第5章 土的抗剪強(qiáng)度

1、第五章第五章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度上海大學(xué)上海大學(xué) 土木工程系土木工程系土工結(jié)構(gòu)物或地基土滲透滲透問(wèn)題問(wèn)題變形問(wèn)題變形問(wèn)題強(qiáng)度強(qiáng)度問(wèn)題問(wèn)題滲透滲透特性特性變形特性變形特性強(qiáng)度強(qiáng)度特性特性5-1 5-1 概述概述與土體強(qiáng)度有關(guān)的工程問(wèn)題：與土體強(qiáng)度有關(guān)的工程問(wèn)題：建筑物地基穩(wěn)定性、填建筑物地基穩(wěn)定性、填方或挖方邊坡、擋土墻土壓力方或挖方邊坡、擋土墻土壓力等。等。土體強(qiáng)度表現(xiàn)為土體強(qiáng)度表現(xiàn)為：一部分土體相對(duì)與另一部分土體的一部分土體相對(duì)與另一部分土體的滑動(dòng)，滑動(dòng)面上剪應(yīng)力超過(guò)了極限抵抗能力滑動(dòng)，滑動(dòng)面上剪應(yīng)力超過(guò)了極限抵抗能力抗剪強(qiáng)抗剪強(qiáng)度度；土的土的抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度是指土體對(duì)于外荷載所產(chǎn)生的

2、剪應(yīng)力的是指土體對(duì)于外荷載所產(chǎn)生的剪應(yīng)力的極限抵抗能力。極限抵抗能力。5-1 5-1 概述概述5-1 5-1 概述概述5-1 5-1 概述概述p土壓力土壓力p邊坡穩(wěn)定邊坡穩(wěn)定p地基承載力地基承載力p擋土結(jié)構(gòu)物破壞擋土結(jié)構(gòu)物破壞p各種類型的滑坡各種類型的滑坡p地基的破壞地基的破壞核心核心強(qiáng)度理論強(qiáng)度理論工程中土體的破壞類型工程中土體的破壞類型在外荷載的作用下，土體中任一截面將同時(shí)產(chǎn)生法向在外荷載的作用下，土體中任一截面將同時(shí)產(chǎn)生法向應(yīng)力和剪應(yīng)力，其中應(yīng)力和剪應(yīng)力，其中法向應(yīng)力作用將使土體發(fā)生壓密法向應(yīng)力作用將使土體發(fā)生壓密，而，而剪應(yīng)力作用可使土體發(fā)生剪切變形剪應(yīng)力作用可使土體發(fā)生剪切變形。當(dāng)土

3、中一點(diǎn)某一截面上由外力所產(chǎn)生的剪應(yīng)力達(dá)到土當(dāng)土中一點(diǎn)某一截面上由外力所產(chǎn)生的剪應(yīng)力達(dá)到土的抗剪強(qiáng)度時(shí)，它將沿著剪應(yīng)力作用方向產(chǎn)生相對(duì)滑的抗剪強(qiáng)度時(shí)，它將沿著剪應(yīng)力作用方向產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，該點(diǎn)便發(fā)生剪切破壞。動(dòng)，該點(diǎn)便發(fā)生剪切破壞。土的破壞主要是由于剪切所引起的土的破壞主要是由于剪切所引起的，剪切破壞是土體，剪切破壞是土體破壞的主要特點(diǎn)。破壞的主要特點(diǎn)。5-1 5-1 概述概述1. 1. 碎散性：碎散性：強(qiáng)度不是顆粒礦物本身的強(qiáng)度，而是顆粒間強(qiáng)度不是顆粒礦物本身的強(qiáng)度，而是顆粒間相互作用相互作用主要是抗剪強(qiáng)度（剪切破壞），顆粒間主要是抗剪強(qiáng)度（剪切破壞），顆粒間粘聚力與摩擦力；粘聚力與摩擦力；2.

4、 2. 三相體系三相體系：三相承受與傳遞荷載三相承受與傳遞荷載有效應(yīng)力原理；有效應(yīng)力原理；3. 3. 自然變異性：自然變異性：土的強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)性與復(fù)雜性。土的強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)性與復(fù)雜性。首先需要了解土的強(qiáng)度特點(diǎn)首先需要了解土的強(qiáng)度特點(diǎn)5-1 5-1 概述概述5-2 5-2 土的抗剪強(qiáng)度理論土的抗剪強(qiáng)度理論一一 、庫(kù)倫公式及庫(kù)倫公式及抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度指標(biāo)指標(biāo) 庫(kù)倫庫(kù)倫 ( (CoulombCoulomb, , 17731773) ) 根據(jù)砂土的試驗(yàn)，將土的抗剪強(qiáng)度根據(jù)砂土的試驗(yàn)，將土的抗剪強(qiáng)度 ， 表達(dá)為滑動(dòng)面上法向總應(yīng)力表達(dá)為滑動(dòng)面上法向總應(yīng)力 的函數(shù)，即的函數(shù)，即 (5 (5 1) 1) tanff

5、PSTA O = 100KPa S = 200KPa = 300KPa摩擦強(qiáng)度摩擦強(qiáng)度 = 100KPa S = 200KPa = 300KPa直剪試驗(yàn)結(jié)果直剪試驗(yàn)結(jié)果以后又提出了適合粘性土的更普遍的以后又提出了適合粘性土的更普遍的表達(dá)式：表達(dá)式： （5 5 2 2） 式中式中：c c 土的粘聚力土的粘聚力( (內(nèi)聚力內(nèi)聚力) )，kPakPa； 土的內(nèi)摩擦角，度土的內(nèi)摩擦角，度；式式 (5-1) (5-1) 和和 (5-2) (5-2) 統(tǒng)稱為庫(kù)倫公式，統(tǒng)稱為庫(kù)倫公式，或庫(kù)倫定律，或庫(kù)倫定律，c c 、 稱為抗剪強(qiáng)度指標(biāo)稱為抗剪強(qiáng)度指標(biāo) ( (抗剪強(qiáng)度參數(shù)抗剪強(qiáng)度參數(shù) ) ) 。 Oc ta

