5土剪強(qiáng)度新方案

1、土的抗剪強(qiáng)度王英浩內(nèi)蒙古科技大學(xué)建筑與土木工程學(xué)院巖土教研組概概 述述土的破壞主要是由于剪切土的破壞主要是由于剪切引起的，剪切破壞是土體破引起的，剪切破壞是土體破壞的重要特點(diǎn)壞的重要特點(diǎn). .工程時(shí)間中與土的抗剪強(qiáng)工程時(shí)間中與土的抗剪強(qiáng)度有關(guān)的工程主要有以下度有關(guān)的工程主要有以下3 3類類: : （1 1）土質(zhì)土壩的穩(wěn)定）土質(zhì)土壩的穩(wěn)定 （2 2）土壓力）土壓力 （3 3）地基的承載力問題）地基的承載力問題工程實(shí)例土坡穩(wěn)定工程實(shí)例土坡穩(wěn)定工程實(shí)例土壓力工程實(shí)例土壓力工程實(shí)例地基承載力問題工程實(shí)例地基承載力問題一一. .庫侖公式庫侖公式tgcffc, c0c 無粘性土無粘性土 粘性土粘性土tg)

2、(uctgcf c c問題問題: :總應(yīng)力法與有效應(yīng)力法的優(yōu)缺點(diǎn)是什么總應(yīng)力法與有效應(yīng)力法的優(yōu)缺點(diǎn)是什么? ?總應(yīng)力法總應(yīng)力法比有效應(yīng)力法簡單比有效應(yīng)力法簡單, ,因?yàn)樵囼?yàn)時(shí)不需測量孔因?yàn)樵囼?yàn)時(shí)不需測量孔隙水壓力隙水壓力, ,進(jìn)行穩(wěn)定分析時(shí)也不考慮孔隙水壓力進(jìn)行穩(wěn)定分析時(shí)也不考慮孔隙水壓力, ,只只需測量總應(yīng)力即可需測量總應(yīng)力即可. .但是對于同一種土但是對于同一種土, ,施加相同的施加相同的總應(yīng)力總應(yīng)力, ,如果試驗(yàn)方法不同如果試驗(yàn)方法不同, ,或者說控制的排水條件或者說控制的排水條件不同不同, ,則所得的強(qiáng)度指標(biāo)也就不相同則所得的強(qiáng)度指標(biāo)也就不相同. .也就是說也就是說, ,總應(yīng)總應(yīng)力和土

3、的抗剪強(qiáng)度沒有唯一對應(yīng)的關(guān)系力和土的抗剪強(qiáng)度沒有唯一對應(yīng)的關(guān)系, ,應(yīng)用較多應(yīng)用較多. .有效應(yīng)力法有效應(yīng)力法考慮了孔隙水壓力的影響考慮了孔隙水壓力的影響, ,只計(jì)入作用于只計(jì)入作用于粒間的有效應(yīng)力粒間的有效應(yīng)力, ,試驗(yàn)證明試驗(yàn)證明, ,對于同一種土對于同一種土, ,不論采用不論采用何種試驗(yàn)方法何種試驗(yàn)方法, ,只要能準(zhǔn)確測量出孔隙水壓力只要能準(zhǔn)確測量出孔隙水壓力, ,則所則所得的有效抗剪強(qiáng)度指標(biāo)是相同的得的有效抗剪強(qiáng)度指標(biāo)是相同的. .它們有唯一對應(yīng)的它們有唯一對應(yīng)的關(guān)系關(guān)系. .但測量孔隙水壓力時(shí)但測量孔隙水壓力時(shí), ,比較麻煩比較麻煩, ,需要精確評價(jià)需要精確評價(jià)地基強(qiáng)度和穩(wěn)定性時(shí)常采

