項目五 土的抗剪強度分析ppt課件

1、義務(wù)義務(wù)5.1 土的抗剪強度和破壞實際認知土的抗剪強度和破壞實際認知義務(wù)義務(wù)5.2 土的抗剪強度目的的測定土的抗剪強度目的的測定義務(wù)義務(wù)5.3 砂類土的振動液化分析砂類土的振動液化分析工程五工程五 土的抗剪強度分析土的抗剪強度分析工程五工程五 土的抗剪強度分析土的抗剪強度分析定方法；定方法；了解砂類土振動液化機理了解砂類土振動液化機理工程五工程五 土的抗剪強度分析土的抗剪強度分析相關(guān)案例相關(guān)案例1：加拿大特朗斯康谷倉加拿大特朗斯康谷倉 加拿大特朗斯康谷倉平面呈矩形，長59.44m，寬23.47m，高31.00m，容積36368m3。谷倉為圓筒倉，每排13個圓筒倉，5排，一共65個圓筒倉組成。谷

2、倉的根底為鋼筋混凝土筏基，厚61cm，根底理深3.66m。 谷倉于1911年開場施工，1913年秋完工。谷倉自重20000t，相當于裝滿谷物后滿載總分量的42.5。1913年9月起往谷倉裝谷物，仔細地裝載，使谷物均勻分布。10月，當谷倉裝了31822m3谷物時，發(fā)現(xiàn)1小時內(nèi)垂直沉降達30.5cm。構(gòu)造物向西傾斜，并在24小時內(nèi)谷倉傾倒，傾斜度離垂線達26053。谷倉西端下沉7.32m，東端上抬1.52m。 1913年10月18日谷倉傾倒后，上部鋼筋混凝土筒倉堅如盤石，僅有極少的外表裂痕。 谷倉地基土事先未進展調(diào)查研討，只是根據(jù)臨近構(gòu)造物基槽開挖實驗結(jié)果，計算地基承載力為352kPa，運用到此谷

3、倉。 1952年經(jīng)勘察實驗與計算，谷倉地基實踐承載力為193.8276.6kPa，遠小于谷倉破壞時發(fā)生的壓329.4kPa。 因此，谷倉地基因超載發(fā)生剪切破壞而滑動。 事后在下面做了七十多個支撐于基巖上的混凝土墩，運用388個50t千斤頂以及支撐系統(tǒng)，才把倉體逐漸糾正過來，但其位置比原來降低了。事故分析：事故分析：工程五工程五 土的抗剪強度分析土的抗剪強度分析 由此案例可以看出，建筑物的正常運用不僅僅是上部構(gòu)造的強度滿足要求，還要思索上部構(gòu)造產(chǎn)生的壓力與地基承載力的關(guān)系，假設(shè)地基承載力缺乏，就會呵斥地基土的剪切破壞，使地基土沿著滑動面擠出，因此，上部構(gòu)造強度再高也無法正常運用，甚至會呵斥人員傷

4、亡。本工程主要討論基地土的抗剪強度的定義、土的剪切破壞機理、土的極限平衡條件和土的抗剪強度目的的測定方法 工程五工程五 土的抗剪強度分析土的抗剪強度分析相關(guān)案例相關(guān)案例2：工程五工程五 土的抗剪強度分析土的抗剪強度分析“地震液化景象地震液化景象2019年福島第一核電站地面因地震產(chǎn)生的裂痕年福島第一核電站地面因地震產(chǎn)生的裂痕 土是一種三相介質(zhì)的堆積體，與普通固體資料不同，它不能接受拉力，但能接受一定的剪力和壓力。在普通任務(wù)條件下，土的破壞形狀是剪切破壞，即：剪切破壞是土體破壞的重要特點。義務(wù)義務(wù)5.1 5.1 土的抗剪強度和破壞實際認知土的抗剪強度和破壞實際認知 土的抗剪強度是指土體抵抗剪切破壞

