 切破壞。一般從加荷到土樣 壞只用 35min由于 切速 率較快，可認為對于滲透系數小于 10 cm/s粘性土 在切過程中 樣沒有排水固結，近似模擬了不排水 切 ”過程， 到度指標用cq，q表示2）固結快 。固結快 是在對 樣施 加 向壓力 后，讓 樣充分排水固結，待沉降穩(wěn)定 后，再 0.8 mm/min切速率快速施加水平 力使 樣 切破壞。固結快近似模擬了“固結不排水 切”過程，它也只適用 于滲透系數小于 10 6 cm/s 粘性土 ， 到度指標用 ，ccq表示。3）慢 。慢 樣是在對 樣施加 向壓力 后，讓切速率施加水平 力直

17、至 樣切破壞，使 樣在受水 切”過程， 到度指標用表示。cs ， s樣充分 排水固結，待沉降穩(wěn)定 后，以小于 0.02 mm/min過程中一直充分排水和產生體積變形，模擬了“固結排4）直有設備簡單，土樣制備及操作便等優(yōu)點，因而至今仍為國內一般 程所 使用。但也存在不少缺點，主要有：切面限定在上下盒之間 平面，而不是沿土 樣最薄弱 面 切破壞 ；切面上力分布不均勻，且向荷載 會發(fā)生偏轉上下盒 中 軸線不重合），主 力小及 向都 是變在 切過程中，土樣 切面 逐漸縮小，而在計算度時仍 按土樣 原截面面積計算；時不能嚴格控制排水條件，并且不能量 測 水壓力；時上下盒之間 縫 中 嵌入 砂粒，使 結果

18、 偏 。優(yōu)缺點2. 三軸壓縮1）三軸壓縮儀器三軸壓縮所使用 儀器是三軸壓縮儀 也稱三軸 切儀），其構造示意 圖如圖 5-8 所示，主要由三個 部分所組成：主機、穩(wěn)壓調壓系 統(tǒng)以及量測系統(tǒng)主機部分包括壓力室、軸向加荷系 統(tǒng)等。壓力室是三 軸儀 主要 組成部分，它是一個由 金屬上蓋、底座以及透 明 有機 圓筒組成 密閉 器，壓力室底座通常有 3 個小 分別 穩(wěn)壓系統(tǒng)以及體積變形和 水壓 力量測系統(tǒng)相連。穩(wěn)壓調壓系統(tǒng)由壓力泵、調壓閥和壓力表等組成。 時通過 壓力室對 樣施加周圍壓力，并在 過 程中根據 不 要 求對壓力予以控制或調節(jié)，如保持恒壓或變化壓力等。量測系統(tǒng)由排水管、體變管和水壓力量測裝置等

19、組土中 水壓力變化。對于 樣向變形，則利用置于其它常用三軸壓縮儀成。 時分別 測出 樣受 力后土中排出 水量變 化以及 壓力室上 測微表或位移 感器 測讀。常 液壓三軸儀非 和土三軸壓縮儀動靜壓縮儀2）三軸基本原常 三軸 一般按如下步驟 ：1）將土樣切制成圓柱體套在橡膠膜內，放在密閉 壓力室中，根據 排 水要求啟閉有關 閥門 開關。2）向壓力室內注入氣壓或液壓，使 樣承受 周圍壓力 作用，并使該周圍 壓力在整個 過程中 保持不變。3）通過活塞桿對 樣加 向壓力，隨著 向壓 力逐漸增 ， 樣最終將 因受 而破 壞。上述 過 程將依據 要求不 而有所變化，可分別參見不固結不排水 、固結不排水 和固

20、結排水演示。設 切破壞 時軸向加荷系統(tǒng)加在 樣上 向 壓 力 稱為偏 力 ）為 ，則 樣上 主 力為 = +，而小主 力 為 ，據此可作出一個極限 力圓。用 一種土 樣 干個 件 一般 34 個）分別在不周圍壓力 下 ，可 一組極 限 力圓，如圖 5-9(c) 中 圓 ,圓和圓。作出這些極限 力圓 公切線，即為該土樣 度 包 線，由此便可求 土樣 度指標 c, 值。圖 5-9 三軸 基 本原(a) 樣圍壓 (b)破壞時 樣主 力 (c) 力圓 度包線3) 三軸通過控制土樣在周圍壓力作用下固結條件和切時 排水 條件，可形成如下 三種三軸過程中都不允許排水，即從開始加壓直至 樣 壞，1 )不固結不

