土的排水與不排水強(qiáng)度課件

1、土的排水與不排水強(qiáng)度土的排水與不排水強(qiáng)度復(fù)習(xí)由于顆粒間接觸點(diǎn)的面積很小。圖453 土粒的接觸飽和土的有效應(yīng)力原理的推導(dǎo)(1)：有效應(yīng)力的定義復(fù)習(xí)由于顆粒間接觸點(diǎn)的面積很小。圖453 土粒的接觸飽和土有效應(yīng)力原理的推導(dǎo)(2)土顆粒之間為點(diǎn)接觸，接觸面積可以忽略c0。A有效應(yīng)力原理的推導(dǎo)(2)土顆粒之間為點(diǎn)接觸，接觸面積可以忽略孔隙水壓力系數(shù)三軸應(yīng)力狀態(tài)的孔壓系數(shù)A與B孔隙水壓力系數(shù)三軸應(yīng)力狀態(tài)的孔壓系數(shù)A與B孔隙應(yīng)力系數(shù)定義 土體在不排水和不排氣的條件下，外荷載引起的孔隙應(yīng)力增量與應(yīng)力增量（用總應(yīng)力表示）的比值，其表征了孔隙應(yīng)力對(duì)總應(yīng)力變化的反映?；炯僭O(shè)：假設(shè)土體為各向同性的理想彈性體；單元立

2、方體的體積為V0，孔隙率為n。 孔隙應(yīng)力系數(shù)定義 土體在不排水和不排氣的條件下增量形式：1、軸對(duì)稱三維應(yīng)力狀態(tài)等向壓縮應(yīng)力狀態(tài)偏差應(yīng)力狀態(tài)孔隙壓力系數(shù)的推導(dǎo)增量形式：1、軸對(duì)稱三維應(yīng)力狀態(tài)等向壓縮應(yīng)力狀態(tài)偏差應(yīng)力狀態(tài)（1）等向壓縮應(yīng)力狀態(tài)孔隙應(yīng)力系數(shù)B孔隙應(yīng)力系數(shù)B：表示單位周圍壓力增量所引起的孔隙應(yīng)力增量Cs土骨架的體積壓縮系數(shù)，表示單位有效周圍壓力作用下土骨架的體應(yīng)變； Cf孔隙流體的體積壓縮系數(shù)，表示單位孔隙壓力作用下，單位體積孔隙流體的體積變化。 （1）等向壓縮應(yīng)力狀態(tài)孔隙應(yīng)力系數(shù)B孔隙應(yīng)力系數(shù)B：表示對(duì)于飽和土，Cf=CwCs， B=0； ( Ca-空氣的體積壓縮系數(shù))對(duì)于部分飽和土

3、 B=01 之間。所以B值是可用作反映土體飽和程度的指標(biāo)?？讐合禂?shù)B與飽和度Sr的關(guān)系對(duì)于飽和土，Cf=CwCs， B=1.0；( Cw-水說明：偏差應(yīng)力為軸向壓力與周圍壓力之差（2）偏差應(yīng)力狀態(tài)孔隙應(yīng)力系數(shù)A說明：偏差應(yīng)力為軸向壓力與周圍壓力之差（2）偏差應(yīng)力狀態(tài)（2）偏差應(yīng)力狀態(tài)孔隙應(yīng)力系數(shù)A說明：上式假設(shè)土體為彈性體。彈性體的剪應(yīng)力只引起受力體的形狀變化而不引起體積變化。而土并非理想彈性體，在受剪后，體積要發(fā)生膨脹或收縮，故上式系數(shù)1/3只適用于彈性體而不符合實(shí)際土體的情況。引入經(jīng)驗(yàn)系數(shù)A代替1/3 （2）偏差應(yīng)力狀態(tài)孔隙應(yīng)力系數(shù)A說明：上式假設(shè)土體為彈性對(duì)于飽和土，B=1 ，u2 =A