4、用地基強(qiáng)度和穩(wěn)定性時(shí)常采用. .來源于土粒間的摩擦力（內(nèi)摩擦力）。來源于土粒間的摩擦力（內(nèi)摩擦力）。包括：包括： a.a.一部分由于土顆粒粗糙產(chǎn)生的表面摩擦力；一部分由于土顆粒粗糙產(chǎn)生的表面摩擦力； b.b.另一部分是粗顆粒之間互相鑲嵌，聯(lián)鎖作用另一部分是粗顆粒之間互相鑲嵌，聯(lián)鎖作用 產(chǎn)生的咬合力。產(chǎn)生的咬合力。除內(nèi)摩擦力外，還有內(nèi)聚力。除內(nèi)摩擦力外，還有內(nèi)聚力。 內(nèi)聚力主要來源于：土顆粒之間的電分子吸引力和土中膠內(nèi)聚力主要來源于：土顆粒之間的電分子吸引力和土中膠結(jié)物質(zhì)（硅、鐵物質(zhì)和碳酸鹽等）對土粒的膠結(jié)作用。結(jié)物質(zhì)（硅、鐵物質(zhì)和碳酸鹽等）對土粒的膠結(jié)作用。二二.莫爾莫爾-庫侖強(qiáng)度理論庫侖強(qiáng)度

5、理論 假定土層為均勻、連續(xù)的半空間材料，研究地面以下任一假定土層為均勻、連續(xù)的半空間材料，研究地面以下任一深度處深度處m點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。下面僅研究平面問題，下面僅研究平面問題，在土體中取一微單元體，在土體中取一微單元體，作用在該單元體上的兩個(gè)作用在該單元體上的兩個(gè)主應(yīng)力為主應(yīng)力為 ，則作用在與大主應(yīng)力作用面成則作用在與大主應(yīng)力作用面成 角的角的 平面上的正應(yīng)力平面上的正應(yīng)力 和剪應(yīng)力和剪應(yīng)力 可根據(jù)靜力平衡條件求得：可根據(jù)靜力平衡條件求得：3131,mn0sincoscos0cossinsin13dsdsdsdsdsds如下圖如下圖。31,與2sin212cos2121313131

6、以上以上可用可用莫爾圓莫爾圓表示，表示， 如果給定了土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)如果給定了土的抗剪強(qiáng)度參數(shù) 和和c以及土中某點(diǎn)的應(yīng)力以及土中某點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)，則可將抗剪強(qiáng)度包線與莫爾應(yīng)力圓畫在同一張坐標(biāo)圖上。狀態(tài)，則可將抗剪強(qiáng)度包線與莫爾應(yīng)力圓畫在同一張坐標(biāo)圖上。它們之間的關(guān)系有三種情況：它們之間的關(guān)系有三種情況：（1）莫爾圓位于抗剪強(qiáng)度包線下方（圓）莫爾圓位于抗剪強(qiáng)度包線下方（圓1），說明該點(diǎn)在任何），說明該點(diǎn)在任何平面上的剪應(yīng)力都小于土所能發(fā)揮的抗剪強(qiáng)度平面上的剪應(yīng)力都小于土所能發(fā)揮的抗剪強(qiáng)度 ，因此不會發(fā)生剪切破壞；因此不會發(fā)生剪切破壞；（2）圓）圓3實(shí)際上不存在；實(shí)際上不存在；（3）圓）圓2，說明在

7、，說明在a點(diǎn)所代點(diǎn)所代表的平面上剪應(yīng)力正好等于表的平面上剪應(yīng)力正好等于抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度 ，該點(diǎn)，該點(diǎn)處于極限平衡狀態(tài)。處于極限平衡狀態(tài)。ffc土處于極限平衡狀態(tài)下時(shí)土處于極限平衡狀態(tài)下時(shí)根據(jù)極限應(yīng)力圓與根據(jù)極限應(yīng)力圓與抗剪強(qiáng)度包線相切抗剪強(qiáng)度包線相切的幾何關(guān)系，可建的幾何關(guān)系，可建立以下極限立以下極限平衡條平衡條件件：sin21cot213131c245tan2245tan245tan2245tan213231cc粘性土：粘性土：化簡后得：化簡后得： 無粘性土：無粘性土：245tan245tan213231破裂面破裂面245902ff破裂角：破裂角：破壞面與大主應(yīng)力作用面間的夾角破壞面與大主應(yīng)