21、排水 UU )不固結不排水過程可觀看動畫2 )固結不排水CU )土中水 量始終保持不變，水壓力也不會消散。UU 到度指標用 u、表示，這種u對實際 程條 件相當于和軟粘土中快速加荷時力狀況 。樣在施加 周圍壓力和隨后施加偏力直至 壞 整個在施加周圍壓力 時，將排水閥門 打開，允許 樣充 分排水，待固結穩(wěn)定 后關閉排水閥門，然后再施加 偏 力， 3使 樣在不 排水 條件 下 切破壞 。在 切過程 中, 樣沒有任 何體積變形。 要在受 過程中量測 水壓力 ，則要打開 樣 水 壓力量測系統(tǒng)間 管 閥門。 CU 到 度指標用 cu、表示，其適用 實 際 程cu條件為一般正常固結土層在 程竣 或 在使用

22、階段受到 量、快速 活荷 載或新增荷載 作用下 所對 受 力情況，在實際 程 中經常采用這種 。固結不排水程可觀看動畫3 ）固結排水 CD ）在施加周圍壓力及隨后施加偏 力 直至 壞整個 過 程中都將排水閥門打開，并給予充分 時間讓 樣中水壓力能夠完全消散。 CD 到度指標用 d、 d 表示固結排水過程可觀看動畫有關三軸 內三軸壓縮一、 目測定土? 度，提 計算地?基 度和穩(wěn) ?定使用 土 ? 度指標 ?內摩擦角和內聚力 c?般有不固 ?結不排水 ? UU）、固結不排水 ?CU）和固結排水 ?CD）、儀器設備1三軸壓縮議： 變控制式，由周圍壓力系統(tǒng)、反壓力系統(tǒng)、 水壓力 量測系統(tǒng)和主機 組成。

23、2附屬設備：包括擊實器、 和器、切土器、分樣器、切土盤、承膜筒和對 開圓模。3天平：稱量g，感量 0.01 g；稱量0 g，感量 0.1 g。4橡皮膜： 具有彈性，厚度 小于橡皮膜直1100，不 有漏氣 。三軸壓縮儀 ?4) 三軸 結 果 整成果面通過一個實例數據來說明如何用總 力 和有效 力 整 三軸例題 5-2 】設有一組 和粘土 樣 作固結不排水3個 樣分 別施加 周圍壓力 、 破時 偏3 3) f和 水 壓力 uf 等有關數據及部分計算結果見表 5-1表 5-1 三軸固結不排水 成果 kPa土樣編號123土樣編號123350100150uf234067（ 1 3） f921201642

24、760831142220314119180247上述三軸 數據 整 過程主要包括以下步驟：力 度包 線 Kf ，量出 度包線在 坐標系中分別作出三個總 力摩爾 圓，再作出其公切線即為總上 截距 和水平傾角即為總 力度指 標，其值分別為 c=10 kPa,用相 步 驟作出有效 力摩爾圓和有效 力 度包線，量出相有效 力度指標 為 c =6 kPa,如圖 5-10 所示。圖 5-10 三軸數據整特別提示實際上，由于土度特性會受某些因素如力歷史、力水平等影響，加上土樣 不均勻性以及 誤差原因，使 土度包線并非一條直線，因此極限力圓上破壞點不一定落在其公切線上。考慮到目前采用非線性度包線仍未成 熟到實