6、nfc粘聚強(qiáng)度粘聚強(qiáng)度摩擦強(qiáng)度摩擦強(qiáng)度+ +PSTA5-2 5-2 土的抗剪強(qiáng)度理論土的抗剪強(qiáng)度理論NT= Ntgu uT滑動(dòng)摩擦 土的強(qiáng)度機(jī)理土的強(qiáng)度機(jī)理摩擦強(qiáng)度粘聚強(qiáng)度摩擦強(qiáng)度粘聚強(qiáng)度（1 1）滑動(dòng)摩擦）滑動(dòng)摩擦摩擦強(qiáng)度 tg由顆粒之間發(fā)生滑動(dòng)時(shí)由顆粒之間發(fā)生滑動(dòng)時(shí)顆粒接觸面粗糙不平所顆粒接觸面粗糙不平所引起，與顆粒大小，礦引起，與顆粒大小，礦物組成等因素有關(guān)物組成等因素有關(guān)0.02 0.06 0.2 0.6 230 20 顆粒直徑顆粒直徑 (mm)滑動(dòng)摩擦角滑動(dòng)摩擦角 u粗粉粗粉 細(xì)砂細(xì)砂 中砂中砂 粗砂粗砂（2 2）咬合摩擦咬合摩擦摩擦強(qiáng)度摩擦強(qiáng)度 tgtg CABCAB剪切面剪切面是

7、指相鄰顆粒對(duì)于相對(duì)移動(dòng)的約束作用是指相鄰顆粒對(duì)于相對(duì)移動(dòng)的約束作用當(dāng)發(fā)生剪切破壞時(shí)，相互咬合著的顆粒當(dāng)發(fā)生剪切破壞時(shí)，相互咬合著的顆粒A必須抬起，跨越相鄰顆粒必須抬起，跨越相鄰顆粒B，或在尖角處或在尖角處被剪斷（被剪斷（C），），才能移動(dòng)才能移動(dòng) 土體中的顆粒重新排列，也會(huì)消耗能量土體中的顆粒重新排列，也會(huì)消耗能量 5-2 5-2 土的抗剪強(qiáng)度理論土的抗剪強(qiáng)度理論密度（密度（e, 粒徑級(jí)配（粒徑級(jí)配（Cu, Cc）顆粒的礦物成分顆粒的礦物成分 對(duì)于對(duì)于 ：砂土：砂土粘性土；粘性土； 高嶺石高嶺石伊里石伊里石蒙特石蒙特石粒徑的形狀（顆粒的棱角與長(zhǎng)寬比）粒徑的形狀（顆粒的棱角與長(zhǎng)寬比） 在其他條件

8、相同時(shí)：在其他條件相同時(shí)： 一般，對(duì)于粗粒土，顆粒的棱角提高了內(nèi)摩擦角一般，對(duì)于粗粒土，顆粒的棱角提高了內(nèi)摩擦角 影響土的摩擦強(qiáng)度的主要因素：影響土的摩擦強(qiáng)度的主要因素：摩擦強(qiáng)度摩擦強(qiáng)度 tgtg 5-2 5-2 土的抗剪強(qiáng)度理論土的抗剪強(qiáng)度理論5-2 5-2 土的抗剪強(qiáng)度理論土的抗剪強(qiáng)度理論p粘聚強(qiáng)度機(jī)理n靜電引力（庫(kù)侖力）靜電引力（庫(kù)侖力）n范德華力范德華力n顆粒間膠結(jié)顆粒間膠結(jié)n假粘聚力（毛細(xì)力等）假粘聚力（毛細(xì)力等）p粘聚強(qiáng)度影響因素n地質(zhì)歷史地質(zhì)歷史n粘土顆粒礦物成分粘土顆粒礦物成分n密度密度n離子價(jià)與離子濃度離子價(jià)與離子濃度-+粘聚強(qiáng)度粘聚強(qiáng)度5-2 5-2 土的抗剪強(qiáng)度理論土的抗

9、剪強(qiáng)度理論土的抗剪強(qiáng)度有兩種表達(dá)方法，一種是以總應(yīng)力表示剪切破土的抗剪強(qiáng)度有兩種表達(dá)方法，一種是以總應(yīng)力表示剪切破壞面上的法向應(yīng)力，抗剪強(qiáng)度表達(dá)式即為庫(kù)倫公式，稱為壞面上的法向應(yīng)力，抗剪強(qiáng)度表達(dá)式即為庫(kù)倫公式，稱為抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度總應(yīng)力法總應(yīng)力法，相應(yīng)的，相應(yīng)的 c 、 稱為總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)稱為總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo) ( ( 參數(shù)參數(shù) ) ) ；另一種則以有效應(yīng)力表示剪切破壞面上的法；另一種則以有效應(yīng)力表示剪切破壞面上的法向應(yīng)力，稱為抗剪強(qiáng)度向應(yīng)力，稱為抗剪強(qiáng)度有效應(yīng)力法有效應(yīng)力法， c 、 稱為有效應(yīng)稱為有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)力強(qiáng)度指標(biāo) ( ( 參數(shù)參數(shù)) ) 。試驗(yàn)研究表明，土的抗剪強(qiáng)度取。試驗(yàn)研究表明，

10、土的抗剪強(qiáng)度取決于土粒間的有效應(yīng)力，然而，決于土粒間的有效應(yīng)力，然而，由庫(kù)倫公式建立的概念在由庫(kù)倫公式建立的概念在應(yīng)用上比較方便，許多土工問(wèn)題的分析方法都還建立在這應(yīng)用上比較方便，許多土工問(wèn)題的分析方法都還建立在這種概念的基礎(chǔ)上，故在工程上仍沿用至今種概念的基礎(chǔ)上，故在工程上仍沿用至今?？辜魪?qiáng)度有效應(yīng)力表達(dá)式抗剪強(qiáng)度有效應(yīng)力表達(dá)式：對(duì)于砂土對(duì)于砂土 對(duì)于粘性土對(duì)于粘性土 tan cftanf二、莫爾二、莫爾庫(kù)倫強(qiáng)度理論庫(kù)倫強(qiáng)度理論5-2 5-2 土的抗剪強(qiáng)度理論土的抗剪強(qiáng)度理論（1）土單元的某一個(gè)平面上的抗剪強(qiáng)度）土單元的某一個(gè)平面上的抗剪強(qiáng)度 f是該面上作用的法向應(yīng)是該面上作用的法向應(yīng)力力

11、的單值函數(shù)的單值函數(shù), f =f( ) （莫爾：莫爾：1900年）年）（2）在一定的應(yīng)力范圍內(nèi)，可以用線性函數(shù)近似：）在一定的應(yīng)力范圍內(nèi)，可以用線性函數(shù)近似： f = c + tg （3）某土單元的任一個(gè)平面上某土單元的任一個(gè)平面上 = f ，該單元就達(dá)到了極限平衡該單元就達(dá)到了極限平衡應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力狀態(tài)二、莫爾二、莫爾庫(kù)倫強(qiáng)度理論庫(kù)倫強(qiáng)度理論5-2 5-2 土的抗剪強(qiáng)度理論土的抗剪強(qiáng)度理論一、莫爾應(yīng)力圓一、莫爾應(yīng)力圓5-3 5-3 土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件莫爾圓應(yīng)力分析符號(hào)規(guī)定莫爾圓應(yīng)力分析符號(hào)規(guī)定材料力學(xué)材料力學(xué)x z xz zx +-z x xz zx +-土力

