powerpoint下載-青島理工大學(xué)土力學(xué)原理精品課程ppt課件

1、第六章土的抗剪強(qiáng)度.6.1 概述 6.2 土的抗剪強(qiáng)度實(shí)際6.3 土的抗剪強(qiáng)度測(cè)定實(shí)驗(yàn)6.4 飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度6.5 無(wú)粘性土的抗剪強(qiáng)度本章主要內(nèi)容：.土工構(gòu)造物或地基土浸透問(wèn)題變形問(wèn)題強(qiáng)度問(wèn)題浸透特性變形特性強(qiáng)度特性6.1 概述.1.碎散性：強(qiáng)度不是顆粒礦物本身的強(qiáng)度，而是顆粒間相互作用主要是抗剪強(qiáng)度與剪切破壞，顆粒間粘聚力與摩擦力；2.三相體系：三相接受與傳送荷載有效應(yīng)力原理；3.自然變異性：土的強(qiáng)度的構(gòu)造性與復(fù)雜性。一、土的抗剪強(qiáng)度二、土的強(qiáng)度特點(diǎn)：.基坑支護(hù)1.擋土構(gòu)造物的破壞三、工程中土體的破壞類型擋土墻滑裂面.平移滑動(dòng)2.各種類型的滑坡崩塌旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)流滑.地基p3.地基的破壞.土

2、壓力邊坡穩(wěn)定地基承載力擋土構(gòu)造物破壞各種類型的滑坡地基的破壞.一、直剪實(shí)驗(yàn)和庫(kù)侖公式二、土的強(qiáng)度機(jī)理三、摩爾-庫(kù)侖強(qiáng)度實(shí)際6.2 土的抗剪強(qiáng)度實(shí)際本節(jié)主要內(nèi)容：.一、直剪實(shí)驗(yàn)和庫(kù)侖公式直剪實(shí)驗(yàn)庫(kù)侖1776 施加 =P/A量測(cè) =T/A上盒下盒PSTA實(shí)驗(yàn)原理.Occ 粘聚力 內(nèi)摩擦角 = 100KPaS = 200KPa = 300KPa庫(kù)侖公式：f ： 土的抗剪強(qiáng)度tg： 摩擦強(qiáng)度-正比于壓力c： 粘聚強(qiáng)度-與所受壓力無(wú)關(guān)強(qiáng)度目的.NT= NT二、土的強(qiáng)度的機(jī)理1.摩擦強(qiáng)度 tg1滑動(dòng)摩擦2咬合摩擦引起的剪脹3顆粒的破碎與重陳列NT.滑動(dòng)摩擦顆粒破碎與重陳列咬合摩擦引起的剪脹.密度e, 粒徑

3、級(jí)配Cu, Cc顆粒的礦物成分：對(duì)于：砂土粘性土； 高嶺石伊里石蒙特石粒徑的外形顆粒的棱角與長(zhǎng)寬比 在其他條件一樣時(shí)： 對(duì)于砂土，顆粒的棱角提高了內(nèi)摩擦角 對(duì)于碎石土，顆粒的棱角能夠降低其內(nèi)摩擦角影響土的摩擦強(qiáng)度的主要要素：.粘聚強(qiáng)度機(jī)理粘聚強(qiáng)度影響要素 2.凝聚強(qiáng)度靜電引力庫(kù)侖力范德華力顆粒間膠結(jié)假粘聚力毛細(xì)力等地質(zhì)歷史粘土顆粒礦物成分密度離子價(jià)與離子濃度.三、摩爾-庫(kù)侖強(qiáng)度實(shí)際1. 庫(kù)侖公式2. 應(yīng)力形狀與摩爾圓3. 極限平衡應(yīng)力形狀4. 摩爾-庫(kù)侖強(qiáng)度實(shí)際5. 破壞判別方法6. 滑裂面的位置.c 粘聚力 內(nèi)摩擦角 f ： 土的抗剪強(qiáng)度tg： 摩擦強(qiáng)度-正比于壓力c： 粘聚強(qiáng)度-與所受壓力

4、無(wú)關(guān)1.庫(kù)侖公式.c無(wú)粘性土粘性土抗剪強(qiáng)度曲線.砂土：粘性土：庫(kù)侖Coulomb公式c:土的粘聚力:土的內(nèi)摩擦角.莫爾庫(kù)侖強(qiáng)度實(shí)際1在一定的應(yīng)力范圍內(nèi)，可以用線性函數(shù)近似f = c +tg2某土單元的任一個(gè)平面上 = f ，該單元就到達(dá)了極限平衡應(yīng)力形狀.331131dlcosdlsin2、土中一點(diǎn)的應(yīng)力形狀.Oz+zx-xzx213rR3. 應(yīng)力莫爾圓圓心：半徑：莫爾圓：代表一個(gè)土單元的應(yīng)力形狀；圓周上一點(diǎn)代表一個(gè)面上的兩個(gè)應(yīng)力與.不同形狀時(shí)的摩爾圓.4. 極限平衡應(yīng)力形狀極限平衡應(yīng)力形狀： 有一面上的應(yīng)力形狀到達(dá) = f土的強(qiáng)度包線： 一切到達(dá)極限平衡形狀的莫爾園的公切線。f.f與破壞包線