8、力作用面間的夾角問題問題: :土體的最大剪應(yīng)力面是否即剪切破裂面土體的最大剪應(yīng)力面是否即剪切破裂面? ?對于飽和軟粘土對于飽和軟粘土, ,在不排水條件下在不排水條件下, ,其內(nèi)摩擦角為其內(nèi)摩擦角為0,0,此時(shí)土體的最大剪應(yīng)力面即為剪切破裂面此時(shí)土體的最大剪應(yīng)力面即為剪切破裂面. .測定土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的試驗(yàn)稱為剪切試驗(yàn)測定土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的試驗(yàn)稱為剪切試驗(yàn)按照常用的試驗(yàn)儀器將剪切試驗(yàn)分為按照常用的試驗(yàn)儀器將剪切試驗(yàn)分為 直接剪切試驗(yàn)直接剪切試驗(yàn) 三軸壓縮試驗(yàn)三軸壓縮試驗(yàn) 無側(cè)向抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)無側(cè)向抗壓強(qiáng)度試驗(yàn) 十字板剪切試驗(yàn)十字板剪切試驗(yàn)近似模擬近似模擬直接剪切試驗(yàn)應(yīng)變控制式直剪儀應(yīng)變控制式直剪儀應(yīng)

9、變控制式直剪儀的試驗(yàn)原理：應(yīng)變控制式直剪儀的試驗(yàn)原理：對同一種土至少取對同一種土至少取4個(gè)平行試樣，分別在不同垂直壓個(gè)平行試樣，分別在不同垂直壓力力 下剪切破壞，將試驗(yàn)結(jié)果繪制抗剪強(qiáng)度下剪切破壞，將試驗(yàn)結(jié)果繪制抗剪強(qiáng)度 f與相應(yīng)與相應(yīng)垂直壓力垂直壓力 的關(guān)系圖。試驗(yàn)結(jié)果表明，對于粘性土的關(guān)系圖。試驗(yàn)結(jié)果表明，對于粘性土 f 基本上呈直線關(guān)系，直線方程可用庫倫公式表示；基本上呈直線關(guān)系，直線方程可用庫倫公式表示；對于無粘性土，對于無粘性土， f 則是通過原點(diǎn)的直線。則是通過原點(diǎn)的直線。 的的缺點(diǎn)缺點(diǎn)直接剪切儀直接剪切儀限定剪切面不一定是最薄弱面限定剪切面不一定是最薄弱面剪切面上剪應(yīng)力分布不均勻剪

10、切面上剪應(yīng)力分布不均勻剪切面在剪切過程中是逐漸縮小的剪切面在剪切過程中是逐漸縮小的不能嚴(yán)格控制排水條件，不能量測孔隙水壓力不能嚴(yán)格控制排水條件，不能量測孔隙水壓力構(gòu)造簡單構(gòu)造簡單操作方便操作方便的的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)直接剪切儀直接剪切儀三軸壓縮試驗(yàn) 對同一種土至少取對同一種土至少取3個(gè)平行試樣，分別在個(gè)平行試樣，分別在不同周圍壓力不同周圍壓力 3 和軸壓和軸壓 1 作用下剪切破壞，作用下剪切破壞，將試驗(yàn)結(jié)果繪制為若干個(gè)將試驗(yàn)結(jié)果繪制為若干個(gè)極限應(yīng)力圓極限應(yīng)力圓。根據(jù)莫。根據(jù)莫爾爾-庫倫理論，這一組極限應(yīng)力圓的庫倫理論，這一組極限應(yīng)力圓的公共切線公共切線即為土的即為土的抗剪強(qiáng)度包線抗剪強(qiáng)度包線，可近似取為

11、一條直線，可近似取為一條直線，直線的方程即為庫倫公式所表示的方程。直線的方程即為庫倫公式所表示的方程。三軸壓縮儀的試驗(yàn)原理：三軸壓縮儀的試驗(yàn)原理： c0三軸壓縮試驗(yàn)原理三軸壓縮試驗(yàn)原理的的優(yōu)點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)三軸壓縮三軸壓縮儀儀的的缺點(diǎn)缺點(diǎn)三軸壓縮三軸壓縮儀儀能較嚴(yán)格地控制排水條件能較嚴(yán)格地控制排水條件剪切破壞面為最薄弱面剪切破壞面為最薄弱面試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)過程相對復(fù)雜試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)過程相對復(fù)雜試樣的受力狀態(tài)為軸對稱情況，試樣的受力狀態(tài)為軸對稱情況，與實(shí)際土體的受力狀態(tài)未必相符與實(shí)際土體的受力狀態(tài)未必相符無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)三軸壓縮試驗(yàn)當(dāng)周圍壓力為零時(shí)即為無側(cè)限試驗(yàn)三軸壓縮試驗(yàn)當(dāng)周圍壓力為零時(shí)即為無側(cè)限試驗(yàn)條

