巖土力學(xué)課件 第五章 土的抗剪強度

2022/11/11巖土力學(xué)第五章土的抗剪強度

§1概述一、抗剪強度的基本概念

土的強度是指一部分土體相對于另一部分土體滑動時的抵抗力，實質(zhì)上就是土體與土體之間的摩擦力。土的抗剪強度，首先決定于它本身的性質(zhì)，即土的組成，土的狀態(tài)和土的結(jié)構(gòu)，這些性質(zhì)又與它形成的環(huán)境和應(yīng)力歷史等因素有關(guān)；其次還決定于它當(dāng)前所受的應(yīng)力狀態(tài)。2022/11/10巖土力學(xué)第五章土的抗剪強度

§1概2022/11/11巖土力學(xué)滑動面滑前邊坡原地面滑動面圖5-1土坡滑動圖5-2地基失穩(wěn)2022/11/10巖土力學(xué)滑動面滑前邊坡原地面滑動面圖5-2022/11/11巖土力學(xué)二、工程中常見的強度問題（1）土作為土工結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定性問題如人工筑成的路堤，土壩的邊坡以及天然土坡等的穩(wěn)定性問題。（2）土作為工程結(jié)構(gòu)的環(huán)境的問題即土壓力問題。這和邊坡穩(wěn)定問題有直接聯(lián)系，若邊坡較陡不能保持穩(wěn)定，又由于場地或其他條件限制而不允許采用平緩邊坡時，就可以修筑擋土墻來保持力的平衡。這類工程問題如擋土墻、橋臺、地下隧道等。（3）土作為建筑物的地基問題，即地基承載力的問題。三、土的抗剪強度測試方法室內(nèi)試驗：應(yīng)力狀態(tài)被改變，取土過程受到干擾原位測試：精度不高2022/11/10巖土力學(xué)二、工程中常見的強度問題2022/11/11巖土力學(xué)

§2土的抗剪強度和破壞理論

屈服或塑流：軟土材料破壞形式斷裂：巖石，硬粘土一、土的屈服與破壞1．理想彈、塑性材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系①應(yīng)力-應(yīng)變成直線關(guān)系

②變形是完全彈性的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系是唯一的，與應(yīng)力路徑和應(yīng)力歷史無關(guān)③ 稱屈服應(yīng)力或破壞應(yīng)力abba123應(yīng)變硬化應(yīng)變軟化彈性階段1圖5-32022/11/10巖土力學(xué)

§2土的抗剪強度和破壞2022/11/11巖土力學(xué)2．土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系（1）正常固結(jié)（松砂），圖5-3曲線（3）加工硬化,屈服點至b點,無峰值（2）超固結(jié)（密松），圖5-3曲線（2）加工軟化，出現(xiàn)峰值3．實際計算時土的彈塑性問題（1）按線彈性體（2）按理想塑性材料二、莫爾——庫倫破壞理論（一）土的破壞理論1．廣義特萊斯卡理論1-313

=300kpa3

=200kpa3

=100kpa圖5-4土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系2022/11/10巖土力學(xué)2．土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系1-2022/11/11巖土力學(xué)2．廣義密色斯理論式中E——材料的彈性模量

——材料的泊松比

——畸變能的極限值， 3．莫爾——庫倫理論

圖5-5固定剪切面的剪切試驗2022/11/10巖土力學(xué)2．廣義密色斯理論2022/11/11巖土力學(xué)（1）庫倫公式基本形式（總應(yīng)力抗剪強度公式）式中

——剪切破壞面上的剪應(yīng)力，即土的抗剪強度

——破壞面上的法向應(yīng)力

——土的粘聚力，對于無粘性土，

——土的內(nèi)摩擦角* 稱為抗剪強度指標(biāo)，同一種土，它們與試驗方法有關(guān)（2）有效應(yīng)力抗剪強度公式式中——剪切破壞面上的有效法向應(yīng)力

u——土中的超靜孔隙水壓力

——土的有效粘聚力

——土的有效內(nèi)摩擦角，土的有效抗剪強度指標(biāo)，對于同一種土，其值理論上與試驗方法無關(guān)，應(yīng)接近于常數(shù)。2022/11/10巖土力學(xué)（1）庫倫公式基本形式（總應(yīng)力抗2022/11/11巖土力學(xué)4．莫爾抗剪強度公式當(dāng)應(yīng)力變化范圍不很大時可用庫倫直線代替莫爾破壞包線（二）莫爾——庫倫破壞準(zhǔn)則——極限平衡條件1．土體中剪切破壞面位置的確定（1）在地面荷載p作用下，土中某點M的應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力圓在強度包線下面，該點應(yīng)力條件處于彈性狀態(tài)應(yīng)力圓正好與強度相切，該點處于極限平衡狀態(tài)