25、用 程度，故 程實際中一般仍將 度包線簡化為直線。因此，在三軸數據 整其極限 力圓 公切 線 繪制是 比較困難 ，往往需通過經 判斷后 才能作出。5）三軸優(yōu)缺點三軸 突出優(yōu)點是能夠控制排水條件以及可以量測土樣中 水 壓力 變化。此外，三軸 中 樣 力 狀 態(tài)也比較明確， 切破壞時 破裂面在 樣 最弱 處，而不像直 那樣限 定在上下盒之間。一般來說，三軸結果還是比較可靠 ，因此，三軸壓縮儀 是土不可缺少 儀器設備。三軸壓縮 主要缺 點是 操 作比較復雜，對 人員 操作技術要求比較高。另外，常 三軸中 樣 所受 力是 軸對稱 ， 程實際 中土體受力情況不太相符，要滿足土樣 在三向 力 條件下 切

26、，就必須采用 更為復雜 真三軸儀 。特別提示從不結果可以看到，一種土施加 總 力 雖然相 而 或者說控制排水條件不時，則所度指標就不相 ，故土度 總力之間沒有唯一 對 關系。因此，采用總力 表達 土主要是排水度時，其 度指標相條件）相對 。 上說，土度 有效 力之間具有很好 對 關系， 在 時 量測土樣水壓力 ，據此算出土中 有效 力，則可以采用無關有效 力指標來表達土 度。3. 無側限 壓 度1) 原無側限 壓 度 是 三軸壓縮 中周圍壓力 3=0 一種特 殊情況，所以又稱單軸 。 無側限 壓 度 所使用 無側 限壓力儀 , 其結構構造可查閱下示意圖，但現在也常利用三軸儀作該種 ， 時，在不

27、加任何 側向 壓力 情況下，對圓柱體 樣施加軸向壓力，直至 樣 切破壞為止。 樣破壞時軸向壓力以 qu 表示，稱為無側限壓 度。由于不能施加周圍壓力，因而根據 結果，只能作一個 極限 力圓 ，難以 到破 壞包線，如圖 5-11 。 和 粘性土 三軸不固結不排水 結果表明，其破壞包線為一水平線，即 u=0。因此，對于 和粘性土 不排水 度，就可利用無側限 壓 度 來 到，即qu(5-9)式中 f為土 不 排水度，kPa；cu 為土 不排水粘聚力，kPa；qu 為無側限 壓 度 ，kPa無側限 壓 度 過 程請參見動畫演圖 5-11 土 壓 度 結果無側限 壓 度 除 了可以測定 和粘性土2) 壓

28、 度 指標其他 程 用度 指標外，還可以測定 和粘性土 靈敏度 t。土 靈敏度是以原狀土 度一土經重塑后 完全擾動但水量不變) 度之比 來表示 ，即(5-10)式中 qu 為原狀土 無側限壓 度， kPa ； q0 為重塑土 無側限 壓 度， kPa根據靈敏度 小，可將 和粘 性土分為三類：1St2低靈敏土24高靈敏土特別提示無側限 壓 度 適 用于測定 和軟粘土 度指 標。土 靈敏度 愈高，其結構性愈 ，受擾動后土 度降低就愈多。粘性土受擾動而 度降 低 性質，一般說來對 程建設是不利 ，如在基坑開挖過程中，因施 可能 造 成土 擾動而會使地基 度降低 。4. 十字板 切1）十字板 切適用條

29、 件十字板 切 是一種 土 度 原位測 ，這種 適合于在現場測定 和粘性土 原位不排水 度，特別適用于 均勻 和軟 粘土。2）十字板 切基本 操作十字板 切 采用 設備主 要是十字板 力儀，十字板 力 儀通常由十字板頭、扭力裝置和 量測裝置三部 分組成，其構造情況 可查閱其構造示意圖。 時，先把套管打 到要求測 深度以下 5 cm ，將套管內 土清除，再 通過套管將安裝在鉆桿下 十字 板壓入土中至測 深 度。加荷是由地面上 扭力 裝置對鉆桿施加扭矩，使埋在土中 十字板扭轉，直至土體 切破壞 破壞面為十 字板旋轉所形成 圓柱 面）。有關十字板 切過程可 一步觀看其動畫演示3）十字板度計算設土體