12、件，此時(shí)只有軸向壓力，所以也稱單軸壓縮試條件，此時(shí)只有軸向壓力，所以也稱單軸壓縮試驗(yàn)。驗(yàn)。由于試樣的側(cè)向力為零，在軸向受壓時(shí)，其側(cè)向由于試樣的側(cè)向力為零，在軸向受壓時(shí)，其側(cè)向變形不受限制，故又稱無側(cè)限壓縮試驗(yàn)。變形不受限制，故又稱無側(cè)限壓縮試驗(yàn)。由于試樣是在軸向壓縮的條件下破壞的，因此把由于試樣是在軸向壓縮的條件下破壞的，因此把這種情況下土能承受的最大軸向壓力稱為無側(cè)限這種情況下土能承受的最大軸向壓力稱為無側(cè)限抗壓強(qiáng)度，以抗壓強(qiáng)度，以q qu u表示表示極限應(yīng)力圓 3uutqqs十字板剪切試驗(yàn)原位十字板剪切試驗(yàn)是一種利用十字板剪切儀在原位十字板剪切試驗(yàn)是一種利用十字板剪切儀在現(xiàn)場測定土的抗剪強(qiáng)

13、度的方法。這種方法適用于現(xiàn)場測定土的抗剪強(qiáng)度的方法。這種方法適用于在現(xiàn)場測定飽和粘性土的原位不排水強(qiáng)度，特別在現(xiàn)場測定飽和粘性土的原位不排水強(qiáng)度，特別適用于均勻的飽和軟粘土。適用于均勻的飽和軟粘土。無需鉆孔取得原狀土樣無需鉆孔取得原狀土樣, ,從而使土少受擾動從而使土少受擾動, ,試驗(yàn)試驗(yàn)時(shí)土的排水條件和受力狀態(tài)與實(shí)際條件十分接近時(shí)土的排水條件和受力狀態(tài)與實(shí)際條件十分接近. .一一.粘性土在不同固結(jié)和排水條件下的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)粘性土在不同固結(jié)和排水條件下的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)3333333331101u02 uu固結(jié)不排水試驗(yàn)（固結(jié)不排水試驗(yàn)（cu試驗(yàn)）是在試驗(yàn)）是在施加周圍壓力時(shí)充分施加周圍壓力時(shí)充分

14、排水（固結(jié)）排水（固結(jié)），而在施加軸向壓力直至剪切破壞的整個(gè)，而在施加軸向壓力直至剪切破壞的整個(gè)試驗(yàn)過程中試驗(yàn)過程中不允許排水（不排水）不允許排水（不排水）。 飽和粘性土的固結(jié)不排水抗剪強(qiáng)度受應(yīng)力歷史飽和粘性土的固結(jié)不排水抗剪強(qiáng)度受應(yīng)力歷史的影響，所以首先要區(qū)分試樣是處于什么樣的固結(jié)的影響，所以首先要區(qū)分試樣是處于什么樣的固結(jié)狀態(tài)。狀態(tài)。 正常固結(jié)正常固結(jié)狀態(tài)的試樣在剪切過程中體積有減小狀態(tài)的試樣在剪切過程中體積有減小的趨勢（的趨勢（剪縮剪縮），但由于不允許排水，故產(chǎn)生），但由于不允許排水，故產(chǎn)生正的正的孔隙水壓力孔隙水壓力；而；而強(qiáng)超固結(jié)強(qiáng)超固結(jié)狀態(tài)的試樣在剪切過程中，狀態(tài)的試樣在剪切過程中