5、的極限才干，是土的重要力學性質(zhì)之一。其數(shù)值等于剪切破壞時滑動面上的剪應(yīng)力，主要依托室內(nèi)實驗和原位測試確定。工程實際中與土的抗剪強度有關(guān)的工程主要有以下3類： 1土質(zhì)土壩的穩(wěn)定 2土壓力 3地基的承載力問題工程中土體的破壞類型義務(wù)義務(wù)5.1 5.1 土的抗剪強度和破壞實際認知土的抗剪強度和破壞實際認知擋土墻擋土墻滑裂面滑裂面基坑支護基坑支護1. 1. 擋土構(gòu)造物的破壞擋土構(gòu)造物的破壞邊坡邊坡滑裂面滑裂面2. 2. 邊坡邊坡義務(wù)義務(wù)5.1 5.1 土的抗剪強度和破壞實際認知土的抗剪強度和破壞實際認知地基地基p滑裂面滑裂面3. 3. 地基的破壞地基的破壞義務(wù)義務(wù)5.1 5.1 土的抗剪強度和破壞實際

6、認知土的抗剪強度和破壞實際認知義務(wù)義務(wù)5.1 5.1 土的抗剪強度和破壞實際認知土的抗剪強度和破壞實際認知路堤的邊坡太陡時，要發(fā)生滑坡?；戮褪沁吰律系囊徊糠滞馏w相對于另一部分發(fā)生剪切破壞。 地基土受過大的荷載作用，也會出現(xiàn)部分土體沿著某一滑動面擠出，導致建筑物嚴重下陷，甚至傾倒。土體中滑動面的產(chǎn)生就是由于滑動面上的剪應(yīng)力到達土的抗剪強度所引起的。 5.1.15.1.1土的抗剪強度土的抗剪強度義務(wù)義務(wù)5.1 5.1 土的抗剪強度和破壞實際認知土的抗剪強度和破壞實際認知一、土的抗剪強度的根本規(guī)律一、土的抗剪強度的根本規(guī)律庫倫公式庫倫公式 庫倫(Coulomb)根據(jù)砂土的實驗，將土的抗剪強度表達為

7、滑動面上法向總應(yīng)力的函數(shù)，即ftan以后又提出了適宜粘性土的更普遍的方式以后又提出了適宜粘性土的更普遍的方式ftanc土的抗剪強度目的土的抗剪強度目的c: 土的粘聚力，對于無粘土，土的粘聚力，對于無粘土，c0 : 土的內(nèi)摩擦角土的內(nèi)摩擦角:剪切滑動面上法向應(yīng)力，剪切滑動面上法向應(yīng)力，kPaftancftanftanftanc義務(wù)義務(wù)5.1 5.1 土的抗剪強度和破壞實際認知土的抗剪強度和破壞實際認知砂土砂土粘土粘土土體抗剪強度目的參考值義務(wù)義務(wù)5.1 5.1 土的抗剪強度和破壞實際認知土的抗剪強度和破壞實際認知二、抗剪強度目的與主要影響要素二、抗剪強度目的與主要影響要素義務(wù)義務(wù)5.1 5.1

8、土的抗剪強度和破壞實際認知土的抗剪強度和破壞實際認知1.抗剪強度的來源1無粘性土：來源于土粒間的摩擦力內(nèi)摩擦力。 包括： 1一部分由于土顆粒粗糙產(chǎn)生的外表摩擦力。 2另一部分是粗顆粒之間相互鑲嵌，聯(lián)鎖作用 產(chǎn)生的咬合力。2粘性土：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 和土中膠結(jié)物質(zhì)eg.硅、鐵物質(zhì)和碳酸鹽等對 土粒的膠結(jié)作用。2.影響土的抗剪強度的要素影響影響c，的要素可歸納為兩類：的要素可歸納為兩類：1土的物理化學性質(zhì)的影響 1土粒的礦物成分、顆粒外形與級配的影響。 2土的原始密度的影響。 3土的含水量的影響。 4土的構(gòu)造的影響。2孔隙水壓力的影響 工程上，