.A.C.B·Mp2022/11/10巖土力學(xué)4．莫爾抗剪強度公式.A.C.B2022/11/11巖土力學(xué)O450+/2450+/21f（2）破裂面位置與最大主平面成2．極限平衡條件推導(dǎo)由 (5-7)整理后： 31f

c圖5-7土的破裂面確定2022/11/10巖土力學(xué)O450+/2450+/22022/11/11巖土力學(xué)又因故得 （5-7）′又因得：故公式（5-7）′可寫為：

2022/11/10巖土力學(xué)又因2022/11/11巖土力學(xué)若 ，即對潔凈的砂土，則有當(dāng) 時，歸納莫爾——庫倫破壞理論，可表達為如下三個要點：1．破壞面上，材料的抗剪強度是法向應(yīng)力的函數(shù)?？杀磉_為：2．當(dāng)法向應(yīng)力不很大時，抗剪強度可簡化為法向應(yīng)力的線性函數(shù)，即表示為庫倫公式2022/11/10巖土力學(xué)若 ，即對潔凈的砂土，則有歸納莫2022/11/11巖土力學(xué)3．土單元體中，任何一個面上的剪應(yīng)力大于該面上土的抗剪強度，土單元體即發(fā)生破壞，用破壞準(zhǔn)則表示即為式（5-7）至式（5-10）的極限平衡條件（三）極限平衡條件的應(yīng)用達到極限平衡所要求的內(nèi)磨擦角 單元體已破壞 單元體處于彈性平衡狀態(tài) 單元體處于塑性平衡狀態(tài)達極限平衡所要求的大主應(yīng)力 處于彈性平衡狀態(tài),反之已破壞.2022/11/10巖土力學(xué)3．土單元體中，任何一個面上的剪2022/11/11巖土力學(xué)§3土的抗剪強度試驗方法

一、三軸剪切試驗（一）常規(guī)三軸剪切試驗方法（1）排水剪：圖及試驗結(jié)果見第四章第二節(jié)（2）不排水剪：詳細討論見第五節(jié)

圖5-11不排水剪切的應(yīng)力-應(yīng)變-孔壓關(guān)系曲線密實中密軸向應(yīng)變1(%)u密實中密松0松軸向應(yīng)變1(%)-1000-500501002022/11/10巖土力學(xué)§3土的抗剪強度試驗方法

一2022/11/11巖土力學(xué)（二）破壞包線和抗剪強度指標(biāo)1．從應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線尋找破壞時的偏差應(yīng)力的方法有三種（1）取曲線的最大偏差應(yīng)力值當(dāng)需要用土的殘余強度時取試驗曲線的終值作（2）以最大有效主應(yīng)力比 處的偏差應(yīng)力值作為（3）取規(guī)定的軸向應(yīng)變值 所相應(yīng)的偏差應(yīng)力作為 值2．包絡(luò)線的作法由 可作出包絡(luò)線l2022/11/10巖土力學(xué)（二）破壞包線和抗剪強度指標(biāo)l2022/11/11巖土力學(xué)（三）三軸試驗中的應(yīng)力路徑和破壞主應(yīng)力線1．三軸排水所以應(yīng)力路徑：直線p=q*破壞主應(yīng)力線，——破壞點的連線圖5-13