15、，先表現(xiàn)為先表現(xiàn)為剪縮剪縮（產(chǎn)生（產(chǎn)生正的孔隙水壓力正的孔隙水壓力），然后轉(zhuǎn)為），然后轉(zhuǎn)為剪脹（產(chǎn)生剪脹（產(chǎn)生負(fù)的孔隙水壓力負(fù)的孔隙水壓力）。）。a.正常固結(jié)飽和粘土正常固結(jié)飽和粘土 剪切過程中剪切過程中不排水不排水，根據(jù)有效應(yīng)力原理可知，根據(jù)有效應(yīng)力原理可知，有效有效應(yīng)力圓與總應(yīng)力圓直徑相等，位置不同。應(yīng)力圓與總應(yīng)力圓直徑相等，位置不同。因?yàn)檎９探Y(jié)狀態(tài)的試樣在剪切破壞時(shí)產(chǎn)生因?yàn)檎９探Y(jié)狀態(tài)的試樣在剪切破壞時(shí)產(chǎn)生正的孔正的孔隙水壓力隙水壓力，故有效應(yīng)力圓在總應(yīng)力圓的，故有效應(yīng)力圓在總應(yīng)力圓的左邊左邊?？倯?yīng)力破壞包線和有效應(yīng)力破壞包線都通過總應(yīng)力破壞包線和有效應(yīng)力破壞包線都通過原點(diǎn)原點(diǎn)，說明說

16、明固結(jié)壓力為零的土不會具有抗剪強(qiáng)度。固結(jié)壓力為零的土不會具有抗剪強(qiáng)度。 超固結(jié)狀態(tài)超固結(jié)狀態(tài)正常固結(jié)狀態(tài)正常固結(jié)狀態(tài)ccu0 abcb.超固結(jié)飽和粘土超固結(jié)飽和粘土超固結(jié)狀態(tài)土的固結(jié)不排水試驗(yàn)超固結(jié)狀態(tài)土的固結(jié)不排水試驗(yàn)超固結(jié)狀態(tài)的飽和粘性土的固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)超固結(jié)狀態(tài)的飽和粘性土的固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)得到的總應(yīng)力得到的總應(yīng)力破壞包線是一條略平緩的曲線破壞包線是一條略平緩的曲線，可近，可近似以直線似以直線abab代替，與正常固結(jié)狀態(tài)土的固結(jié)不排水代替，與正常固結(jié)狀態(tài)土的固結(jié)不排水破壞包線破壞包線bcbc相交，相交，bcbc的延長線通過原點(diǎn)。實(shí)用上將的延長線通過原點(diǎn)。實(shí)用上將abcabc折線取為

17、一條直線。折線取為一條直線。由于超固結(jié)狀態(tài)的土樣在剪切破壞時(shí)，產(chǎn)生由于超固結(jié)狀態(tài)的土樣在剪切破壞時(shí)，產(chǎn)生負(fù)的負(fù)的孔隙水壓力孔隙水壓力，有效應(yīng)力圓在總應(yīng)力圓的，有效應(yīng)力圓在總應(yīng)力圓的右邊右邊。 3333333331101u021uuu不固結(jié)不排水試驗(yàn)（不固結(jié)不排水試驗(yàn)（uu試驗(yàn)）試驗(yàn)）是在施加周圍壓力時(shí)是在施加周圍壓力時(shí)不排水不排水（不固結(jié)）（不固結(jié)），且在施加軸向壓力直至剪切破壞的整個(gè)試驗(yàn)過，且在施加軸向壓力直至剪切破壞的整個(gè)試驗(yàn)過程中也程中也不允許排水（不排水）不允許排水（不排水）。 0 u 0cu飽和粘性土的不固結(jié)不排水試驗(yàn)飽和粘性土的不固結(jié)不排水試驗(yàn) 圖中三個(gè)實(shí)線圓分別表示三個(gè)試件在不同