9、根據(jù)實踐地質(zhì)情況和孔隙水壓力散失程度，采用三種不同方法。 1排水剪； 2不排水剪；3固結(jié)不排水剪。義務(wù)義務(wù)5.1 5.1 土的抗剪強度和破壞實際認知土的抗剪強度和破壞實際認知義務(wù)義務(wù)5.1 5.1 土的抗剪強度和破壞實際認知土的抗剪強度和破壞實際認知5.1.2 5.1.2 土的強度實際極限平衡條件土的強度實際極限平衡條件 土體中某點恣意平面上的剪應(yīng)力假設(shè)等于該平面上土的抗剪強度時，闡明該點的恣意平面土體已處于極限平衡形狀。此時的應(yīng)力形狀與土的抗剪強度之間的關(guān)系就是土的極限平衡條件。 由此可知：土中某一剪切面上的極限平衡形狀的條件式為：cftan1. 土中一點的應(yīng)力形狀土中一點的應(yīng)力形狀土體中任

10、一點的應(yīng)力土體中任一點的應(yīng)力3311 a adssindsacosdsa3311113333a amn義務(wù)義務(wù)5.1 5.1 土的抗剪強度和破壞實際認知土的抗剪強度和破壞實際認知平面問題：平面問題：根據(jù)靜力平衡條件可得：根據(jù)靜力平衡條件可得：31sinsincos0coscossin0dsdsdsdsdsdsaaaaaa13131311cos2221sin22aa由資料力學可知，以上由資料力學可知，以上 與與 之間的關(guān)系也可以用莫爾應(yīng)力圓表示之間的關(guān)系也可以用莫爾應(yīng)力圓表示,31,3311 a adssindsacosdsa義務(wù)義務(wù)5.1 5.1 土的抗剪強度和破壞實際認知土的抗剪強度和破壞實

11、際認知莫爾圓圓周上各點莫爾圓圓周上各點的坐標就表示該點的坐標就表示該點在相應(yīng)平面上的正在相應(yīng)平面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。應(yīng)力和剪應(yīng)力。oDCB13A2a2aa a義務(wù)義務(wù)5.1 5.1 土的抗剪強度和破壞實際認知土的抗剪強度和破壞實際認知2. 土的極限平衡條件土的極限平衡條件將抗剪強度包絡(luò)線與莫爾應(yīng)力圓畫在同一張座標圖上將抗剪強度包絡(luò)線與莫爾應(yīng)力圓畫在同一張座標圖上它們之間的關(guān)系有以下三種情況：它們之間的關(guān)系有以下三種情況：(1)整個莫爾圓位于抗剪強度包線的下方整個莫爾圓位于抗剪強度包線的下方(圓圓): -闡明該點在任何平面上的剪應(yīng)力都小于土所闡明該點在任何平面上的剪應(yīng)力都小于土所能發(fā)揚的抗剪強度

12、能發(fā)揚的抗剪強度不會發(fā)生剪切破壞不會發(fā)生剪切破壞,(2)抗剪強度包線是莫爾圓的一條割線抗剪強度包線是莫爾圓的一條割線(圓圓): -闡明該點某些平面上的剪應(yīng)力已超越了土闡明該點某些平面上的剪應(yīng)力已超越了土的抗剪強度的抗剪強度實踐上這種情況是不能夠存在的實踐上這種情況是不能夠存在的(3)莫爾圓與抗剪強度包線相切莫爾圓與抗剪強度包線相切(圓圓)，切點為，切點為A: -闡明在闡明在A點所代表的平面上，剪應(yīng)力正好點所代表的平面上，剪應(yīng)力正好等于抗剪強度等于抗剪強度.該點就處于極限平衡形狀。該點就處于極限平衡形狀。義務(wù)義務(wù)5.1 5.1 土的抗剪強度和破壞實際認知土的抗剪強度和破壞實際認知(1)整個莫爾圓