12、學(xué)土力學(xué)正應(yīng)力正應(yīng)力剪應(yīng)力剪應(yīng)力拉為正拉為正壓為負(fù)壓為負(fù)順時(shí)針為正順時(shí)針為正逆時(shí)針為負(fù)逆時(shí)針為負(fù)壓為正壓為正拉為負(fù)拉為負(fù)逆時(shí)針為正逆時(shí)針為正順時(shí)針為負(fù)順時(shí)針為負(fù)一、莫爾應(yīng)力圓一、莫爾應(yīng)力圓5-3 5-3 土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件 O x2 1 3 31 3 1 O由材料力學(xué)知識(shí)，已知大小主應(yīng)力，可以求得與大主應(yīng)力作用由材料力學(xué)知識(shí)，已知大小主應(yīng)力，可以求得與大主應(yīng)力作用平面成平面成 角的平面上的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力。角的平面上的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力。土單元應(yīng)力狀態(tài)的軌跡是一個(gè)圓。圓心離圓點(diǎn)距離土單元應(yīng)力狀態(tài)的軌跡是一個(gè)圓。圓心離圓點(diǎn)距離圓半徑圓半徑 13()/2p13()/

13、2qr一、莫爾應(yīng)力圓一、莫爾應(yīng)力圓5-3 5-3 土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件對(duì)于一般應(yīng)力狀態(tài)，即不知道大、小主應(yīng)力對(duì)于一般應(yīng)力狀態(tài)，即不知道大、小主應(yīng)力 O z+ zx- xz x2 1 3rp22()/2xzxzr()/2xzp1pr3prx zx xz +- 1 大主應(yīng)力：大主應(yīng)力：小主應(yīng)力小主應(yīng)力: :圓心：圓心：半徑：半徑：z按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)x x按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)莫莫 爾爾 圓：代表一個(gè)土單元的應(yīng)力狀態(tài)；圓：代表一個(gè)土單元的應(yīng)力狀態(tài)；圓上一點(diǎn)：代表一個(gè)面上的兩個(gè)應(yīng)力圓上一點(diǎn)：代表一個(gè)面上的兩個(gè)應(yīng)力 與與 13()/2qr13()

14、/2p 極點(diǎn)的概念極點(diǎn)的概念 極點(diǎn)的應(yīng)用極點(diǎn)的應(yīng)用二、極限平衡條件二、極限平衡條件5-3 5-3 土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件如果已知土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，同時(shí)土中某點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)已經(jīng)確如果已知土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，同時(shí)土中某點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)已經(jīng)確定，就可將抗剪強(qiáng)度線與莫爾應(yīng)力圓畫在同一坐標(biāo)紙上，從而定，就可將抗剪強(qiáng)度線與莫爾應(yīng)力圓畫在同一坐標(biāo)紙上，從而判別該點(diǎn)是否達(dá)到極限平衡狀態(tài)。判別該點(diǎn)是否達(dá)到極限平衡狀態(tài)。 f強(qiáng)度包線以內(nèi)：強(qiáng)度包線以內(nèi)：任何一個(gè)面上任何一個(gè)面上的一對(duì)應(yīng)力的一對(duì)應(yīng)力 與與 都沒(méi)有達(dá)到都沒(méi)有達(dá)到破壞包線，不破壞；破壞包線，不破壞；與破壞包線相切：與破壞包線相切：該

15、面上的應(yīng)該面上的應(yīng)力達(dá)到破壞狀態(tài)；力達(dá)到破壞狀態(tài)；與破壞包線相交：與破壞包線相交：有一些平面有一些平面上的應(yīng)力超過(guò)強(qiáng)度；不可能發(fā)上的應(yīng)力超過(guò)強(qiáng)度；不可能發(fā)生。生。極限平衡應(yīng)力狀態(tài)極限平衡應(yīng)力狀態(tài)：極限平衡應(yīng)力狀態(tài)： 有一對(duì)面上的應(yīng)力狀態(tài)達(dá)到有一對(duì)面上的應(yīng)力狀態(tài)達(dá)到 = = f f土的強(qiáng)度包線：土的強(qiáng)度包線： 所有達(dá)到極限平衡狀態(tài)的莫爾園的公切線。所有達(dá)到極限平衡狀態(tài)的莫爾園的公切線。 f5-3 5-3 土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件二、極限平衡條件二、極限平衡條件莫爾莫爾- -庫(kù)侖強(qiáng)度理論表達(dá)式極限平衡條件庫(kù)侖強(qiáng)度理論表達(dá)式極限平衡條件131313132sin2ctgct

16、g2cc 1 313ctg2ctanfc O c1325-3 5-3 土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件二、極限平衡條件二、極限平衡條件剪破面與大主應(yīng)力作用平面的剪破面與大主應(yīng)力作用平面的夾角夾角 稱為稱為破壞角破壞角，從圖中，從圖中幾何關(guān)系可得理論剪破角為：幾何關(guān)系可得理論剪破角為： =45+/2 cr cr2 cr注意：剪破面并不是剪應(yīng)力最大平面注意：剪破面并不是剪應(yīng)力最大平面5-3 5-3 土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件二、極限平衡條件二、極限平衡條件上式即為土的極限平衡條件。當(dāng)土的強(qiáng)度指標(biāo)上式即為土的極限平衡條件。當(dāng)土的強(qiáng)度指標(biāo)c， 為已知，若土

17、為已知，若土中某點(diǎn)的大小主應(yīng)力中某點(diǎn)的大小主應(yīng)力1和和3滿足上列關(guān)系式時(shí)，則該土體正好處于滿足上列關(guān)系式時(shí)，則該土體正好處于極限平衡或破壞狀態(tài)極限平衡或破壞狀態(tài)。24522452452245213231tgctgtgctg變換得到極限平衡狀態(tài)時(shí)大小主應(yīng)力之間的關(guān)系滿足：變換得到極限平衡狀態(tài)時(shí)大小主應(yīng)力之間的關(guān)系滿足：上式也可適用于有效應(yīng)力，相應(yīng)上式也可適用于有效應(yīng)力，相應(yīng)c，應(yīng)該用應(yīng)該用c，。24522452452245213231tgctgtgctg【例題【例題51】已知某土體單元的大主應(yīng)力】已知某土體單元的大主應(yīng)力1480kPa，小小主應(yīng)力主應(yīng)力3220kPa。通過(guò)試驗(yàn)測(cè)得土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)

