自考 工程地質(zhì)及土力學(xué)-54 55 56

1、第5章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度工程地質(zhì)及土力學(xué)重慶能源職業(yè)學(xué)院2012年12月2021-12-122工程地質(zhì)及土力學(xué)工程地質(zhì)及土力學(xué) 第第5章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度重慶能源職業(yè)學(xué)院概述5.1摩爾庫侖抗剪強(qiáng)度理論5.2土的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)5.3 應(yīng)力作用下的孔隙水壓力 5.4粘性土的抗剪強(qiáng)度性質(zhì)5.5無粘性土的抗剪強(qiáng)度性質(zhì)5.62021-12-123工程地質(zhì)及土力學(xué)工程地質(zhì)及土力學(xué) 第第5章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度重慶能源職業(yè)學(xué)院5.4 5.4 應(yīng)力作用下的孔隙水壓力應(yīng)力作用下的孔隙水壓力有效應(yīng)力決定土體變形和抗剪強(qiáng)度的變化有效應(yīng)力不能直接測量，利用有效應(yīng)力原理（u），通過測定孔隙水壓力

2、來確定2021-12-124工程地質(zhì)及土力學(xué)工程地質(zhì)及土力學(xué) 第第5章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度重慶能源職業(yè)學(xué)院5.4 5.4 應(yīng)力作用下的孔隙水壓力應(yīng)力作用下的孔隙水壓力 （不排水）三軸試驗(yàn)結(jié)果表明：圍壓增量（不排水）三軸試驗(yàn)結(jié)果表明：圍壓增量3 3和和軸壓增量軸壓增量（1，2）必然會(huì)引起土試樣中孔隙）必然會(huì)引起土試樣中孔隙水壓力增大水壓力增大u3和和u1：33Bu)(311Au33uB正應(yīng)力引起正應(yīng)力引起的孔隙水壓的孔隙水壓力系數(shù)力系數(shù)311uA剪應(yīng)力引起剪應(yīng)力引起的孔隙水壓的孔隙水壓力系數(shù)力系數(shù)2021-12-125工程地質(zhì)及土力學(xué)工程地質(zhì)及土力學(xué) 第第5章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度

3、重慶能源職業(yè)學(xué)院5.4 5.4 應(yīng)力作用下的孔隙水壓力應(yīng)力作用下的孔隙水壓力飽和土不固結(jié)、不飽和土不固結(jié)、不排水條件剪切試驗(yàn)排水條件剪切試驗(yàn)令令A(yù)BA)(313ABu則則全部正應(yīng)力都由全部正應(yīng)力都由孔隙水來承擔(dān)孔隙水來承擔(dān)B=1干土干土正應(yīng)力完全由土正應(yīng)力完全由土骨架來承擔(dān)骨架來承擔(dān)B=0非飽和土非飽和土0B12021-12-126工程地質(zhì)及土力學(xué)工程地質(zhì)及土力學(xué) 第第5章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度重慶能源職業(yè)學(xué)院5.4 5.4 應(yīng)力作用下的孔隙水壓力應(yīng)力作用下的孔隙水壓力高壓縮性粘土及松砂高壓縮性粘土及松砂A值較大值較大超固結(jié)粘土在剪應(yīng)力作用下產(chǎn)超固結(jié)粘土在剪應(yīng)力作用下產(chǎn)生剪脹，產(chǎn)生負(fù)孔隙

4、水壓力生剪脹，產(chǎn)生負(fù)孔隙水壓力A為負(fù)值為負(fù)值對于同一種土，對于同一種土，A值非常值，它與初始應(yīng)力值非常值，它與初始應(yīng)力狀態(tài)、應(yīng)力歷史、施加應(yīng)力的路徑等有關(guān)狀態(tài)、應(yīng)力歷史、施加應(yīng)力的路徑等有關(guān)工程地質(zhì)及土力學(xué)工程地質(zhì)及土力學(xué) 第第5章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度重慶能源職業(yè)學(xué)院強(qiáng)度指標(biāo)強(qiáng)度指標(biāo)：5.55.5 粘性土的抗剪強(qiáng)度粘性土的抗剪強(qiáng)度粘聚力粘聚力 c內(nèi)摩擦角內(nèi)摩擦角 按照分析方法，可分為總應(yīng)力強(qiáng)度指按照分析方法，可分為總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)與有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)；標(biāo)與有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)； 按照試驗(yàn)方法，可分為直剪強(qiáng)度指標(biāo)按照試驗(yàn)方法，可分為直剪強(qiáng)度指標(biāo)與三軸試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo)；與三軸試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo)； 按照應(yīng)力應(yīng)