13、位于抗剪強度包線的下方整個莫爾圓位于抗剪強度包線的下方(圓圓): -闡明該點在任何平面上的剪應(yīng)力都小于土所闡明該點在任何平面上的剪應(yīng)力都小于土所能發(fā)揚的抗剪強度能發(fā)揚的抗剪強度不會發(fā)生剪切破壞不會發(fā)生剪切破壞,義務(wù)義務(wù)5.1 5.1 土的抗剪強度和破壞實際認知土的抗剪強度和破壞實際認知(2)抗剪強度包線是莫爾圓的一條割線抗剪強度包線是莫爾圓的一條割線(圓圓): -闡明該點某些平面上的剪應(yīng)力已超越了土闡明該點某些平面上的剪應(yīng)力已超越了土的抗剪強度的抗剪強度實踐上這種情況是不能夠存在的實踐上這種情況是不能夠存在的義務(wù)義務(wù)5.1 5.1 土的抗剪強度和破壞實際認知土的抗剪強度和破壞實際認知(3)莫爾

14、圓與抗剪強度包線相切莫爾圓與抗剪強度包線相切(圓圓)，切點為，切點為A: -闡明在闡明在A點所代表的平面上，剪應(yīng)力正好點所代表的平面上，剪應(yīng)力正好等于抗剪強度等于抗剪強度.該點就處于極限平衡形狀。該點就處于極限平衡形狀。義務(wù)義務(wù)5.1 5.1 土的抗剪強度和破壞實際認知土的抗剪強度和破壞實際認知義務(wù)義務(wù)5.1 5.1 土的抗剪強度和破壞實際認知土的抗剪強度和破壞實際認知黏性土體中任一點處于極限平衡形狀時應(yīng)力圓與抗剪強度線關(guān)系圖義務(wù)義務(wù)5.1 5.1 土的抗剪強度和破壞實際認知土的抗剪強度和破壞實際認知黏性土:砂土: c土體中任一點處于極限平衡形狀時土體中任一點處于極限平衡形狀時:0f452a破

15、裂角：破裂角：土體中剪破面并不發(fā)生在最大土體中剪破面并不發(fā)生在最大剪應(yīng)力的作用面剪應(yīng)力的作用面= 45上，而上，而是發(fā)生在與最大主應(yīng)力平面成是發(fā)生在與最大主應(yīng)力平面成 夾角的斜面上。夾角的斜面上。0452對于飽和軟粘土，在不排水條件下，其內(nèi)摩擦角對于飽和軟粘土，在不排水條件下，其內(nèi)摩擦角0，此時，此時成立，即：土體的最大剪應(yīng)力面即為剪切破裂面。成立，即：土體的最大剪應(yīng)力面即為剪切破裂面。faa義務(wù)義務(wù)5.1 5.1 土的抗剪強度和破壞實際認知土的抗剪強度和破壞實際認知土體中某點處于極限平衡形狀時:tanfc 3 1f450 /2破裂面破裂面土的抗剪強度實際莫爾土的抗剪強度實際莫爾庫倫抗剪強度實

16、際可歸納為：庫倫抗剪強度實際可歸納為：1 1土的抗剪強度與該面上正應(yīng)力成正比土的抗剪強度與該面上正應(yīng)力成正比, , 即法向應(yīng)力增即法向應(yīng)力增大時，土的抗剪強度也隨之增大；大時，土的抗剪強度也隨之增大；2 2土的強度破壞是由于土中某點的剪應(yīng)力到達土的抗剪土的強度破壞是由于土中某點的剪應(yīng)力到達土的抗剪強度所致；強度所致；3 3破壞面不發(fā)生在最大剪應(yīng)力作用面上，而是與大主應(yīng)破壞面不發(fā)生在最大剪應(yīng)力作用面上，而是與大主應(yīng)力作用面成力作用面成 交角的平面上；交角的平面上；4 4假好像一種土有幾個試樣在不同的大小主應(yīng)力組合下假好像一種土有幾個試樣在不同的大小主應(yīng)力組合下破壞，那么在破壞，那么在 坐標圖上可

17、得幾個莫爾極限圓，這些應(yīng)力坐標圖上可得幾個莫爾極限圓，這些應(yīng)力圓的公切線就圓的公切線就 是其抗剪強度包絡(luò)線；是其抗剪強度包絡(luò)線；5 5土的極限平衡條件土的極限平衡條件=f=f是判別土體中某點能否到達極是判別土體中某點能否到達極限平衡限平衡 形狀的根本公式。形狀的根本公式。0f452af義務(wù)義務(wù)5.1 5.1 土的抗剪強度和破壞實際認知土的抗剪強度和破壞實際認知例題：例題： 知某地基土的知某地基土的c=20kPa，=200, 假設(shè)地基中某點的假設(shè)地基中某點的大主應(yīng)力為大主應(yīng)力為300kPa，當小主應(yīng)力為何值時，該土處于極限，當小主應(yīng)力為何值時，該土處于極限平衡形狀平衡形狀?并闡明其剪裂面的位置。