18、通過(guò)試驗(yàn)測(cè)得土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c=20kPa，18，問(wèn)該單元土體處于什么狀態(tài)？問(wèn)該單元土體處于什么狀態(tài)？【解】已知【解】已知1480kPa,3220kPa ,c=20kPa, 18 （1）直接用）直接用與與f的關(guān)系來(lái)判別的關(guān)系來(lái)判別5-3 5-3 土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件注意：剪破面注意：剪破面并不是剪應(yīng)力并不是剪應(yīng)力最大平面，先最大平面，先畫莫爾圓畫莫爾圓 1 3tanfc O c90 + 分別求出剪破面上的法向應(yīng)力分別求出剪破面上的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力和剪應(yīng)力為為求相應(yīng)面上的抗剪強(qiáng)度求相應(yīng)面上的抗剪強(qiáng)度f(wàn)為為由于由于 f，說(shuō)明該單元體早已破壞。說(shuō)明該單元體早已破壞。5

19、-3 5-3 土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件220220220309.83kPa123.64kPa=20+309.83tan18 =120.67kPa（2）利用極限平衡條件來(lái)判別）利用極限平衡條件來(lái)判別由達(dá)到極限平衡條件所需要的小主應(yīng)力值為由達(dá)到極限平衡條件所需要的小主應(yīng)力值為3f，此此時(shí)把實(shí)際存在的大主應(yīng)力時(shí)把實(shí)際存在的大主應(yīng)力3 = 480kPa及強(qiáng)度指標(biāo)及強(qiáng)度指標(biāo)c，代入下式中，則得代入下式中，則得5-3 5-3 土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件也可由計(jì)算達(dá)到極限平衡條件時(shí)所需要得大主應(yīng)力也可由計(jì)算達(dá)到極限平衡條件時(shí)所需要得大主應(yīng)力值為值為1f，

20、此時(shí)把實(shí)際存在的大主應(yīng)力此時(shí)把實(shí)際存在的大主應(yīng)力3 =480kPa及及強(qiáng)度指標(biāo)強(qiáng)度指標(biāo)c，代入下式中，則得代入下式中，則得由計(jì)算結(jié)果表明，雖然由計(jì)算結(jié)果表明，雖然 33f , 但但1 1f ，所所以該單元土體早已破壞。以該單元土體早已破壞。5-3 5-3 土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件220220471.83kPa5-3 5-3 土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件問(wèn)：此例題中最大剪應(yīng)力平面上，是否也達(dá)到破壞？問(wèn)：此例題中最大剪應(yīng)力平面上，是否也達(dá)到破壞？ 1 3tanfc O c90 最大剪應(yīng)力平面與大主應(yīng)力平面成最大剪應(yīng)力平面與大主應(yīng)力平面成45 角，

21、正應(yīng)力角，正應(yīng)力=(1+ 3 )/2=345kPa, f= =133.72kPa剪應(yīng)力剪應(yīng)力= (1- 3 )/2=130kPatanfc由于由于 ；c c a a用若干點(diǎn)的最小二乘法用若干點(diǎn)的最小二乘法確定確定a 和和 然后計(jì)算強(qiáng)度指標(biāo)然后計(jì)算強(qiáng)度指標(biāo)c和和 確定強(qiáng)度指標(biāo)確定強(qiáng)度指標(biāo)oqpa5-6 5-6 應(yīng)力路徑的概念及其在強(qiáng)度問(wèn)題中的應(yīng)用應(yīng)力路徑的概念及其在強(qiáng)度問(wèn)題中的應(yīng)用三、三、K Kf f線線強(qiáng)度包線與破壞主應(yīng)力線的關(guān)系強(qiáng)度包線與破壞主應(yīng)力線的關(guān)系5-6 5-6 應(yīng)力路徑的概念及其在強(qiáng)度問(wèn)題中的應(yīng)用應(yīng)力路徑的概念及其在強(qiáng)度問(wèn)題中的應(yīng)用四、幾種典型條件下的應(yīng)力路徑四、幾種典型條件下的應(yīng)

22、力路徑三軸試驗(yàn)中的應(yīng)力路徑：三軸試驗(yàn)中的應(yīng)力路徑：ABAB、ACAC表示表示 不變，增加不變，增加 ，即常，即常規(guī)三軸；規(guī)三軸；ADAD、AEAE為保持為保持 ，減小，減小 ，即伸長(zhǎng)破壞。，即伸長(zhǎng)破壞。ABCED1增加3減小O1313實(shí)驗(yàn)室伸長(zhǎng)破壞的強(qiáng)度要比壓縮破壞的強(qiáng)度低實(shí)驗(yàn)室伸長(zhǎng)破壞的強(qiáng)度要比壓縮破壞的強(qiáng)度低15%15%20%20%。5-6 5-6 應(yīng)力路徑的概念及其在強(qiáng)度問(wèn)題中的應(yīng)用應(yīng)力路徑的概念及其在強(qiáng)度問(wèn)題中的應(yīng)用四、幾種典型條件下的應(yīng)力路徑四、幾種典型條件下的應(yīng)力路徑三軸固結(jié)排水剪應(yīng)力路徑三軸固結(jié)排水剪應(yīng)力路徑ABAB，是斜率為是斜率為1 1的直線；伸長(zhǎng)試驗(yàn)應(yīng)力的直線；伸長(zhǎng)試驗(yàn)應(yīng)力

23、路徑是斜率為路徑是斜率為-1-1的直線。有效應(yīng)力路徑與總應(yīng)力路徑相同。的直線。有效應(yīng)力路徑與總應(yīng)力路徑相同。p(p)quKfKf正常固結(jié)土CU試驗(yàn)TSPESPpqKf三軸伸長(zhǎng)三軸伸長(zhǎng)正常固結(jié)土CD試驗(yàn)三軸壓縮三軸壓縮4545ABC三軸固結(jié)不排水剪，總應(yīng)力路徑三軸固結(jié)不排水剪，總應(yīng)力路徑AMAM斜率為斜率為1 1；有效應(yīng)力路徑；有效應(yīng)力路徑ANAN上上每一點(diǎn)的每一點(diǎn)的p p值均與總應(yīng)力值均與總應(yīng)力p p對(duì)應(yīng)的點(diǎn)相差孔隙水壓力對(duì)應(yīng)的點(diǎn)相差孔隙水壓力u u，正常固正常固結(jié)粘土剪切破壞時(shí)孔壓為正，結(jié)粘土剪切破壞時(shí)孔壓為正，ESPESP在在TSPTSP左邊。左邊。AMN5-6 5-6 應(yīng)力路徑的概念及其