5、變狀態(tài)，可分為峰值強(qiáng)度按照應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài)，可分為峰值強(qiáng)度指標(biāo)與殘余強(qiáng)度指標(biāo)。指標(biāo)與殘余強(qiáng)度指標(biāo)。工程地質(zhì)及土力學(xué)工程地質(zhì)及土力學(xué) 第第5章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度重慶能源職業(yè)學(xué)院總應(yīng)力指標(biāo)與有效應(yīng)力指標(biāo)總應(yīng)力指標(biāo)與有效應(yīng)力指標(biāo)u抗剪強(qiáng)度的有效應(yīng)力指抗剪強(qiáng)度的有效應(yīng)力指標(biāo)標(biāo)c ， u c + tg = -u符合土的破壞的機(jī)理，符合土的破壞的機(jī)理，但有時(shí)孔隙水壓力但有時(shí)孔隙水壓力u無法確定無法確定u抗剪強(qiáng)度的總應(yīng)力指標(biāo)抗剪強(qiáng)度的總應(yīng)力指標(biāo)c， u c+ tg u是一種是一種“全額生產(chǎn)率全額生產(chǎn)率”的的概念，因概念，因u不能產(chǎn)生抗剪不能產(chǎn)生抗剪強(qiáng)度，不符合強(qiáng)度機(jī)理。強(qiáng)度，不符合強(qiáng)度機(jī)理。在無法確定

6、在無法確定u時(shí)便于應(yīng)用，時(shí)便于應(yīng)用，但要符合工程條件但要符合工程條件5.55.5 粘性土的抗剪強(qiáng)度粘性土的抗剪強(qiáng)度工程地質(zhì)及土力學(xué)工程地質(zhì)及土力學(xué) 第第5章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度重慶能源職業(yè)學(xué)院一. 不固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度二. 固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度三. 固結(jié)排水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度四. 三種排水條件的試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo)的應(yīng)用本節(jié)主要內(nèi)容：工程地質(zhì)及土力學(xué)工程地質(zhì)及土力學(xué) 第第5章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度重慶能源職業(yè)學(xué)院n三軸試驗(yàn)：三軸試驗(yàn)：施加周圍壓力施加周圍壓力 3、軸向壓力、軸向壓力 直至剪直至剪破的整個(gè)過程都關(guān)閉排水破的整個(gè)過程都關(guān)閉排水閥門，不允許試樣排水固閥門，不允許試樣排水固結(jié)結(jié)

7、3 3 3 3 3 3 n直剪試驗(yàn)：直剪試驗(yàn)：通過試驗(yàn)加荷通過試驗(yàn)加荷的快慢來實(shí)現(xiàn)是否排水。的快慢來實(shí)現(xiàn)是否排水。使試樣在使試樣在3 35 5minmin之內(nèi)剪破，之內(nèi)剪破，稱之為快剪稱之為快剪關(guān)閉排關(guān)閉排水閥水閥5.5.1 不固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度不固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度工程地質(zhì)及土力學(xué)工程地質(zhì)及土力學(xué) 第第5章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度重慶能源職業(yè)學(xué)院5.5.1 不固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度不固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度1、三軸儀中不排水剪強(qiáng)度 UUT-只用于測定不排水剪強(qiáng)度0ufufc)(2131 土的不固結(jié)不排水剪強(qiáng)度cu，簡稱不排水剪強(qiáng)度，常被視為土的天然原位強(qiáng)度。工程地質(zhì)及土力學(xué)工程地質(zhì)及