18、并闡明其剪裂面的位置。解：知最大主應(yīng)力解：知最大主應(yīng)力1=300kPa，最小主應(yīng)力：，最小主應(yīng)力：2003100200tan (45)2tan(45)222020 300tan (45)2 20tan(45)22 119.08kPac 當 時，該土處于極限平衡形狀，其剪裂面的位置與大主應(yīng)力面夾角為 。3119.08kPa0045552義務(wù)義務(wù)5.1 5.1 土的抗剪強度和破壞實際認知土的抗剪強度和破壞實際認知義務(wù)義務(wù)5.1 5.1 土的抗剪強度和破壞實際認知土的抗剪強度和破壞實際認知例例某粘性土地基中土的內(nèi)摩擦角某粘性土地基中土的內(nèi)摩擦角 粘聚力粘聚力 kPa， 地基中一點的大主應(yīng)力和小主應(yīng)力

19、分別為地基中一點的大主應(yīng)力和小主應(yīng)力分別為 kPa， kPa，試判別該點土體所處形狀。，試判別該點土體所處形狀。265 .18c280110032801f3245tan2245tan21f3c解解 根據(jù)土的極限平衡條件，假設(shè)大主應(yīng)力根據(jù)土的極限平衡條件，假設(shè)大主應(yīng)力 kPa時土時土體處于極限平衡形狀，那么所對應(yīng)的小主應(yīng)力體處于極限平衡形狀，那么所對應(yīng)的小主應(yīng)力 為：為： =86.2kPa3=100kPa 故該點土體處于穩(wěn)定平衡形狀。故該點土體處于穩(wěn)定平衡形狀。 上述計算也可以根據(jù)實踐最小主應(yīng)力計算的方法進展。上述計算也可以根據(jù)實踐最小主應(yīng)力計算的方法進展。義務(wù)義務(wù)5.1 5.1 土的抗剪強度和

20、破壞實際認知土的抗剪強度和破壞實際認知例：知某砂類土的內(nèi)摩擦角 。當土中某點的最大主應(yīng)力=360kPa，最小主應(yīng)力=90kPa時，該點處于極限平衡形狀。試求這一點的最大剪應(yīng)力、破裂面與最大主應(yīng)力作用面的夾角以及破裂面上的剪應(yīng)力和法向應(yīng)力。1. 砂類土當時，剪應(yīng)力最大。所以最大剪應(yīng)力為：【解】2. 破裂面與最大主應(yīng)力作用面間的夾角為0000f36 52454563 2622a3.破裂面上的剪應(yīng)力為義務(wù)義務(wù)5.1 5.1 土的抗剪強度和破壞實際認知土的抗剪強度和破壞實際認知4.破裂面上的法向應(yīng)力為工程五工程五 土的抗剪強度分析土的抗剪強度分析 測定土抗剪強度目的的實驗稱為剪切實驗室內(nèi)實驗常用的有：

21、直接剪切實驗室內(nèi)實驗常用的有：直接剪切實驗 三軸緊縮實驗三軸緊縮實驗 無側(cè)限抗壓強度實驗無側(cè)限抗壓強度實驗現(xiàn)場原位測試的有：十字板剪切實驗現(xiàn)場原位測試的有：十字板剪切實驗 大型直接剪切實驗大型直接剪切實驗義務(wù)義務(wù)5.2 5.2 土的抗剪強度實驗土的抗剪強度實驗工程上，為了測定土的抗剪強度，必需作土的抗剪強度實驗義務(wù)義務(wù)5.2 5.2 土的抗剪強度實驗土的抗剪強度實驗5.2.1 5.2.1 直剪實驗直剪實驗剪切容器與應(yīng)力環(huán)義務(wù)義務(wù)5.2 5.2 土的抗剪強度實驗土的抗剪強度實驗 在不同的垂直壓力在不同的垂直壓力 下進展剪切實驗，得相應(yīng)的抗剪下進展剪切實驗，得相應(yīng)的抗剪強度強度ff，繪制，繪制f