排水剪切應(yīng)力路徑apKfq4502022/11/10巖土力學(xué)（三）三軸試驗中的應(yīng)力路徑和破壞2022/11/11巖土力學(xué)2．三軸不排水試驗a.總應(yīng)力（不考慮）增加 ，有b.有效應(yīng)力路徑增加其中 ，所以u不是常量。450apKfq=(1-3)/2P=(1+3)/2P/=(1/+3/)/2圖5-14不排水剪切應(yīng)力路徑Kf/2022/11/10巖土力學(xué)2．三軸不排水試驗450apKf2022/11/11巖土力學(xué)

c31OO/pqaf線Kf線R3）破壞包線與破壞主應(yīng)力線關(guān)系故又故圖5-15破壞包線與破壞主應(yīng)力線2022/11/10巖土力學(xué)c31OO/pqa2022/11/11巖土力學(xué)（四）三軸試驗的發(fā)展令2022/11/10巖土力學(xué)（四）三軸試驗的發(fā)展2022/11/11巖土力學(xué)二、直剪試驗

（一）試驗設(shè)備和試驗方法設(shè)備：應(yīng)變控制式直接剪切儀取破壞時的正應(yīng)力和剪應(yīng)力值作出 曲線 取值：取剪應(yīng)力—剪變形曲線峰值為 取值：—曲線之終值2022/11/10巖土力學(xué)二、直剪試驗

（一）試驗設(shè)備和試2022/11/11巖土力學(xué)（二）優(yōu)缺點及新發(fā)展優(yōu)點：（1）固結(jié)快，試驗歷時短 （2）無側(cè)向膨脹豎向變形直接算出缺點：（1）剪切面上剪應(yīng)力分布不均勻，中間小邊緣大 （2）不能控制排水條件，無法測出孔隙水壓力 （3）剪切面上土的性值不能代表其他部位土深基坑不能做直剪試驗，應(yīng)作三軸試驗發(fā)展方向：單剪儀2022/11/10巖土力學(xué)（二）優(yōu)缺點及新發(fā)展2022/11/11巖土力學(xué)（三）無側(cè)限壓縮試驗

根據(jù)土的極限平衡條件If

Then應(yīng)用：1°代替三軸試驗（當(dāng) ）2°可用來求土的靈敏度缺點：1°太軟土（流塑）不可2°試驗快,水來不及排除2022/11/10巖土力學(xué)（三）無側(cè)限壓縮試驗

根據(jù)土的極2022/11/11巖土力學(xué)四、十字板剪切試驗——原位試驗

（一）土的原位測試技術(shù)的優(yōu)點1．可在現(xiàn)場進行，避免取樣2．涉及的土體積比室內(nèi)試驗樣品大很多3．可連續(xù)進行，可得到完整的土層剖面及物理力學(xué)指標(biāo)4．具有快速經(jīng)濟的優(yōu)點土的原位測試技術(shù)的缺點1．難于控制測試中的邊界條件，如排水條件和應(yīng)力條件2．測試數(shù)據(jù)和土的工程性質(zhì)的關(guān)系建立在統(tǒng)計經(jīng)驗關(guān)系上3．測試設(shè)備進入土層對土層也有一定擾動4．試驗應(yīng)力路徑無法很好控制，試驗時的主應(yīng)力方向與實際工程往往不一致5．應(yīng)變場不均勻，應(yīng)變速率大于實際工程的正常固結(jié)2022/11/10巖土力學(xué)四、十字板剪切試驗——原位試驗

2022/11/11巖土力學(xué)（二）十字板剪切試驗適用范圍測定正常固結(jié)飽和軟粘土 的不排水抗剪強度和靈敏度（三）測試原理：其中：假 （各向同性）

——柱體的上、下面的抗剪強度對 圓心所產(chǎn)生的抗扭力矩

——圓柱面上的剪應(yīng)力對圓心所產(chǎn) 生的抗扭力矩1．影響測試精度的主要因素（1）旋轉(zhuǎn)速率（2）土的各向異性 （3）十字板頭規(guī)格圖5-232022/11/10巖土力學(xué)（二）十字板剪切試驗適用范圍1．2022/11/11巖土力學(xué)（4）排水條件（5）軸桿與孔壁摩擦2．成果分析應(yīng)用（1）計算軟粘土的不排水抗剪強度峰值，殘余峰和靈敏度（2）繪制Cu隨深度變化曲線（3）土的長期強度僅為峰值強度的60~70%，應(yīng)修正（4）十字板不排水抗剪強度的應(yīng)用a.計算地基承載力b.預(yù)估單樁承載力c.求軟粘土靈敏度d.軟土地區(qū)堤壩的臨界高度e.地基抗滑穩(wěn)定分析f.估計土的液性指數(shù)g.檢驗地基加固效果h.根據(jù)Cu-z變化曲線關(guān)系，判定軟土固結(jié)歷史2022/11/10巖土力學(xué)（4）排水條件2022/11/11巖土力學(xué)§4土的抗剪強度機理和影響因素