4、（1-3）飽和土的孔隙應(yīng)力系數(shù)A考慮土的剪脹性，A.W.Skempton引入經(jīng)驗(yàn)系數(shù)A代替1/3孔隙應(yīng)力系數(shù)A飽和土體在單位偏應(yīng)力增量(1-3)作用下產(chǎn)生的孔隙水應(yīng)力增量。A值是反映土體剪脹性的重要指標(biāo)。對(duì)于飽和土，B=1 ，u2 =A（1-3）考慮土的對(duì)于非完全飽和土，B1，而且隨應(yīng)力水平而變化，故： 總結(jié)：土體在軸對(duì)稱三維應(yīng)力增量作用下所引起的總孔隙應(yīng)力增量為：實(shí)際工程問題中求土體在剪切破壞時(shí)的孔隙壓力系數(shù)Af： 對(duì)于飽和土：孔隙應(yīng)力系數(shù)A、B均可在室內(nèi)常規(guī)三軸試驗(yàn)中通過量測(cè)土樣中的孔隙應(yīng)力確定。對(duì)于非完全飽和土，B1，而且隨應(yīng)力水平而變化，故： 總結(jié)：不同固結(jié)和排水條件的三軸試驗(yàn)中，孔隙

5、應(yīng)力增量是不同的。以飽和土為例：UU試驗(yàn)： CU試驗(yàn)：因試樣在3作用下排水固結(jié)，u1=0，故u=u2=A（1-3）； CD試驗(yàn)：因不產(chǎn)生孔隙壓力，故u=0。說明：不同固結(jié)和排水條件的三軸試驗(yàn)中，孔隙應(yīng)力增量是不同的。 CU4.4 砂土的排水和不排水強(qiáng)度密砂松砂圖457 砂土的排水試驗(yàn)4.4 砂土的排水和不排水強(qiáng)度密砂松砂圖457 砂土的排4.4 砂土的排水和不排水強(qiáng)度砂土的排水試驗(yàn)4.4 砂土的排水和不排水強(qiáng)度砂土的排水試驗(yàn)A: CU, Dr= 30% 松砂 B: CU, Dr= 44%圖458 不同密度砂土的三軸試驗(yàn)C: CU, Dr = 47%D: CD, Dr = 30%c=400kPa

6、流滑靜態(tài)液化A: CU, Dr= 30% 松砂 圖458 臨水松砂岸坡的流滑：松砂的不排水總應(yīng)力殘余強(qiáng)度只有35。圖460 臨水松砂岸坡的流滑（液化）1-3開始液化液化流滑發(fā)展破壞后的滑動(dòng)區(qū)范圍臨水松砂岸坡的流滑：松砂的不排水總應(yīng)力殘余強(qiáng)度只有354.5 黏土的排水與不排水強(qiáng)度1. 飽和黏土的排水試驗(yàn)CD2. 飽和黏土的三軸固結(jié)不排水試驗(yàn)CU3. 固結(jié)不排水試驗(yàn)（CU）確定的強(qiáng)度指標(biāo)4. 黏土的不固結(jié)不排水試驗(yàn)（UU）5. 排水和不排水強(qiáng)度指標(biāo)的工程應(yīng)用6. 非飽和土的強(qiáng)度與強(qiáng)度理論4.5 黏土的排水與不排水強(qiáng)度1. 飽和黏土的排水試驗(yàn)CD三軸排水與不排水試驗(yàn)不固結(jié)不排水(UU)： uncon

7、solidated undrained固結(jié)不排水(CU)： consolidated undrained固結(jié)排水(CD)： consolidated drained三軸排水與不排水試驗(yàn)不固結(jié)不排水(UU)：1.飽和黏土的排水試驗(yàn)CDe正常固結(jié)黏土0固結(jié)壓縮試驗(yàn)固結(jié)排水試驗(yàn)強(qiáng)度包線（過原點(diǎn)）圖461 正常固結(jié)黏土的壓縮曲線與強(qiáng)度包線1.飽和黏土的排水試驗(yàn)CDe正常固結(jié)黏土0固結(jié)壓縮試驗(yàn)1.飽和黏土的排水試驗(yàn)CD1.飽和黏土的排水試驗(yàn)CD1. 飽和黏土的排水試驗(yàn)CDe超固結(jié)黏土固結(jié)壓縮試驗(yàn)固結(jié)排水試驗(yàn)強(qiáng)度包線圖462 超固結(jié)黏土的壓縮曲線與強(qiáng)度包線1. 飽和黏土的排水試驗(yàn)CDe超固結(jié)黏土固結(jié)壓縮試