24、在強(qiáng)度問(wèn)題中的應(yīng)用應(yīng)力路徑的概念及其在強(qiáng)度問(wèn)題中的應(yīng)用四、幾種典型條件下的應(yīng)力路徑四、幾種典型條件下的應(yīng)力路徑幾種典型工程的應(yīng)力路徑幾種典型工程的應(yīng)力路徑)(hv21)(hv21hvhv5-7 5-7 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀一、一、無(wú)粘性土無(wú)粘性土的剪切性狀的剪切性狀1.無(wú)粘性土無(wú)粘性土的的內(nèi)摩擦角內(nèi)摩擦角由于由于無(wú)粘性無(wú)粘性土的透水性強(qiáng)，它在現(xiàn)場(chǎng)的受剪過(guò)程大多相當(dāng)于土的透水性強(qiáng)，它在現(xiàn)場(chǎng)的受剪過(guò)程大多相當(dāng)于固結(jié)排水剪情況，由固結(jié)排水剪試驗(yàn)求得的強(qiáng)度包線一般為固結(jié)排水剪情況，由固結(jié)排水剪試驗(yàn)求得的強(qiáng)度包線一般為通過(guò)坐標(biāo)于原點(diǎn)的直線，可表達(dá)為通過(guò)坐標(biāo)于原點(diǎn)的直線，可表達(dá)為f

25、=tand 式中：式中：d固結(jié)排水剪求得的內(nèi)摩擦角。固結(jié)排水剪求得的內(nèi)摩擦角?？辜魪?qiáng)度抗剪強(qiáng)度取決于有效法向應(yīng)力和內(nèi)摩擦角。內(nèi)摩擦角與初始取決于有效法向應(yīng)力和內(nèi)摩擦角。內(nèi)摩擦角與初始孔隙比孔隙比、顆粒形狀、表面粗糙度和級(jí)配、顆粒形狀、表面粗糙度和級(jí)配有關(guān)有關(guān)；松砂內(nèi)摩擦角松砂內(nèi)摩擦角大致等于天然休止角。大致等于天然休止角。一、一、無(wú)粘性無(wú)粘性土的剪切性狀土的剪切性狀2. 無(wú)粘性土的應(yīng)力應(yīng)變特性無(wú)粘性土的應(yīng)力應(yīng)變特性 剪縮性剪縮性、剪脹性剪脹性無(wú)粘性無(wú)粘性土的土的密實(shí)度密實(shí)度不同，在受剪過(guò)程中將顯示出不同的性狀。松砂受剪時(shí)，不同，在受剪過(guò)程中將顯示出不同的性狀。松砂受剪時(shí)，顆粒滾落到平衡位置，排

26、列得更緊密些，所以它的體積縮小，把這種因剪切顆粒滾落到平衡位置，排列得更緊密些，所以它的體積縮小，把這種因剪切而體積縮小的現(xiàn)象稱為剪縮性；反之，緊砂受剪時(shí)，顆粒必須升高以離開它而體積縮小的現(xiàn)象稱為剪縮性；反之，緊砂受剪時(shí)，顆粒必須升高以離開它們?cè)瓉?lái)的位置而彼此才能相互滑過(guò)，從而導(dǎo)致體積膨脹，把這種現(xiàn)象稱為剪們?cè)瓉?lái)的位置而彼此才能相互滑過(guò)，從而導(dǎo)致體積膨脹，把這種現(xiàn)象稱為剪脹性。脹性。 然而，緊砂的這種剪脹趨勢(shì)隨圍壓的增大然而，緊砂的這種剪脹趨勢(shì)隨圍壓的增大、土粒的破碎而逐漸消失。在高土粒的破碎而逐漸消失。在高周圍壓力下，不論砂土的松緊如何周圍壓力下，不論砂土的松緊如何,受剪都將剪縮。受剪都將剪

27、縮。5-7 5-7 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀一、一、無(wú)粘性無(wú)粘性土的剪切性狀土的剪切性狀應(yīng)變硬化型應(yīng)變硬化型、應(yīng)變軟化型應(yīng)變軟化型松砂的強(qiáng)度逐漸增大，應(yīng)力軸松砂的強(qiáng)度逐漸增大，應(yīng)力軸向應(yīng)變關(guān)系呈應(yīng)變硬化型，它的向應(yīng)變關(guān)系呈應(yīng)變硬化型，它的體積則逐漸減小。體積則逐漸減小。緊砂的強(qiáng)度達(dá)一定值后，隨著軸緊砂的強(qiáng)度達(dá)一定值后，隨著軸向應(yīng)變的繼續(xù)增加強(qiáng)度反而減小向應(yīng)變的繼續(xù)增加強(qiáng)度反而減小，應(yīng)力軸向應(yīng)變關(guān)系最后呈隨，應(yīng)力軸向應(yīng)變關(guān)系最后呈隨應(yīng)變軟化型，它的體積開始時(shí)稍應(yīng)變軟化型，它的體積開始時(shí)稍有減小，繼而增加，超過(guò)了它的有減小，繼而增加，超過(guò)了它的初始體積。初始體積。5-7 5-7

28、 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀一、一、無(wú)粘性無(wú)粘性土的剪切性狀土的剪切性狀殘余強(qiáng)度殘余強(qiáng)度緊砂的強(qiáng)度達(dá)一定值后，隨著軸緊砂的強(qiáng)度達(dá)一定值后，隨著軸向應(yīng)變的繼續(xù)增加強(qiáng)度減小，向應(yīng)變的繼續(xù)增加強(qiáng)度減小，最最后趨于與松砂相同的恒定值，這后趨于與松砂相同的恒定值，這一恒定的強(qiáng)度稱為一恒定的強(qiáng)度稱為應(yīng)力軸向應(yīng)應(yīng)力軸向應(yīng)殘余強(qiáng)度。殘余強(qiáng)度。密砂的這種強(qiáng)度減小被認(rèn)為是剪密砂的這種強(qiáng)度減小被認(rèn)為是剪應(yīng)變克服了土粒間的咬合作用之應(yīng)變克服了土粒間的咬合作用之后，無(wú)粘性土結(jié)構(gòu)崩解變松的結(jié)后，無(wú)粘性土結(jié)構(gòu)崩解變松的結(jié)果。果。5-7 5-7 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀一、砂性土的剪切性