5、相交：有一些平面上的應(yīng)力超越強(qiáng)度；不能夠發(fā)生。強(qiáng)度包線以內(nèi)：任何一個(gè)面上的一對(duì)應(yīng)力與 都沒(méi)有達(dá)到破壞包線，不破壞；與破壞包線相切：有一個(gè)面上的應(yīng)力到達(dá)破壞；.莫爾-庫(kù)侖強(qiáng)度實(shí)際表達(dá)式極限平衡條件1f3Oc.11f 破壞形狀Oc1f3115. 破壞判別方法3= 常數(shù)：判別對(duì)象：土體微小單元一點(diǎn)根據(jù)應(yīng)力形狀計(jì)算出大小主應(yīng)力1、3，由3計(jì)算1f，比較1與1f.33f 彈性平衡形狀3=3f 極限平衡形狀3 平安形狀 = 極限平衡形狀 不能夠形狀Oc(1 + 3)/2 = 常數(shù)：圓心堅(jiān)持不變根據(jù)應(yīng)力形狀計(jì)算出大小主應(yīng)力13，由1、3計(jì)算，與比較.31f45/2Oc1f3226. 滑裂面的位置 與大主應(yīng)力

6、面夾角： =45 + /2圖中虛線所指位置為滑裂面.一、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)二、野外實(shí)驗(yàn)6.3 抗剪強(qiáng)度測(cè)定實(shí)驗(yàn)直剪實(shí)驗(yàn)、三軸實(shí)驗(yàn)等 制樣重塑土或現(xiàn)場(chǎng)取樣 缺陷：擾動(dòng) 優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)力條件清楚，易反復(fù)十字板扭剪實(shí)驗(yàn)、旁壓實(shí)驗(yàn)等 原位實(shí)驗(yàn) 缺陷：應(yīng)力條件不易掌握 優(yōu)點(diǎn)：原狀土的原位強(qiáng)度 .PSTA = 100KPaS = 200KPa = 300KPaOc一、室內(nèi)實(shí)驗(yàn)1. 直剪實(shí)驗(yàn).經(jīng)過(guò)控制剪切速率來(lái)近似模擬排水條件 3. 快剪 施加正應(yīng)力后立刻剪切3-5分鐘內(nèi)剪切破壞1. 固結(jié)慢剪：施加正應(yīng)力-充分固結(jié)漸漸施加剪應(yīng)力-小于0.02mm/分，以保證無(wú)超靜孔壓2. 固結(jié)快剪施加正應(yīng)力-充分固結(jié)在3-5分鐘內(nèi)剪切破壞

7、. 設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便 結(jié)果便于整理 測(cè)試時(shí)間短 試樣應(yīng)力形狀復(fù)雜 應(yīng)變不均勻 不能控制排水條件 剪切面固定優(yōu)點(diǎn)缺陷.直接剪切實(shí)驗(yàn)土的剪切實(shí)驗(yàn)方法.抗剪強(qiáng)度曲線.試樣壓力室壓力水排水管閥門(mén)軸向加壓桿有機(jī)玻璃罩橡皮膜透水石頂帽 2. 三軸實(shí)驗(yàn)1試樣應(yīng)力特點(diǎn)與實(shí)驗(yàn)方法2強(qiáng)度包線3實(shí)驗(yàn)類型4優(yōu)缺陷.應(yīng)變控制式三軸儀：壓力室，加壓系統(tǒng)，量測(cè)系統(tǒng)組成應(yīng)力控制式三軸儀實(shí)驗(yàn)步驟:1.裝樣2.施加周圍壓力3.施加豎向壓力 3 3 3 3 3 3三軸剪切實(shí)驗(yàn).方法：首先試樣施加靜水壓力室壓圍壓 1=2=3 ； 然后經(jīng)過(guò)活塞桿施加的是應(yīng)力差1= 1-3 。 1試樣應(yīng)力特點(diǎn)與實(shí)驗(yàn)方法：特點(diǎn)：試樣是軸對(duì)稱應(yīng)力形狀。垂

