土的強(qiáng)度理論及應(yīng)用

1、土的強(qiáng)度理論及應(yīng)用土的強(qiáng)度理論及應(yīng)用邵生俊西安理工大學(xué)巖土工程研究所西安理工大學(xué)巖土工程研究所一、問題的提出強(qiáng)度破壞的現(xiàn)象 土坡產(chǎn)生滑坡、地基的側(cè)向擠出與下陷、擋土墻的失穩(wěn)以及洞室的塌方?？辜魪?qiáng)度定義 土材料抵抗剪切破壞的能力。破壞準(zhǔn)則（破壞條件） 土材料單元破壞時(shí)應(yīng)力條件所服從的規(guī)律，或基本關(guān)系。測試方法二、應(yīng)力莫爾圓三維應(yīng)力狀態(tài)xzyzzzyzxyzyyyxxzxyxxij321000000ij31q3/ )(321p13莫爾應(yīng)力圓莫爾應(yīng)力圓2平面應(yīng)變條件13xyx,yxy,2221322xyyxyxyxxy2tan211xyx,yxy,1二、土的抗剪強(qiáng)度和破壞理論二、土的抗剪強(qiáng)度和破壞理

2、論土的屈服與破壞 土的應(yīng)力應(yīng)變曲線311V屈服破壞峰值強(qiáng)度殘余強(qiáng)度物種材料強(qiáng)度理論最大拉應(yīng)力理論：認(rèn)為復(fù)雜應(yīng)力條件下引起材料斷裂 破壞的主要原因是最大拉應(yīng)力。 l1最大拉應(yīng)變理論：認(rèn)為復(fù)雜應(yīng)力條件下引起材料斷裂 破壞的主要原因是最大拉應(yīng)變。 l)(321最大剪應(yīng)力理論：認(rèn)為復(fù)雜應(yīng)力條件下引起材料屈服 破壞的主要原因是最大剪應(yīng)力。ssmax312最大形狀改變比能理論：認(rèn)為復(fù)雜應(yīng)力條件下引起材料屈服 破壞的主要原因是最大形狀改變比能。s2/121323222122221雙剪強(qiáng)度理論：認(rèn)為復(fù)雜應(yīng)力條件下引起材料屈服 破壞取決于兩個(gè)較大剪切應(yīng)力。ss2221222132313121三、莫爾庫倫強(qiáng)度理論

3、三、莫爾庫倫強(qiáng)度理論pF直接剪切試驗(yàn)庫倫定律tanftan cfo極限平衡條件13f2CA ocsinOOACctgc2sin3131132450f245tan2245tan245tan2245tansin1cos2sin1sin1cos2sin0021300231313131cccco極限平衡條件（有效應(yīng)力）13f2CA o csinOOAC2sin3131ctgc132450f245tan2245tan245tan2245tansin1cos2sin1sin1cos2sin0021300231313131cccc莫爾庫倫強(qiáng)度理論的要點(diǎn)： 1、破裂面上，材料的抗剪強(qiáng)度是法向應(yīng)力的函數(shù)。 2、

4、當(dāng)法向應(yīng)力不大時(shí)，抗剪強(qiáng)度可以簡化為法向應(yīng)力的線性函數(shù)，即服從庫倫定律。 3、土單元體中，任意一個(gè)面上的剪應(yīng)力大于該面上土的抗剪強(qiáng)度時(shí)，土單元即發(fā)生破壞；用破壞準(zhǔn)測表示的應(yīng)力條件即為極限平衡條件。 4、破壞面與大主應(yīng)力作用面的夾角一定。四、土的剪切試驗(yàn)四、土的剪切試驗(yàn)三軸剪切實(shí)驗(yàn)常規(guī)三軸剪切試驗(yàn)方法:對(duì)于一個(gè)圓柱樣施加各向均等的壓力（通常稱之為圍壓），控制排水條件，在軸向施加荷載，控制加荷速率，進(jìn)行三軸壓縮剪切，可以獲得軸向應(yīng)力增量與軸向應(yīng)變的變化曲線。這種試驗(yàn)根據(jù)施加圍壓下排水與否可區(qū)分為固結(jié)（CONSOLIDATION）與不固結(jié)(UNCONSOLIDATION)兩種情況；根據(jù)加荷速率及加荷

5、過程中排水與否又區(qū)分為排水(DRAIN)剪切與不排水(UNDRAIN)剪切.不排水剪UU固結(jié)不排水剪CU固結(jié)排水剪CD破壞包線及強(qiáng)度指標(biāo)311kPa1003kPa2003kPa3003應(yīng)力應(yīng)變曲線kPa1003kPa2003kPa3003強(qiáng)度包線c三軸剪切試驗(yàn)的應(yīng)力路徑2/ )(31p總應(yīng)力路徑2/ )(31p有效應(yīng)力路徑三軸剪切試驗(yàn)的發(fā)展 常規(guī)三軸剪切試驗(yàn)?zāi)M的應(yīng)力狀態(tài)屬軸對(duì)稱情況，還不能模擬一般的三向不等的應(yīng)力狀態(tài)，因此，又有平面應(yīng)變儀、真三軸儀和圓筒扭剪三軸儀等。 直接剪切試驗(yàn)直接剪切試驗(yàn)簡單剪切試驗(yàn)簡單剪切試驗(yàn)pF快剪快剪q固結(jié)快剪固結(jié)快剪c q固結(jié)慢剪固結(jié)慢剪c s五、土的抗剪強(qiáng)度機(jī)

6、理和影響因素五、土的抗剪強(qiáng)度機(jī)理和影響因素摩擦強(qiáng)度粘聚強(qiáng)度滑動(dòng)摩擦滑動(dòng)摩擦咬合摩擦咬合摩擦范德華力庫倫力膠結(jié)作用毛細(xì)壓力密度有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度的唯一性影響粘性土強(qiáng)度的因素 土的組成、土的密度 土的結(jié)構(gòu)、土的應(yīng)力狀態(tài)當(dāng)土的組成、濕度、結(jié)構(gòu)一定時(shí)當(dāng)土的組成、濕度、結(jié)構(gòu)一定時(shí)qpef, , pq六、土的剪切性狀和各類抗剪強(qiáng)度指標(biāo)六、土的剪切性狀和各類抗剪強(qiáng)度指標(biāo)在不排水和排水條件下土的剪切性狀在不排水和排水條件下土的剪切性狀311u不排水剪不排水剪311V排水剪排水剪總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)和有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)和有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)0501001502002500100200300400500600正應(yīng)力 kPa剪應(yīng)力 kPa0501001502002500100200300400500600正應(yīng)力 kPa剪應(yīng)力 kPa不固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)與快剪試驗(yàn)不固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)與快剪試驗(yàn)固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)與固結(jié)快剪試驗(yàn)固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)與固結(jié)快剪試