22、-f - 曲線，得該土的抗剪強度包曲線，得該土的抗剪強度包線線APATf 為了近似模擬土體在現(xiàn)場受剪的排水條件，直剪實驗可分為快剪、固結(jié)快剪和慢剪三種方法。義務(wù)義務(wù)5.2 5.2 土的抗剪強度實驗土的抗剪強度實驗快剪實驗：在試樣施加豎向壓力后，立刻快速施加程度剪應(yīng)力使試樣剪切破壞；固結(jié)快剪：允許試樣在豎向壓力下充分排水，待固結(jié)穩(wěn)定后，再快速施加程度剪應(yīng)力使試樣剪切破壞。慢剪實驗：那么是允許試樣在豎向壓力下排水，待固結(jié)穩(wěn)定后，以緩慢的速率施加程度剪應(yīng)力使試樣剪切破壞。義務(wù)義務(wù)5.2 5.2 土的抗剪強度實驗土的抗剪強度實驗直接剪切儀的優(yōu)點：構(gòu)造簡單、操作方便。直接剪切儀的缺陷：人為地限制剪切面在

23、上下盒之間的平面，而不是沿土樣最薄弱的剪切面破壞；剪切面上剪應(yīng)力分布不均，在邊緣發(fā)生應(yīng)力集中景象；在剪切過程中，剪切面逐漸減少，而計算抗剪強度時卻按圓截面計算；實驗時不能嚴厲控制排水條件，不能量測孔隙水壓力。義務(wù)義務(wù)5.2 5.2 土的抗剪強度實驗土的抗剪強度實驗5.2.2 5.2.2 三軸剪切實驗三軸剪切實驗3 三軸實驗根據(jù)試樣的固結(jié)和排水條件不同，可分為： 不固結(jié)不排水剪UU 固結(jié)不排水剪CU 固結(jié)排水剪CD 分別對應(yīng)于直剪實驗的快剪、固結(jié)快剪、和慢剪實驗。主要步驟如下：主要步驟如下： 將土切成圓柱體套在橡膠膜內(nèi)，放在密封的壓力室中，然后將土切成圓柱體套在橡膠膜內(nèi)，放在密封的壓力室中，然后

24、向壓力室內(nèi)壓入水，使試件在各向遭到周圍壓力向壓力室內(nèi)壓入水，使試件在各向遭到周圍壓力 ，并使液壓在，并使液壓在整個實驗過程中堅持不變，這時試件內(nèi)各向的三個主應(yīng)力都相等，整個實驗過程中堅持不變，這時試件內(nèi)各向的三個主應(yīng)力都相等，因此不發(fā)生剪應(yīng)力。因此不發(fā)生剪應(yīng)力。 然后再經(jīng)過傳力桿對試然后再經(jīng)過傳力桿對試 件施加豎向壓力件施加豎向壓力 ，這樣，這樣，豎向主應(yīng)力豎向主應(yīng)力 就大于程度向主應(yīng)力就大于程度向主應(yīng)力 ，當，當 堅持堅持不變，而不變，而 逐漸增大時，試件終于受剪而破壞。逐漸增大時，試件終于受剪而破壞。113131相應(yīng)的應(yīng)力圓即為極限應(yīng)力圓相應(yīng)的應(yīng)力圓即為極限應(yīng)力圓.1義務(wù)義務(wù)5.2 5.2