8、直應(yīng)力z普通是大主應(yīng)力；徑向與切向應(yīng)力總是相等r=，亦即1=z；2=3=r.強(qiáng)度包線(1-)fc (1-)f11- 31 =15%分別作圍壓為100 kPa 、200 kPa 、300 kPa的三軸實(shí)驗(yàn)，得到破壞時(shí)相應(yīng)的1-)f繪制三個(gè)破壞形狀的應(yīng)力摩爾圓，畫(huà)出它們的公切線強(qiáng)度包線，得到強(qiáng)度目的 c 與 2強(qiáng)度包線.固結(jié)排水實(shí)驗(yàn)CD實(shí)驗(yàn)1 翻開(kāi)排水閥門(mén)，施加圍壓后充分固結(jié)，超靜孔隙水壓力完全散失；2 翻開(kāi)排水閥門(mén)，漸漸施加軸向應(yīng)力差以便充分排水，防止產(chǎn)生超靜孔壓固結(jié)不排水實(shí)驗(yàn)CU實(shí)驗(yàn)1 翻開(kāi)排水閥門(mén)，施加圍壓后充分固結(jié)，超靜孔隙水壓力完全散失；2 封鎖排水閥門(mén)，很快剪切破壞，在施加軸向應(yīng)力差過(guò)

9、程中不排水不固結(jié)不排水實(shí)驗(yàn)UU實(shí)驗(yàn)1 封鎖排水閥門(mén)，圍壓下不固結(jié)；2 封鎖排水閥門(mén)，很快剪切破壞，在施加軸向應(yīng)力差過(guò)程中不排水cd 、d ccu 、cu cu 、u 3實(shí)驗(yàn)類型.固結(jié)排水實(shí)驗(yàn)CD實(shí)驗(yàn) Consolidated Drained Triaxial test (CD) 抗剪強(qiáng)度目的： cd d c 固結(jié)不排水實(shí)驗(yàn)CU實(shí)驗(yàn) Consolidated Undrained Triaxial test (CU) 抗剪強(qiáng)度目的：ccu cu不固結(jié)不排水實(shí)驗(yàn)UU實(shí)驗(yàn) Unconsolidated Undrained Triaxial test (UU) 抗剪強(qiáng)度目的： cu u cuu uu 實(shí)

10、驗(yàn)類型匯總.優(yōu)點(diǎn)：1 應(yīng)力形狀和應(yīng)力途徑明確；2 排水條件清楚，可控制；3 破壞面不是人為固定的；4 實(shí)驗(yàn)單元體實(shí)驗(yàn)缺陷：設(shè)備相對(duì)復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法實(shí)驗(yàn)闡明： 30 即為無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)4優(yōu)點(diǎn)和缺陷.二、野外實(shí)驗(yàn)十字板剪切實(shí)驗(yàn).普通適用于測(cè)定軟粘土的不排水強(qiáng)度目的；鉆孔到指定的土層，插入十字形的探頭；經(jīng)過(guò)施加的扭矩計(jì)算土的抗剪強(qiáng)度.時(shí)M1HDM2.無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度實(shí)驗(yàn).強(qiáng)度目的：6.4 飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度粘聚力 c內(nèi)摩擦角 強(qiáng)度目的的分類：按照分析方法，可分為總應(yīng)力強(qiáng)度目的與有效應(yīng)力強(qiáng)度目的；按照實(shí)驗(yàn)方法，可分為直剪強(qiáng)度目的與三軸實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度目的；按照應(yīng)力應(yīng)變形狀，可分為峰值強(qiáng)度目的與剩余強(qiáng)度目的。

11、.一. 總應(yīng)力目的與有效應(yīng)力目的二. 三軸實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度目的三. 土的強(qiáng)度目的的工程運(yùn)用本節(jié)主要內(nèi)容：.一、總應(yīng)力目的與有效應(yīng)力目的1.兩種強(qiáng)度目的的比較2.有效應(yīng)力、總應(yīng)力強(qiáng)度包線.1. 兩種強(qiáng)度目的的比較土的抗剪強(qiáng)度的有效應(yīng)力目的c, = c + tg= -u符合土的破壞機(jī)理，但有時(shí)孔隙水壓力u無(wú)法確定土的抗剪強(qiáng)度的總應(yīng)力目的c, = c + tg便于運(yùn)用,但u不能產(chǎn)生抗剪強(qiáng)度，不符合強(qiáng)度機(jī)理強(qiáng)度目的抗剪強(qiáng)度簡(jiǎn)單評(píng)價(jià).二、飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度1、不固結(jié)不排水抗剪強(qiáng)度2、固結(jié)不排水抗剪強(qiáng)度3、固結(jié)排水抗剪強(qiáng)度.凡是可以確定丈量、計(jì)算孔隙水壓力u的情況，都該當(dāng)運(yùn)用有效應(yīng)力目的c，有效應(yīng)力目的與總應(yīng)力目的三、土的強(qiáng)度目的的工程運(yùn)用.砂土： c, 三軸排水實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c直剪實(shí)驗(yàn)?zāi)康?直剪實(shí)驗(yàn)得到的目的偏大粘土： 有效應(yīng)力目的：固結(jié)排水、固結(jié)不排水 總應(yīng)力目的：三軸固結(jié)不排水、不排水; 直剪固結(jié)快剪、快剪三軸實(shí)驗(yàn)?zāi)康呐c直剪實(shí)驗(yàn)?zāi)康?飽和松砂在振動(dòng)情況下孔壓急劇升高在瞬間砂土呈液態(tài)時(shí)間T孔壓 U6.5