8、土力學(xué) 第第5章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度重慶能源職業(yè)學(xué)院5.5.1 不固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度不固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度1、三軸儀中不排水剪強(qiáng)度 UUT有效應(yīng)力圓有效應(yīng)力圓總應(yīng)力圓總應(yīng)力圓 u u=0=0BCcu uAA 3A 1A 飽和粘性土在飽和粘性土在三組三組 3 3下的不排下的不排水剪試驗(yàn)得到水剪試驗(yàn)得到A、B、C三個(gè)不同三個(gè)不同 3 3作用下破壞時(shí)的作用下破壞時(shí)的總應(yīng)力圓。總應(yīng)力圓。試驗(yàn)表明：試驗(yàn)表明：雖然三個(gè)試樣的周圍壓力雖然三個(gè)試樣的周圍壓力 3 3不同，但破不同，但破壞時(shí)的主應(yīng)力差相等，三個(gè)極限應(yīng)力圓的直徑相等，壞時(shí)的主應(yīng)力差相等，三個(gè)極限應(yīng)力圓的直徑相等，因而強(qiáng)度包線是一條水

9、平線因而強(qiáng)度包線是一條水平線三個(gè)試樣只能得到三個(gè)試樣只能得到一個(gè)有效應(yīng)力圓一個(gè)有效應(yīng)力圓 B=1工程地質(zhì)及土力學(xué)工程地質(zhì)及土力學(xué) 第第5章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度重慶能源職業(yè)學(xué)院5.5.1 不固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度不固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度2、直接剪切儀中的快剪強(qiáng)度 QQT 直接剪切儀中的不固結(jié)不排水試驗(yàn)常稱快剪試驗(yàn)。qvqfctanqcqfv快剪試驗(yàn)強(qiáng)度f 的意義和三軸不排水剪切試驗(yàn)一樣，也為土的天然強(qiáng)度。工程地質(zhì)及土力學(xué)工程地質(zhì)及土力學(xué) 第第5章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度重慶能源職業(yè)學(xué)院5.5.2 固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度1、三軸固結(jié)不排水剪強(qiáng)度 CUT 該實(shí)驗(yàn)的目

10、的是探討土試樣在有效固結(jié)應(yīng)力增量作用下抗剪強(qiáng)度變化的特性。正常固結(jié)狀態(tài)的固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)超固結(jié)狀態(tài)的固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)工程地質(zhì)及土力學(xué)工程地質(zhì)及土力學(xué) 第第5章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度重慶能源職業(yè)學(xué)院5.5.2 固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度1、三軸固結(jié)不排水剪強(qiáng)度 CUT 正常固結(jié)試樣剪切時(shí)體積有減少的趨勢 (剪縮)。但由于不允許排水，產(chǎn)生正的孔隙水壓力。 超固結(jié)試樣在剪切時(shí)體積有增加的趨勢( 剪脹)，開始產(chǎn)生正的孔隙水壓力,以后轉(zhuǎn)為負(fù)值。 工程地質(zhì)及土力學(xué)工程地質(zhì)及土力學(xué) 第第5章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度重慶能源職業(yè)學(xué)院5.5.2 固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度固結(jié)不排水剪

11、切試驗(yàn)強(qiáng)度1、三軸固結(jié)不排水剪強(qiáng)度 CUT有效應(yīng)力和總應(yīng)力的強(qiáng)度包線都通過原點(diǎn)，這說明正常固結(jié)狀態(tài)的飽和粘性土未受過任何固結(jié)壓力時(shí)，相當(dāng)于土顆粒處于懸浮狀態(tài)的泥漿，抗剪強(qiáng)度為零或很小。正常固結(jié)土工程地質(zhì)及土力學(xué)工程地質(zhì)及土力學(xué) 第第5章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度重慶能源職業(yè)學(xué)院5.5.2 固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度1、三軸固結(jié)不排水剪強(qiáng)度 CUT總應(yīng)力強(qiáng)度包線可表示為cuftan有效應(yīng)力強(qiáng)度包線可表示為tanf-總應(yīng)力強(qiáng)度包線的傾角，稱為固結(jié)不排水剪內(nèi)摩擦角；cu-有效應(yīng)力強(qiáng)度包線的傾角，稱為有效應(yīng)力內(nèi)摩擦角， 比cu約大一倍；，-分別為作用于剪切破壞面時(shí)的法向應(yīng)力和法向有