30、切 破壞時所施加 扭矩為 M，則它 該切破壞圓柱面 包括側面和 上下面)上土度所產生抵 力矩 相等，即(5-11)式中 M 為 切破壞時 扭矩 ，kNm；V， H 分別為 切破壞時圓柱體側面和上下面土 度， kPa；H 為十字板高度， m；D 為十字板 直 ， m天然狀態(tài) 土體是各向異性 ，但實用上為了簡化計算，假定土體為各向 性體 ，即 V H，并記作 ，則式 5-11 )可寫成：(5-12)式中 為十字板測定 土 度， kPa。特別提示室內 都 要求事先 原狀土樣，由于 樣在 采 、運送、保存和制備 等過程中不可 地會 受到擾動，土 水量也難以保持天然狀態(tài)，特別是對于高靈敏度 粘性土擾動更

31、 ，故 結果 對土 實際 情況 反映 將會受到不 程度 影響。十字板 切 由于是 直接在原位 ，不必 土樣 ，故土體所受 擾動較小，被認為是比較能反 映土體原位 度 測 ，但如果在軟土層中夾有薄層粉砂，則十字板 結果就可能會偏 。5. 度 指 標 選用在實際 程 中，地基條件 加荷情況不一定非常明確，如加荷速度 快慢、土層 厚薄 、荷載 小以 及加荷過程等 都沒有定量 界限值 ，而常 直 三 軸 是在 想化 室 內 條件 下 ， 實際 程 之間存在一定 差異。因此，在選用 度 指標前需要認真分析實際 程 地 基條件 加荷條件，并結合類似 程 經 加以判斷，選 用合適 度指標。1)相對于三軸而言

32、，直設備簡單，操作 便，故目前在實際 程中使用比較普遍。然而，直 中只是用 切速率 “快” “慢”來模擬中 “不排水”和“排水”，對排水條件 控制是很不嚴格 ，因此在有條件 情況下 盡量采用三軸。另外， GBJ 123-88 土標準 定直固結快和快只適用于滲透系數小于 106cm/s 粘土，對于其它 土類，則不采用直。2）有效 力度指標用有效 力 及相 指標 計算 ，概念明確，指標穩(wěn)定，是一種比較合 分析 ，只要能比較準確地確定 水壓力 ，則 該推薦 采用有效 力 度指標 。當土中 水壓力能通過實 、計算或其它 加以確 定時， 采 用有效 力 。有效 力 度指標可用三軸排水 成三軸固結不排水

33、測 水壓 力）測定。3）不固結不排水 指標土樣 不 固結不排水 切時，所施加 外 力將全部由 水壓力 承擔，土樣完全保 持初始 有 效 力狀況 ，所 測 度即為土 天然 度。在對可能發(fā)生快速加荷 正常固結粘性土上 堤 短 期穩(wěn)定分析時，可采用不固結 不排水 度指標；對于土層較 厚、滲透性較小、施 速度較 快 程 施 期或竣 時，分析也可采用不固結不排水 度指標。4）固結不排水指標土樣 固 結不排水 時，周圍固結壓 力 3將全部轉化為有效 力,而施加 偏 力將產生 水壓力 。在對土 層較薄、滲透性較 、施 速度較 慢 程 分析時，可采用固結 不排水 度指標。6. 力 概念1） 力 定義指在外力作

34、用下土中某一點 力變化過程在力坐標圖中 軌跡描述土體在外力作用下力變化情況或過程 一種對于 一種土，當采用不手段 和不變形 度 特性也將出現很 差 異。通過加 荷 使之 切破壞時，其 力變化 過程是不 ，相 土變形和力 可以 模擬土體實際 力歷 史，對全面研究 力變化過程對土 力 學性質 影響， 而在土體度分析中反映土 力 歷史條件等具有十分重要 意義2) 力 表 示常用 力 表示 主要有下列兩種：) 直角坐標系統(tǒng)：常用于表示已定 破面 上 向 力和切 力變 化 力(圖 512(a) )2 )p-q 直角坐標系統(tǒng)，其中 p=1 3)/2 ，q=1 3)/2 ；常用以表示最 切 力面上 力 變化情況(圖 512(b) )圖 5