8、驗(yàn)固2. 飽和黏土的三軸固結(jié)不排水試驗(yàn)CU正常固結(jié)土剪縮（正孔壓）；超固結(jié)土剪脹（負(fù)孔壓）圖463 黏土的三軸固結(jié)不排水試驗(yàn)注：u0是為增加飽和度而施加的反壓2. 飽和黏土的三軸固結(jié)不排水試驗(yàn)CU正常固結(jié)土剪縮（正孔3. 固結(jié)不排水試驗(yàn)（CU）確定的強(qiáng)度指標(biāo)正常固結(jié)土超固結(jié)土圖464 總應(yīng)力路徑與有效應(yīng)力路徑3. 固結(jié)不排水試驗(yàn)（CU）確定的強(qiáng)度指標(biāo)正常固結(jié)土超固結(jié)土超固結(jié)正常固結(jié)圖465 先期固結(jié)壓力p附近的包線超固結(jié)正常固結(jié)圖465 先期固結(jié)壓力p附近的包線飽和土的不排水包線是一條水平線，其斜率u=0。圖472 UU的強(qiáng)度包線 4.黏土的不固結(jié)不排水試驗(yàn)（UU）飽和土的不排水包線是一條水平

9、線，其斜率u=0。圖472 5 . 排水和不排水強(qiáng)度指標(biāo)的工程應(yīng)用（1） 有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)(CD)對(duì)于砂土，在一般加載的速率下，用有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行分析CD。對(duì)于黏性土，如果在計(jì)算中，超靜孔壓已經(jīng)全部消散(加載很慢），或者土中的孔隙水壓力可以準(zhǔn)確地確定，也可以用有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)。有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)可以通過排水試驗(yàn)或者CU+孔壓量測(cè)來確定。5 . 排水和不排水強(qiáng)度指標(biāo)的工程應(yīng)用（1） 有效應(yīng)力強(qiáng)（2）固結(jié)不排水（CU）強(qiáng)度指標(biāo) 在一定的圍壓下固結(jié)已經(jīng)完成，很快施加剪應(yīng)力，不能排水。（2）固結(jié)不排水（CU）強(qiáng)度指標(biāo) 在一定的圍壓CU指標(biāo):軟黏土上（1）部分完成很長時(shí)間 (2)部分快速施工的填方工程

10、圖474 軟黏土上分期填筑的土方工程CU指標(biāo):軟黏土上（1）部分完成很長時(shí)間圖474 軟黏土上水位驟降（土壩心墻）圖475 土壩水位驟降CU指標(biāo)水位驟降（土壩心墻）圖475 土壩水位驟降CU指標(biāo)圖476 天然土坡上快速填方CU指標(biāo)圖476 天然土坡上快速填方CU指標(biāo)（3）不排水（UU）強(qiáng)度指標(biāo) 在原來的應(yīng)力狀態(tài)上，施加圍壓和剪應(yīng)力時(shí)，都不會(huì)排水，存在超靜孔壓。（3）不排水（UU）強(qiáng)度指標(biāo) 在原來的應(yīng)力狀態(tài)上，(c)黏土地基上，快速施工的建筑物(a)在軟黏土地基上快速施工的填方(b)土壩快速施工,竣工后,心墻未固結(jié)圖477 UU強(qiáng)度指標(biāo)的應(yīng)用(c)黏土地基上，快速施工的建筑物(a)在軟黏土地基上快速施土質(zhì)排水條件施工速度考慮的工況根據(jù)對(duì)工程情況的了解，經(jīng)驗(yàn)判斷選擇指標(biāo)要考慮一下因素：土質(zhì)選擇指標(biāo)要考慮一下因素：6. 非飽和土的排水強(qiáng)度Bishop非飽和土的有效應(yīng)力原理及強(qiáng)度準(zhǔn)則：其中是一個(gè)與土的飽和度有關(guān)的參數(shù)，一般不易確定。6. 非飽和土的排水強(qiáng)度Bishop非飽和土的有效應(yīng)力原理及弗雷德倫德（D. G. Fredlund）非飽和土理論雙應(yīng)力體系： 凈應(yīng)力（外荷有