12、效應(yīng)力。正常固結(jié)土工程地質(zhì)及土力學(xué)工程地質(zhì)及土力學(xué) 第第5章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度重慶能源職業(yè)學(xué)院5.5.2 固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度1、三軸固結(jié)不排水剪強(qiáng)度 CUT超固結(jié)狀態(tài)的孔隙水壓力為負(fù)值，其有效應(yīng)力破壞包線為：tan cf常用于具備不排水條件的工程的地基穩(wěn)定性分析、和、cccucu超固結(jié)土固結(jié)不排水的物理意義-其斜率反映破壞面上正應(yīng)力的變化引起的土的抗剪強(qiáng)度的增長率。工程地質(zhì)及土力學(xué)工程地質(zhì)及土力學(xué) 第第5章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度重慶能源職業(yè)學(xué)院5.5.2 固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度1、三軸固結(jié)不排水剪強(qiáng)度 CUTccftan正常固結(jié)土

13、-有效固結(jié)壓力強(qiáng)度公式cccfctan有效固結(jié)土-有效固結(jié)強(qiáng)度公式工程地質(zhì)及土力學(xué)工程地質(zhì)及土力學(xué) 第第5章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度重慶能源職業(yè)學(xué)院5.5.2 固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度1、三軸固結(jié)不排水剪強(qiáng)度 CUT上述公式也可用固結(jié)不排水指標(biāo)ccu和cu表達(dá)cuccuftan)sin1( )tan)(sin1(cuccucufccucuctan)sin1(tancucuccc)sin1(正常固結(jié)情況超固結(jié)情況故式中工程地質(zhì)及土力學(xué)工程地質(zhì)及土力學(xué) 第第5章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度重慶能源職業(yè)學(xué)院5.5.2 固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度2、直剪的固結(jié)

14、快剪強(qiáng)度 CQT cuvftancqvcqfctan正常固結(jié)情況超固結(jié)情況工程地質(zhì)及土力學(xué)工程地質(zhì)及土力學(xué) 第第5章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度重慶能源職業(yè)學(xué)院5.5.3 固結(jié)不水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度固結(jié)不水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度1、三軸儀中固結(jié)排水剪強(qiáng)度 CDT dftanddfctan正常固結(jié)情況超固結(jié)情況 固結(jié)排水試驗(yàn)在整個(gè)試驗(yàn)過程中，孔隙水壓力始終為零，總應(yīng)力最后全部轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力，所以總應(yīng)力圓就是有效應(yīng)力圓。總應(yīng)力破壞包線就是有效應(yīng)力破壞包線。 工程地質(zhì)及土力學(xué)工程地質(zhì)及土力學(xué) 第第5章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度重慶能源職業(yè)學(xué)院5.5.3 固結(jié)不水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度固結(jié)不水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度1、三軸儀中固結(jié)快剪

15、強(qiáng)度 CDT （a)a)正常固結(jié)正常固結(jié) (b) (b) 超固結(jié)超固結(jié) 工程地質(zhì)及土力學(xué)工程地質(zhì)及土力學(xué) 第第5章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度重慶能源職業(yè)學(xué)院5.5.3 固結(jié)不水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度固結(jié)不水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度2、直剪慢剪試驗(yàn)強(qiáng)度 CST 慢剪的抗剪強(qiáng)度表達(dá)式為：慢剪的抗剪強(qiáng)度表達(dá)式為：ssfctan 慢剪的強(qiáng)度指標(biāo)一般略高于有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)。慢剪的強(qiáng)度指標(biāo)一般略高于有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)。所以，若把所以，若把cs、s作為有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)，應(yīng)乘以作為有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)，應(yīng)乘以0.90.9的系數(shù)。的系數(shù)。工程地質(zhì)及土力學(xué)工程地質(zhì)及土力學(xué) 第第5章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度重慶能源職業(yè)學(xué)院5.5.3 固