一、摩擦強度一般由兩部分組成：一是顆粒之間滑動時產(chǎn)生的滑動摩擦，一是顆粒之間脫離咬合狀態(tài)而移動所產(chǎn)生的咬合摩擦?；瑒幽Σ僚c顆粒形狀、礦物組成、級配有關(guān)咬合摩擦與土的密度、磨圓度有關(guān)影響（粗粒土）的因素：（1）密度（2）粒經(jīng)級配（3）顆粒形狀（4）礦物成分2022/11/10巖土力學(xué)§4土的抗剪強度機理和影響因2022/11/11巖土力學(xué)二、粘聚強度

細粒土的粘聚力取決于土粒間的各種物理化學(xué)作用力，包括庫倫力（靜電力）、范得華力、膠結(jié)作用力等。對粘聚力的微觀研究是一個很復(fù)雜的問題，目前還存在著各種不同的見解。三、摩擦強度和粘聚強度的內(nèi)在聯(lián)系

接觸點面積：

Ai=Ni/y式中y——材料的屈服強度 又f=sAi

所以其中f可看成摩擦系數(shù)，f=tg

隙空空隙PPNiAi(a)(b)圖5-30土顆粒的微觀接觸荷載教小時荷載增加，接觸點屈服2022/11/10巖土力學(xué)二、粘聚強度隙空空隙PPNiAi2022/11/11巖土力學(xué)結(jié)論

土的抗剪強度雖然形式上區(qū)分為摩擦強度和粘聚強度，而其物理實質(zhì)則難以截然區(qū)分；c=0,并非無摩擦強度，而是隱含在c中；=0

，并非無粘聚強度，而是隱含于c

中。學(xué)習(xí)中，既要看到摩擦強度和粘聚強度間有區(qū)別的一面又要看到它們之間有相同的一面。

2022/11/10巖土力學(xué)結(jié)論2022/11/11巖土力學(xué)四、密度對抗剪強度的影響—密度—有效應(yīng)力—抗剪強度的唯一性關(guān)系影響抗剪強度最主要的因素：①土的組成②土的密度③土的結(jié)構(gòu)及所受應(yīng)力狀態(tài)證明土的密度——有效應(yīng)力——抗剪強度唯一性關(guān)系（a）排水試驗：密度增大,

(b)固結(jié)不排水試驗 不變2022/11/10巖土力學(xué)四、密度對抗剪強度的影響—密度—2022/11/11巖土力學(xué)剪切至破壞試樣11（排水）試驗1（排水試驗）固結(jié)2孔隙水壓力u試樣2剪切至破壞（不排水）固結(jié)試驗2（固界不排水試驗）45012圖5-31唯一性試驗驗證2022/11/10巖土力學(xué)剪切至破壞試樣11（排水）試驗12022/11/11巖土力學(xué)實驗結(jié)論：（1）正常固結(jié)土， 唯一性關(guān)系不受加載路徑影響（2）對于超固結(jié)土，只要應(yīng)力歷史相同， 唯一性的原則仍可適用。因此，應(yīng)力歷史相同的土，密度愈高，抗剪強度愈大，有效應(yīng)力愈高，抗剪強度也愈大。

2022/11/10巖土力學(xué)實驗結(jié)論：2022/11/11巖土力學(xué)§5土在剪切中的性狀和各類抗剪強度指標(biāo)

土的特點：同一種土，用同一臺儀器做試驗，如果采用的試驗方法，特別是排水條件不一樣，測得的結(jié)果往往差別很大，有時甚至相當(dāng)懸殊。一、土在排水和不排水條件下的剪切狀態(tài)土與彈性材相比，有一個重要的特征：即受剪切時不僅產(chǎn)生形狀的變化，還要產(chǎn)生體積的變化——“剪脹性”，它包括體積剪脹和剪縮。對于 土體積的變化完全由于孔隙流體（水和氣）體積的變化非飽和土：變化——首先表現(xiàn)為氣體的體積變化