25、 土的抗剪強度實驗土的抗剪強度實驗 分別在不同的周圍壓力3作用下進展剪切，得到34 個不同的破壞應(yīng)力圓，繪出各應(yīng)力圓的公切線即為土的抗剪強度包線。 抗剪強度包線抗剪強度包線 c 義務(wù)義務(wù)5.2 5.2 土的抗剪強度實驗土的抗剪強度實驗2 3應(yīng)變控制式三軸儀：應(yīng)變控制式三軸儀：壓力室壓力室加壓系統(tǒng)加壓系統(tǒng)量測系統(tǒng)量測系統(tǒng)0u軸向加荷系統(tǒng)義務(wù)義務(wù)5.2 5.2 土的抗剪強度實驗土的抗剪強度實驗(1)不固結(jié)不排水實驗UU 試樣在施加周圍壓力和隨后施加豎向壓力直至剪切破壞的整個過程中部不允許排水， 實驗自始至終封鎖排水閥門。(2)固結(jié)不排水實驗CU 試樣在施加周圍壓力時翻開排水閥門，允許排水固結(jié)，待固

26、結(jié)穩(wěn)定后封鎖排水閥門， 再施加豎向壓力，使試樣在不排水的條件下剪切破壞。(3)固結(jié)排水實驗CD 試樣在施加周圍壓力時允許排水固結(jié)，待固結(jié)穩(wěn)定后，再在排水條件下施加豎向壓 力至試件剪切破壞。義務(wù)義務(wù)5.2 5.2 土的抗剪強度實驗土的抗剪強度實驗三軸緊縮儀的優(yōu)點：能較為嚴厲地控制排水條件以及可以量測試件中孔隙水壓力的變化，試件中的應(yīng)力形狀比較明確，破裂面發(fā)生在最薄弱的部位。缺陷：試件中的主應(yīng)力 ，而實踐上土體的受力形狀未必都屬于軸對稱情況。 儀器設(shè)備和試樣制備都較復雜義務(wù)義務(wù)5.2 5.2 土的抗剪強度實驗土的抗剪強度實驗5.2.3 5.2.3 無側(cè)限抗壓強度實驗無側(cè)限抗壓強度實驗 三軸緊縮實驗

27、當周圍壓力為零時即為無側(cè)限實驗條件，此時只需軸向壓力，所以也稱單軸緊縮實驗。 由于試樣的側(cè)向力為零，在軸向受壓時，其側(cè)向變形不受限制，故又稱無側(cè)限緊縮實驗。 由于試樣是在軸向緊縮的條件下破壞的，因此把這種情況下土能接受的最大軸向壓力稱為無側(cè)限抗壓強度，以qu表示。只適用于飽和粘性土，2uufqc 相當于三軸剪切儀進展和不排水實驗。uc義務(wù)義務(wù)5.2 5.2 土的抗剪強度實驗土的抗剪強度實驗實驗結(jié)果：實驗結(jié)果：uq0,31uq土的不排水抗剪切強度，kPa2ufq土的無側(cè)限抗壓強度，kPa只能作一個極限只能作一個極限 應(yīng)力圓應(yīng)力圓極限應(yīng)力圓極限應(yīng)力圓義務(wù)義務(wù)5.2 5.2 土的抗剪強度實驗土的抗剪

28、強度實驗5.2.4 5.2.4 十字板剪切實驗十字板剪切實驗 利用十字板剪切儀在現(xiàn)場測定土的抗剪強度的方法。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度，特別適用于均勻的飽和軟粘土。 由于十字板在現(xiàn)場測定的土的抗剪強度，屬于不排水剪由于十字板在現(xiàn)場測定的土的抗剪強度，屬于不排水剪切的實驗條件，因此其結(jié)果應(yīng)與無側(cè)限抗壓強度實驗結(jié)果接切的實驗條件，因此其結(jié)果應(yīng)與無側(cè)限抗壓強度實驗結(jié)果接近，即近，即優(yōu)點：構(gòu)造簡單、操作方便、對土的擾動小。義務(wù)義務(wù)5.2 5.2 土的抗剪強度實驗土的抗剪強度實驗c義務(wù)義務(wù)5.3 5.3 抗剪強度目的的選擇抗剪強度目的的選擇強度目的：強度目的：峰值強度目的峰值強度