18、的圍圖中三個(gè)實(shí)線圓分別表示三個(gè)試件在不同的圍壓作用下破壞時(shí)的總應(yīng)力圓，虛線表示有效應(yīng)力圓。壓作用下破壞時(shí)的總應(yīng)力圓，虛線表示有效應(yīng)力圓。試驗(yàn)結(jié)果表明，雖然三個(gè)試件的試驗(yàn)結(jié)果表明，雖然三個(gè)試件的圍壓不同圍壓不同，但破壞，但破壞時(shí)的時(shí)的主應(yīng)力差相等主應(yīng)力差相等，所以三，所以三個(gè)總應(yīng)力圓的直徑相同個(gè)總應(yīng)力圓的直徑相同，所以所以破壞包線是一條水平線破壞包線是一條水平線，可得，可得0 u )(2131 ufc由于在不排水條件下，試樣在試驗(yàn)過程中由于在不排水條件下，試樣在試驗(yàn)過程中含水量含水量不變，體積不變不變，體積不變，改變周圍壓力增量只能引起孔隙，改變周圍壓力增量只能引起孔隙水壓力的變化，水壓力的變化

19、，并不會改變試樣中的有效應(yīng)力并不會改變試樣中的有效應(yīng)力，各，各試件在剪切前的有效應(yīng)力相等，因此試件在剪切前的有效應(yīng)力相等，因此抗剪強(qiáng)度不變抗剪強(qiáng)度不變。由于只能得到由于只能得到一個(gè)有效應(yīng)力圓一個(gè)有效應(yīng)力圓，所以，所以不能得到有不能得到有效應(yīng)力破壞包線效應(yīng)力破壞包線，不固結(jié)不排水試驗(yàn)只用于測定飽，不固結(jié)不排水試驗(yàn)只用于測定飽和土的不排水強(qiáng)度，所以可以用和土的不排水強(qiáng)度，所以可以用無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)驗(yàn)代替三軸壓縮試驗(yàn)來測定飽和土的不排水抗剪強(qiáng)代替三軸壓縮試驗(yàn)來測定飽和土的不排水抗剪強(qiáng)度。度。 不固結(jié)不排水試驗(yàn)的不固結(jié)不排水試驗(yàn)的“不固結(jié)不固結(jié)”是在保持試樣是在保持試樣原原來有效應(yīng)力

20、不變來有效應(yīng)力不變的情況下，在三軸壓力室的周圍的情況下，在三軸壓力室的周圍壓力下不再排水固結(jié)。如果飽和粘性土壓力下不再排水固結(jié)。如果飽和粘性土從未固結(jié)從未固結(jié)過，則其中的過，則其中的有效應(yīng)力為零（先期固結(jié)壓力也為有效應(yīng)力為零（先期固結(jié)壓力也為零零），表現(xiàn)為一種泥漿狀土，其抗），表現(xiàn)為一種泥漿狀土，其抗剪強(qiáng)度必然也剪強(qiáng)度必然也等于零。等于零。如果在如果在較高的剪前固結(jié)壓力較高的剪前固結(jié)壓力下進(jìn)行不固結(jié)不排水下進(jìn)行不固結(jié)不排水試驗(yàn)，就會得到試驗(yàn)，就會得到較大的不排水抗剪強(qiáng)度較大的不排水抗剪強(qiáng)度。3333333331101u02 uu固結(jié)排水試驗(yàn)（固結(jié)排水試驗(yàn)（cd試驗(yàn)）試驗(yàn)）是在是在施加周圍壓力時(shí)

21、充分排水施加周圍壓力時(shí)充分排水（固結(jié)）（固結(jié)），而在，而在施加軸向壓力直至剪切破壞施加軸向壓力直至剪切破壞的整個(gè)試驗(yàn)過的整個(gè)試驗(yàn)過程中程中允許排水（排水）允許排水（排水）。a.正常固結(jié)飽和粘土正常固結(jié)飽和粘土b.超固結(jié)飽和粘土超固結(jié)飽和粘土在整個(gè)試驗(yàn)過程中，土樣中的在整個(gè)試驗(yàn)過程中，土樣中的孔隙水壓力始終孔隙水壓力始終為零為零，總應(yīng)力最后完全轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力總應(yīng)力最后完全轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力，所以，所以總總應(yīng)力圓就是有效應(yīng)力圓應(yīng)力圓就是有效應(yīng)力圓，總應(yīng)力破壞包線就是有，總應(yīng)力破壞包線就是有效應(yīng)力破壞包線。效應(yīng)力破壞包線。正常固結(jié)狀態(tài)的土，其正常固結(jié)狀態(tài)的土，其破壞包線通過原點(diǎn)破壞包線通過原點(diǎn)。超固結(jié)飽