29、狀一、砂性土的剪切性狀4. 砂土的砂土的 振動(dòng)振動(dòng)液化液化液化液化被定義為任何物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體的行為或過(guò)程。對(duì)于飽和被定義為任何物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體的行為或過(guò)程。對(duì)于飽和疏松的粉細(xì)砂，當(dāng)受到突發(fā)的動(dòng)力荷載時(shí)，例如地震荷載，疏松的粉細(xì)砂，當(dāng)受到突發(fā)的動(dòng)力荷載時(shí)，例如地震荷載，一方面由于動(dòng)剪應(yīng)力的作用有使體積縮小的趨勢(shì)，另一方面一方面由于動(dòng)剪應(yīng)力的作用有使體積縮小的趨勢(shì)，另一方面由于時(shí)間短來(lái)不及向外排水，因此就產(chǎn)生了很大的孔隙水應(yīng)由于時(shí)間短來(lái)不及向外排水，因此就產(chǎn)生了很大的孔隙水應(yīng)力。按有效應(yīng)力原理，無(wú)粘性土的抗剪強(qiáng)度應(yīng)表達(dá)為力。按有效應(yīng)力原理，無(wú)粘性土的抗剪強(qiáng)度應(yīng)表達(dá)為5-7 5-7 三軸試驗(yàn)中土的剪切

30、性狀三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀當(dāng)動(dòng)荷載引起的超孔隙水壓力當(dāng)動(dòng)荷載引起的超孔隙水壓力u達(dá)到達(dá)到時(shí)，則有效應(yīng)力為零時(shí)，則有效應(yīng)力為零，抗剪強(qiáng)度為零，此時(shí)無(wú)粘性土地基喪失承載力。，抗剪強(qiáng)度為零，此時(shí)無(wú)粘性土地基喪失承載力。此外，振動(dòng)液化也可能發(fā)生在低塑性粘性土、粉土之中。此外，振動(dòng)液化也可能發(fā)生在低塑性粘性土、粉土之中。振前松砂的振前松砂的結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)振中顆粒懸浮，振中顆粒懸浮，有效應(yīng)力為零有效應(yīng)力為零振后砂土振后砂土變密實(shí)變密實(shí)4. 砂土的砂土的 振動(dòng)振動(dòng)液化液化 液化機(jī)理及危害液化機(jī)理及危害5-7 5-7 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀松砂層松砂層地下水位地下水位地震荷載地震荷載建筑建筑物

31、物噴噴 砂砂地面下沉地面下沉噴砂噴砂遺井遺井排出的剩排出的剩余孔隙水余孔隙水二、粘性土的剪切性狀二、粘性土的剪切性狀1、 正常固結(jié)粘土正常固結(jié)粘土5-7 5-7 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀在飽和土的不固結(jié)不排水剪試驗(yàn)中，總強(qiáng)度包線為一水平線。在飽和土的不固結(jié)不排水剪試驗(yàn)中，總強(qiáng)度包線為一水平線。所以所以 ，0u231ffufc不固結(jié)不排水強(qiáng)度（不固結(jié)不排水強(qiáng)度（UU）1、 正常固結(jié)粘土正常固結(jié)粘土 固結(jié)不排水強(qiáng)度（固結(jié)不排水強(qiáng)度（CU）固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)的過(guò)程如圖所示。固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)的過(guò)程如圖所示。正常固結(jié)土的正常固結(jié)土的CU試驗(yàn)總強(qiáng)度線是如圖所示一條通過(guò)坐試驗(yàn)總強(qiáng)度線是

32、如圖所示一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，傾角為標(biāo)原點(diǎn)的直線，傾角為 ， 。其抗剪強(qiáng)度可表其抗剪強(qiáng)度可表示為示為cu0cuccuftg5-7 5-7 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀固結(jié)不排水強(qiáng)度（固結(jié)不排水強(qiáng)度（CU）若在固結(jié)不排水剪試驗(yàn)中量測(cè)孔隙水應(yīng)力，則結(jié)果可用有效應(yīng)力若在固結(jié)不排水剪試驗(yàn)中量測(cè)孔隙水應(yīng)力，則結(jié)果可用有效應(yīng)力整理。從破壞時(shí)的總應(yīng)力中減去整理。從破壞時(shí)的總應(yīng)力中減去 ,可得到相應(yīng)破壞時(shí)的有效大主可得到相應(yīng)破壞時(shí)的有效大主應(yīng)力應(yīng)力 和有效小主應(yīng)力和有效小主應(yīng)力 及破壞應(yīng)力圓，繪出這些破壞應(yīng)力圓及破壞應(yīng)力圓，繪出這些破壞應(yīng)力圓的包線，可得有效應(yīng)力強(qiáng)度包線。由于正常固結(jié)土剪破時(shí)

33、的孔隙的包線，可得有效應(yīng)力強(qiáng)度包線。由于正常固結(jié)土剪破時(shí)的孔隙水應(yīng)力為正值，則剪破時(shí)的有效應(yīng)力圓總在總應(yīng)力圓的左邊。有水應(yīng)力為正值，則剪破時(shí)的有效應(yīng)力圓總在總應(yīng)力圓的左邊。有效應(yīng)力強(qiáng)度包線也是通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，直線的傾角效應(yīng)力強(qiáng)度包線也是通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，直線的傾角 大于大于 ， ，于是用有效應(yīng)力表示的于是用有效應(yīng)力表示的CU試驗(yàn)抗剪強(qiáng)度為試驗(yàn)抗剪強(qiáng)度為 tgffuf1f3cu0 c5-7 5-7 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀1、 正常固結(jié)粘土正常固結(jié)粘土 固結(jié)排水強(qiáng)度（固結(jié)排水強(qiáng)度（CD)固結(jié)排水剪切試驗(yàn)的過(guò)程如圖所示。固結(jié)排水剪切試驗(yàn)的過(guò)程如圖所示。如圖所示，由于試驗(yàn)過(guò)