29、目的與與剩余強度目的剩余強度目的粘聚力粘聚力 c內(nèi)摩擦角內(nèi)摩擦角 工程運用工程運用三種三種分類分類方法方法總應(yīng)力強度目的總應(yīng)力強度目的與與有效應(yīng)力強度目有效應(yīng)力強度目的的直剪強度目的直剪強度目的與與三軸實驗強度目的三軸實驗強度目的目的目的分析方法分析方法實驗方法實驗方法應(yīng)力應(yīng)變形狀應(yīng)力應(yīng)變形狀土的抗剪強度的土的抗剪強度的有效應(yīng)力目的有效應(yīng)力目的c c, , = c = c + + tg tg = = -u-u符合土的破壞機理，但符合土的破壞機理，但有時孔隙水壓力有時孔隙水壓力u u無法無法確定確定土的抗剪強度的土的抗剪強度的總應(yīng)力目的總應(yīng)力目的c, c, = c + = c + tan tan

30、 便于運用便于運用, ,但但u u不能產(chǎn)生不能產(chǎn)生抗剪強度，不符合強度抗剪強度，不符合強度機理，運用時要符合工機理，運用時要符合工程條件程條件強度目的強度目的抗剪強度抗剪強度簡單評價簡單評價總應(yīng)力目的與有效應(yīng)力目的比較義務(wù)義務(wù)5.3 5.3 抗剪強度目的的選擇抗剪強度目的的選擇義務(wù)義務(wù)5.3 5.3 抗剪強度目的的選擇抗剪強度目的的選擇 普通以為，由三軸固結(jié)不排水實驗確定的有效應(yīng)力強度參數(shù) 和 宜用于分析地基的長期穩(wěn)定性如土坡的長期穩(wěn)定分析，估計擋土構(gòu)造的長期土壓力等；而對于飽和粘性土的短期穩(wěn)定問題，那么宜采用不固結(jié)不排水實驗的強度目的 ，即 ，以總應(yīng)力法分析。u( )cu0在測定土的抗剪強度

31、目的時，應(yīng)該嚴密結(jié)合工程實踐來選擇實驗方法，如施工期的長短、加荷速率、土的性質(zhì)和排水條件，以及工程運用過程中的荷載變化情況與土樣原來的固結(jié)程度等。 假設(shè)建筑物施工速度較快，而地基土的透水性和排水條件不良時，可采用三軸儀不固結(jié)不排水實驗或直剪儀快剪實驗的結(jié)果；假設(shè)地基荷載增長速率較慢，地基透水性不太小如低塑性的粘土以及排水條件又較佳時如粘土中夾砂層，那么可采用固結(jié)排水或慢剪實驗；如介于上述兩種情況之間，可用固結(jié)不排水或固結(jié)快剪實驗結(jié)果。義務(wù)義務(wù)5.3 5.3 抗剪強度目的的選擇抗剪強度目的的選擇實驗方法實驗方法適用條件適用條件不排水剪或快剪不排水剪或快剪地基土的透水性和排水條件不良，建筑物施工速

32、度較快地基土的透水性和排水條件不良，建筑物施工速度較快排水剪或慢剪排水剪或慢剪地基土的透水性好，排水條件較佳，建筑物加荷速率較慢地基土的透水性好，排水條件較佳，建筑物加荷速率較慢固結(jié)不排水剪或固結(jié)不排水剪或固結(jié)快剪固結(jié)快剪建筑物開工以后較久，荷載又忽然增大，或地基條件等介建筑物開工以后較久，荷載又忽然增大，或地基條件等介于上述兩種情況之間于上述兩種情況之間義務(wù)義務(wù)5.4 5.4 砂類土的振動液化分析砂類土的振動液化分析 飽和砂類土在振動時完全喪失抗剪強度而呈現(xiàn)類似液體形狀的景象，叫做砂類土的振動液化。 地震、車輛行駛、機器震動、打樁以及爆破等，都能夠引起飽和砂類土的液化，其中又以地震引起的大面積砂類土液化的危害性最大，經(jīng)常呵斥工程場地的整體失穩(wěn)。5.4.1 5.4.1 砂類土振動液化的危害砂類土振動液化的危害義務(wù)義務(wù)5.4 5.4 砂類土的振動液化分析砂類土的振動液化分析NoImag