22、和粘土在固結(jié)排水剪中超固結(jié)飽和粘土在固結(jié)排水剪中先剪縮后剪脹先剪縮后剪脹, ,但但不會排出水分不會排出水分, ,反而因剪脹而有反而因剪脹而有吸水吸水的趨勢的趨勢, ,含含水量還要增加水量還要增加. .試驗(yàn)結(jié)果表明，對于同一種土，固結(jié)排水試驗(yàn)得試驗(yàn)結(jié)果表明，對于同一種土，固結(jié)排水試驗(yàn)得到的到的cd、 d與固結(jié)不排水試驗(yàn)得到的與固結(jié)不排水試驗(yàn)得到的c、 很很接近接近，由于固結(jié)排水試驗(yàn)所需的時(shí)間太長，故由于固結(jié)排水試驗(yàn)所需的時(shí)間太長，故實(shí)用上用實(shí)用上用c、 代替代替cd、 d 。三種試驗(yàn)結(jié)果的強(qiáng)度包線三種試驗(yàn)結(jié)果的強(qiáng)度包線 對同一種飽和粘性土，分別在三種不同的排對同一種飽和粘性土，分別在三種不同的排

23、水條件下進(jìn)行剪切試驗(yàn)。如果用水條件下進(jìn)行剪切試驗(yàn)。如果用總應(yīng)力表示，總應(yīng)力表示，將得將得到到完全不同的試驗(yàn)結(jié)果完全不同的試驗(yàn)結(jié)果，而以，而以有效應(yīng)力表示有效應(yīng)力表示，則不，則不論采用哪種試驗(yàn)方法，都得到論采用哪種試驗(yàn)方法，都得到近乎同一條有效應(yīng)力近乎同一條有效應(yīng)力破壞包線。破壞包線。 所以說，抗剪強(qiáng)度與總應(yīng)力沒有唯一的對應(yīng)關(guān)所以說，抗剪強(qiáng)度與總應(yīng)力沒有唯一的對應(yīng)關(guān)系，而與有效應(yīng)力有唯一的對應(yīng)關(guān)系系，而與有效應(yīng)力有唯一的對應(yīng)關(guān)系。二二.粘性土的殘余強(qiáng)度指標(biāo)粘性土的殘余強(qiáng)度指標(biāo) 堅(jiān)硬的超壓密粘土的堅(jiān)硬的超壓密粘土的 曲線可出現(xiàn)剪應(yīng)力的峰曲線可出現(xiàn)剪應(yīng)力的峰值值 , ,即為土的即為土的峰值抗剪強(qiáng)度峰

24、值抗剪強(qiáng)度. .峰后強(qiáng)度隨剪切位移峰后強(qiáng)度隨剪切位移增大而降低增大而降低, ,稱為應(yīng)變軟化特征稱為應(yīng)變軟化特征. .當(dāng)剪切位移較大時(shí)當(dāng)剪切位移較大時(shí), ,其強(qiáng)度最終也降低至某一穩(wěn)定值其強(qiáng)度最終也降低至某一穩(wěn)定值, ,這種終值強(qiáng)度稱為這種終值強(qiáng)度稱為殘余強(qiáng)度殘余強(qiáng)度. .試驗(yàn)證明試驗(yàn)證明, ,粘性土的殘余強(qiáng)度同峰值強(qiáng)度粘性土的殘余強(qiáng)度同峰值強(qiáng)度一樣也符合庫侖公式一樣也符合庫侖公式, ,即即lfprrfrtgc粘性土的殘余強(qiáng)度可解釋為粘性土的殘余強(qiáng)度可解釋為, ,沿剪切面兩側(cè)沿剪切面兩側(cè)非定非定向排列向排列的薄層微粒結(jié)構(gòu)的薄層微粒結(jié)構(gòu), ,隨著剪應(yīng)變的增加而逐隨著剪應(yīng)變的增加而逐漸轉(zhuǎn)化為沿剪切方向