16、結(jié)不水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度固結(jié)不水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度2、直剪慢剪試驗(yàn)強(qiáng)度 CST 如果以總應(yīng)如果以總應(yīng)力表示，將得出力表示，將得出完全不同的試驗(yàn)完全不同的試驗(yàn)結(jié)果，而以有效結(jié)果，而以有效應(yīng)力表示，則不應(yīng)力表示，則不論采用那種試驗(yàn)論采用那種試驗(yàn)方法，都得到近方法，都得到近乎同一條有效應(yīng)乎同一條有效應(yīng)力破壞包線。由力破壞包線。由此可見，此可見， 抗剪強(qiáng)抗剪強(qiáng)度與有效應(yīng)力有度與有效應(yīng)力有唯一的對應(yīng)關(guān)系。唯一的對應(yīng)關(guān)系。工程地質(zhì)及土力學(xué)工程地質(zhì)及土力學(xué) 第第5章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度重慶能源職業(yè)學(xué)院5.5.3 固結(jié)不水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度固結(jié)不水剪切試驗(yàn)強(qiáng)度1 1、不排水剪強(qiáng)度、不排水剪強(qiáng)度cucu相當(dāng)于土的天然原位

17、強(qiáng)度；相當(dāng)于土的天然原位強(qiáng)度；2 2、固結(jié)不排水剪強(qiáng)度主要取決于剪切前的有效固結(jié)壓力、固結(jié)不排水剪強(qiáng)度主要取決于剪切前的有效固結(jié)壓力c c，并，并隨隨c c的大小而變化，強(qiáng)度包線的斜率（的大小而變化，強(qiáng)度包線的斜率（tantan）為抗剪強(qiáng)度隨有）為抗剪強(qiáng)度隨有效固結(jié)壓力效固結(jié)壓力c c變化的增長率；變化的增長率；3 3、固結(jié)不排水剪的有效應(yīng)力強(qiáng)度包線和固結(jié)排水剪強(qiáng)度包線都、固結(jié)不排水剪的有效應(yīng)力強(qiáng)度包線和固結(jié)排水剪強(qiáng)度包線都有強(qiáng)度隨有效壓力變化的關(guān)系式。因排水條件和剪切速率的差異，有強(qiáng)度隨有效壓力變化的關(guān)系式。因排水條件和剪切速率的差異，兩者的強(qiáng)度指標(biāo)兩者的強(qiáng)度指標(biāo)和和d d應(yīng)有所差異。應(yīng)有所

18、差異。三種實(shí)驗(yàn)結(jié)果的強(qiáng)度含義說明工程地質(zhì)及土力學(xué)工程地質(zhì)及土力學(xué) 第第5章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度重慶能源職業(yè)學(xué)院低滲透性（低滲透性（k5k5* *1010-7-7cm/scm/s）、層厚均質(zhì)的飽和粘）、層厚均質(zhì)的飽和粘性土，且施工加載速率較快，短期建成的工程性土，且施工加載速率較快，短期建成的工程5.5.4 三種試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo)的應(yīng)用三種試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo)的應(yīng)用三軸不排水不固結(jié)，或其他不排水試驗(yàn)三軸不排水不固結(jié)，或其他不排水試驗(yàn)排水良好，施工加載速率較慢，施工工期較長的工程排水良好，施工加載速率較慢，施工工期較長的工程固結(jié)排水試驗(yàn)固結(jié)排水試驗(yàn)軟土地基采用分級分期逐步加載建造的工程軟土地基采用分級分期逐步加載建造的工程固結(jié)不排水試驗(yàn)固結(jié)不排水試驗(yàn)工程地質(zhì)及土力學(xué)工程地質(zhì)及土力學(xué) 第第5章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度重慶能源職業(yè)學(xué)院1 1、砂土的內(nèi)摩擦角、砂土的內(nèi)摩擦角dftan影響因素：砂土的干容重或初孔隙比，同時(shí)還與土的顆粒形狀和級配關(guān)系。5.65.6 無粘性土的抗剪強(qiáng)度無粘性土的抗剪強(qiáng)度工程地質(zhì)及土力學(xué)工程地質(zhì)及土力學(xué) 第第5章章 土的抗剪強(qiáng)度土的抗剪強(qiáng)度重慶能源職業(yè)學(xué)院2 2、砂土的臨界孔隙比、砂土的臨界孔隙比*29 松砂的強(qiáng)度隨軸向應(yīng)變的增加而增大應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系呈應(yīng)變硬