34、程中孔隙水應(yīng)力始終保持為零，有效如圖所示，由于試驗(yàn)過(guò)程中孔隙水應(yīng)力始終保持為零，有效應(yīng)力就等于外加總應(yīng)力，極限總應(yīng)力圓就是極限有效應(yīng)力圓應(yīng)力就等于外加總應(yīng)力，極限總應(yīng)力圓就是極限有效應(yīng)力圓，因而總應(yīng)力強(qiáng)度包線即為有效應(yīng)力強(qiáng)度包線。，因而總應(yīng)力強(qiáng)度包線即為有效應(yīng)力強(qiáng)度包線。CD試驗(yàn)中的試驗(yàn)中的有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)常用有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)常用 ， 表示。其強(qiáng)度包線是一條通過(guò)表示。其強(qiáng)度包線是一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，其傾角為坐標(biāo)原點(diǎn)的直線，其傾角為 ， 。于是，于是，CD試驗(yàn)抗試驗(yàn)抗剪強(qiáng)度可表示為剪強(qiáng)度可表示為dcdd0dcdftg5-7 5-7 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀1、 正常固結(jié)粘

35、土正常固結(jié)粘土三種結(jié)果比較三種結(jié)果比較將上述三種三軸壓縮試驗(yàn)的結(jié)果匯總將上述三種三軸壓縮試驗(yàn)的結(jié)果匯總于圖中。由圖可見，對(duì)于同一種正常于圖中。由圖可見，對(duì)于同一種正常固結(jié)的飽和粘土，當(dāng)采用三種不同的固結(jié)的飽和粘土，當(dāng)采用三種不同的試驗(yàn)方法來(lái)測(cè)定其抗剪強(qiáng)度時(shí)，其強(qiáng)試驗(yàn)方法來(lái)測(cè)定其抗剪強(qiáng)度時(shí)，其強(qiáng)度包線是不同的。其中度包線是不同的。其中UU試驗(yàn)結(jié)果是試驗(yàn)結(jié)果是一條水平線，一條水平線，CU和和CD試驗(yàn)各是一條試驗(yàn)各是一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線。三種方法所得。三種方法所得到的強(qiáng)度指標(biāo)間的關(guān)系是到的強(qiáng)度指標(biāo)間的關(guān)系是 ，0dcuuccc0ucud5-7 5-7 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀三軸試

36、驗(yàn)中土的剪切性狀1、 正常固結(jié)粘土正常固結(jié)粘土 三種試驗(yàn)結(jié)果比較三種試驗(yàn)結(jié)果比較試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)用有效應(yīng)力表示試驗(yàn)結(jié)果時(shí)，三種剪試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)用有效應(yīng)力表示試驗(yàn)結(jié)果時(shí)，三種剪切試驗(yàn)將得到基本相同的強(qiáng)度包線及十分接近的有效應(yīng)切試驗(yàn)將得到基本相同的強(qiáng)度包線及十分接近的有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)，這就意味著同一種土三種試驗(yàn)的試樣將沿力強(qiáng)度指標(biāo)，這就意味著同一種土三種試驗(yàn)的試樣將沿著同一平面剪破。著同一平面剪破。實(shí)測(cè)資料表明，實(shí)測(cè)資料表明，f通常約為通常約為60，而粘性土的，而粘性土的 一般在一般在30左右，實(shí)測(cè)的左右，實(shí)測(cè)的f角接近于角接近于 ，這也是有效應(yīng)這也是有效應(yīng)力概念下的理論剪破角。力概念下的理論剪

37、破角。 正常固結(jié)土為應(yīng)變硬化型，體變多表現(xiàn)為剪縮正常固結(jié)土為應(yīng)變硬化型，體變多表現(xiàn)為剪縮。5-5 5-5 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀2/452、 超超固結(jié)粘土固結(jié)粘土三軸試驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變特性三軸試驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變特性超固結(jié)粘土三軸試驗(yàn)指對(duì)試樣施加的圍壓即初始有效固結(jié)超固結(jié)粘土三軸試驗(yàn)指對(duì)試樣施加的圍壓即初始有效固結(jié)應(yīng)力小于先期固結(jié)壓力。其三軸應(yīng)力小于先期固結(jié)壓力。其三軸試驗(yàn)結(jié)果試驗(yàn)結(jié)果出現(xiàn)類似于密砂出現(xiàn)類似于密砂的剪漲特性的剪漲特性。CD試驗(yàn)試樣破壞時(shí)的體積增大（膨脹）。試驗(yàn)試樣破壞時(shí)的體積增大（膨脹）。5-7 5-7 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀超固結(jié)土超固結(jié)土正常固

38、結(jié)土正常固結(jié)土aVVOaO31超固結(jié)土超固結(jié)土正常固結(jié)土正常固結(jié)土f31)(f31)(應(yīng)力應(yīng)變應(yīng)力應(yīng)變曲線曲線 CD試驗(yàn)試驗(yàn)體變應(yīng)變體變應(yīng)變曲線曲線2、 超超固結(jié)粘土固結(jié)粘土三軸試驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變特性三軸試驗(yàn)應(yīng)力應(yīng)變特性在在UU、CU試驗(yàn)中，試樣體積不變，試樣內(nèi)先出現(xiàn)正的孔壓試驗(yàn)中，試樣體積不變，試樣內(nèi)先出現(xiàn)正的孔壓，隨后減小。弱固結(jié)土破壞時(shí)的孔壓小于正常固結(jié)土，強(qiáng)超，隨后減小。弱固結(jié)土破壞時(shí)的孔壓小于正常固結(jié)土，強(qiáng)超固結(jié)粘土破壞時(shí)的孔壓可能為負(fù)。固結(jié)粘土破壞時(shí)的孔壓可能為負(fù)。5-7 5-7 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀UU試驗(yàn)試驗(yàn)孔壓應(yīng)變孔壓應(yīng)變曲線曲線 CU試驗(yàn)試驗(yàn)孔壓應(yīng)變孔壓應(yīng)

39、變曲線曲線強(qiáng)超固結(jié)強(qiáng)超固結(jié)auuO1u超固結(jié)土超固結(jié)土正常固結(jié)土正常固結(jié)土auuOfufu弱超固結(jié)弱超固結(jié)2、 超超固結(jié)粘土固結(jié)粘土三軸試驗(yàn)三軸試驗(yàn) UU試驗(yàn)試驗(yàn)在在UU試驗(yàn)中，一組試樣具有相同直徑的破壞應(yīng)力圓，強(qiáng)度試驗(yàn)中，一組試樣具有相同直徑的破壞應(yīng)力圓，強(qiáng)度包線是一條水平線，有效應(yīng)力圓與總應(yīng)力圓等直徑。包線是一條水平線，有效應(yīng)力圓與總應(yīng)力圓等直徑。A、B為強(qiáng)超固結(jié)總應(yīng)力圓，為強(qiáng)超固結(jié)總應(yīng)力圓，C為弱超固結(jié)總應(yīng)力圓。為弱超固結(jié)總應(yīng)力圓。5-7 5-7 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀O有效應(yīng)力圓有效應(yīng)力圓ucfABCAufBufCuff1f30u2、 超超固結(jié)粘土固結(jié)粘土三軸試驗(yàn)