25、漸轉(zhuǎn)化為沿剪切方向定向排列定向排列, ,因而土的抗剪強(qiáng)因而土的抗剪強(qiáng)度隨之降低度隨之降低. .殘余強(qiáng)度與土的結(jié)構(gòu)關(guān)系不大殘余強(qiáng)度與土的結(jié)構(gòu)關(guān)系不大, ,而主要取決于土而主要取決于土的礦物成分和有效法向應(yīng)力的影響的礦物成分和有效法向應(yīng)力的影響. .粘土的殘余強(qiáng)度與它的應(yīng)力歷史無關(guān)粘土的殘余強(qiáng)度與它的應(yīng)力歷史無關(guān). .在大剪位移下超固結(jié)粘土的強(qiáng)度降低幅度比正常在大剪位移下超固結(jié)粘土的強(qiáng)度降低幅度比正常固結(jié)粘土的大固結(jié)粘土的大. .殘余強(qiáng)度線為通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線殘余強(qiáng)度線為通過坐標(biāo)原點(diǎn)的直線. . 三三.無粘性土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)無粘性土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)緊砂受剪時(shí)，顆粒必緊砂受剪時(shí)，顆粒必須升高以離開它們

26、原須升高以離開它們原來的位置而彼此才能來的位置而彼此才能滑過，從而導(dǎo)致體積滑過，從而導(dǎo)致體積膨脹，把這種因剪切膨脹，把這種因剪切而體積膨脹的現(xiàn)象稱而體積膨脹的現(xiàn)象稱為剪脹性。為剪脹性。緊 砂松松 砂砂松砂受剪時(shí)，顆粒滾松砂受剪時(shí)，顆粒滾落到平衡位置，排列落到平衡位置，排列更緊密些，所以體積更緊密些，所以體積縮小，把這種因剪切縮小，把這種因剪切而體積縮小的現(xiàn)象稱而體積縮小的現(xiàn)象稱為剪縮性為剪縮性. .緊砂的強(qiáng)度達(dá)到一定值后，緊砂的強(qiáng)度達(dá)到一定值后，隨著軸向應(yīng)變的繼續(xù)增加，隨著軸向應(yīng)變的繼續(xù)增加，強(qiáng)度反而減小，最后呈應(yīng)強(qiáng)度反而減小，最后呈應(yīng)變軟化型變軟化型. 隨著軸向應(yīng)變的增隨著軸向應(yīng)變的增加，松

27、砂的強(qiáng)度逐漸增加，松砂的強(qiáng)度逐漸增加，曲線應(yīng)變硬化加，曲線應(yīng)變硬化. . 體積開始時(shí)稍有體積開始時(shí)稍有減小，繼而增加，減小，繼而增加，超過它的初始體積超過它的初始體積. .體積逐漸減小體積逐漸減小. . 對一定側(cè)限壓力下的同種砂土對一定側(cè)限壓力下的同種砂土, ,緊密和松散緊密和松散的砂土最終的強(qiáng)度趨于同一數(shù)值的砂土最終的強(qiáng)度趨于同一數(shù)值, ,而最終孔隙比而最終孔隙比也大致趨向于某一穩(wěn)定值也大致趨向于某一穩(wěn)定值, ,該值稱為該值稱為臨界孔隙比臨界孔隙比. .在這一孔隙比下在這一孔隙比下, ,砂土在不排水條件下受荷至破砂土在不排水條件下受荷至破壞時(shí)壞時(shí), ,其體積變化為零其體積變化為零. . 砂土的臨砂土的臨界孔隙比將隨周圍界孔隙比將隨周圍壓力的增加而減小壓力的增加而減小. . 砂土在突發(fā)的動荷載作用下，不能在短時(shí)間排砂土在突發(fā)的動荷載作用下，不能在短時(shí)間排水固結(jié)，為抵抗剪力引起的體積縮小的趨勢，將產(chǎn)水固結(jié)，為抵抗剪力引起的體積縮小的趨勢，將產(chǎn)生很大的孔隙水壓力，從而導(dǎo)致土體的抗剪能力完生很大的孔隙水壓力，從而導(dǎo)致土體的抗剪能力完全喪失的現(xiàn)象稱為全喪失的現(xiàn)象稱為砂土液化砂土液化.