40、三軸試驗(yàn) CU試驗(yàn)試驗(yàn)超固結(jié)粘土超固結(jié)粘土CU試驗(yàn)的強(qiáng)度包線（試驗(yàn)的強(qiáng)度包線（ ）是一條不通過(guò)圓點(diǎn)的）是一條不通過(guò)圓點(diǎn)的直線。直線。A為強(qiáng)超固結(jié)總應(yīng)力圓（破壞時(shí)孔隙水壓力為負(fù)），為強(qiáng)超固結(jié)總應(yīng)力圓（破壞時(shí)孔隙水壓力為負(fù)），B為為弱超固結(jié)總應(yīng)力圓（破壞時(shí)孔壓為正）。弱超固結(jié)總應(yīng)力圓（破壞時(shí)孔壓為正）。5-7 5-7 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀O有效應(yīng)力強(qiáng)度包線有效應(yīng)力強(qiáng)度包線cucfABcuc3c總應(yīng)力強(qiáng)度包線總應(yīng)力強(qiáng)度包線2、 超超固結(jié)粘土固結(jié)粘土三軸試驗(yàn)三軸試驗(yàn) CD試驗(yàn)試驗(yàn)CD試驗(yàn)過(guò)程中總應(yīng)力等于有效應(yīng)力，所以總應(yīng)力強(qiáng)度包線即有試驗(yàn)過(guò)程中總應(yīng)力等于有效應(yīng)力，所以總應(yīng)力強(qiáng)度

41、包線即有效應(yīng)力強(qiáng)度包線。是一條不過(guò)圓點(diǎn)的微彎曲線，簡(jiǎn)化為直線。效應(yīng)力強(qiáng)度包線。是一條不過(guò)圓點(diǎn)的微彎曲線，簡(jiǎn)化為直線。5-7 5-7 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀O強(qiáng)度包線強(qiáng)度包線ccdfd)(f3f3)(f1f12、 超超固結(jié)粘土固結(jié)粘土三軸試驗(yàn)三軸試驗(yàn) UU、CU、CD試驗(yàn)比較試驗(yàn)比較 時(shí)，超固結(jié)粘土?xí)r，超固結(jié)粘土CU、CD強(qiáng)度包線簡(jiǎn)化為一條不通過(guò)圓強(qiáng)度包線簡(jiǎn)化為一條不通過(guò)圓點(diǎn)的直線，點(diǎn)的直線， 時(shí)，與正常固結(jié)粘土強(qiáng)度包線重合，為過(guò)圓點(diǎn)時(shí)，與正常固結(jié)粘土強(qiáng)度包線重合，為過(guò)圓點(diǎn)的直線。強(qiáng)度指標(biāo)關(guān)系的直線。強(qiáng)度指標(biāo)關(guān)系 ，5-7 5-7 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀三軸試驗(yàn)中土的剪切性

42、狀O超固結(jié)超固結(jié) 正常固結(jié)正常固結(jié)ucfcuc3dcc3c試驗(yàn)UUcucd0u試驗(yàn)CU試驗(yàn)CD有效應(yīng)力圓有效應(yīng)力圓總應(yīng)力圓總應(yīng)力圓dcuuccc0ucud【例題例題52】從某一飽和黏土樣中切取三個(gè)試樣進(jìn)行固結(jié)從某一飽和黏土樣中切取三個(gè)試樣進(jìn)行固結(jié)不排水剪試驗(yàn)。三個(gè)試樣所受圍壓、剪破時(shí)大主應(yīng)力及剪不排水剪試驗(yàn)。三個(gè)試樣所受圍壓、剪破時(shí)大主應(yīng)力及剪破時(shí)孔隙水壓力見附表。試求總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)破時(shí)孔隙水壓力見附表。試求總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo) ， 和有和有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo) ， 。 5-7 5-7 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀cuccuc31fu試樣編號(hào) (kPa) (kPa) (kPa

43、) 50149.812.5100244.537.2200433.986.631fu【解】【解】解法解法1：按照應(yīng)力圓繪圖求解：按照應(yīng)力圓繪圖求解5-7 5-7 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀cucu20kPa,18c10kPa,28ccu18【解】【解】解法解法2：按照應(yīng)力路徑的線求解：按照應(yīng)力路徑的線求解5-7 5-7 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀1313,22pq試樣編號(hào) (kPa) (kPa)(kPa) p(kPa) q(kPa)50149.812.599.949.9100244.537.2172.2572.25200433.986.6316.95116.9

44、531fu解法解法2：按照應(yīng)力路徑的線求解：按照應(yīng)力路徑的線求解5-7 5-7 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀cucu20.02kPa,17.99c0.30891519.039392qpfKsintancosac同理，計(jì)算得到有效應(yīng)力表示的強(qiáng)度參數(shù)同理，計(jì)算得到有效應(yīng)力表示的強(qiáng)度參數(shù)0.4690458.905456qp10.08kPa,27.97c解法解法3：按照極限平衡條件求解：按照極限平衡條件求解 5-7 5-7 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀cucu20.02kPa,17.99c同理，計(jì)算得到有效應(yīng)力表示的強(qiáng)度參數(shù)同理，計(jì)算得到有效應(yīng)力表示的強(qiáng)度參數(shù)10.08

45、kPa,27.97c213tan (45)2tan(45)22ffc2tan (45),2tan(45)22xyc13ffxy50149.8100244.5xyxy1.89455.1xy3、 粘土粘土的殘余強(qiáng)度的殘余強(qiáng)度5-7 5-7 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀O超固結(jié)土峰值超固結(jié)土峰值d豎向壓力豎向壓力=正常固結(jié)土峰值正常固結(jié)土峰值重塑土重塑土s殘余強(qiáng)度殘余強(qiáng)度Oc超固結(jié)土超固結(jié)土正常固結(jié)土正常固結(jié)土ddf粘土的殘余強(qiáng)度與它的應(yīng)力歷史有關(guān)；粘土的殘余強(qiáng)度與它的應(yīng)力歷史有關(guān)；在大剪切位移下超固結(jié)粘土的強(qiáng)度降低幅度比正常固結(jié)粘土大；在大剪切位移下超固結(jié)粘土的強(qiáng)度降低幅度比正常固結(jié)粘土大；殘余強(qiáng)度為通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線。殘余強(qiáng)度為通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直