——與土的透氣性有關(guān)飽和土：變化——吸入或擠出水分——與滲透系數(shù)K有關(guān)，K大，體積變化時間短2022/11/10巖土力學(xué)§5土在剪切中的性狀和各類抗2022/11/11巖土力學(xué)

1、排水剪密砂：→很小，收縮→膨脹→密度降低→承受剪應(yīng)力能力降低→峰值→殘余值松砂：→剪縮→密度增大→穩(wěn)定的應(yīng)力豎向應(yīng)變密砂l(fā)松砂松砂豎向應(yīng)變體積應(yīng)變增大密砂v圖3-3三軸試驗應(yīng)力應(yīng)變曲線2022/11/10巖土力學(xué)1、排水剪豎向應(yīng)變密砂l(fā)2022/11/11巖土力學(xué)結(jié)論：

若兩種不同密實狀態(tài)的砂的組成相同，則剪應(yīng)變很大時兩種砂的密度和殘余強度將趨于一致，對應(yīng)于該密度的孔隙比，稱為臨界孔隙比，它表示土處于這種密實狀態(tài)時，受剪切作用只產(chǎn)生剪應(yīng)變而不產(chǎn)生體應(yīng)變。2022/11/10巖土力學(xué)結(jié)論：2022/11/11巖土力學(xué)細粒土：類似粗料土性狀正常固結(jié)及輕度超固結(jié)土類似于松砂和中密砂重度的超固結(jié)土則類似于密砂。2．不排水剪剪切中不讓土樣排水，控制體積固定不變機理：①土體積有膨脹趨勢→土產(chǎn)生負值的孔隙水壓力→作用于骨架的有效應(yīng)力增加，使土體不能膨脹。②土體有收縮的趨勢而控制不讓其收縮時→土產(chǎn)生正的孔隙水壓力→減小作用于骨架上的有效應(yīng)力→土體不發(fā)生收縮。2022/11/10巖土力學(xué)細粒土：類似粗料土性狀2022/11/11巖土力學(xué)結(jié)論：密砂產(chǎn)生負值孔隙水壓力，增加土的抗剪強度；松砂則產(chǎn)生正值孔隙水壓力，降低土的抗剪強度正常固結(jié)土和輕度超固結(jié)土，類似于松砂和中密砂，重度超固結(jié)土類似于密砂。2022/11/10巖土力學(xué)結(jié)論：2022/11/11巖土力學(xué)二、總應(yīng)力抗剪強度指標(biāo)和有效應(yīng)力抗剪強度指標(biāo)

砂：總應(yīng)力： 有效應(yīng)力：式中：——總應(yīng)力內(nèi)摩擦角——有效應(yīng)力內(nèi)摩擦角同一個試件，同一種試驗方法測得的強度只有一個，但卻有兩種表達方式顯然：例：松砂： 密砂：/uf/圖5-32有效應(yīng)力破壞包線和總應(yīng)力破壞包線2022/11/10巖土力學(xué)二、總應(yīng)力抗剪強度指標(biāo)和有效應(yīng)力2022/11/11巖土力學(xué)結(jié)論

有效應(yīng)力強度指標(biāo)與總應(yīng)力強度指標(biāo)的差別實質(zhì)上是反映試件中孔隙水壓力對土的抗剪強度的影響。總應(yīng)力法：用試驗方法模擬原位土體的工作條件測 。有效應(yīng)力法：確切反映土的抗剪強度的實質(zhì)，是今后發(fā)展方向。但孔隙水壓力不易測得。說明：理論上，若試件中的孔壓比 （為滑動面上的正應(yīng)力）與原位土體的孔壓比相同，則用總應(yīng)力法與有效應(yīng)力法得到的抗剪強度就能相互一致。

2022/11/10巖土力學(xué)結(jié)論2022/11/11巖土力學(xué)三、三軸不固結(jié)不排水剪切試驗（UU）和直剪快剪試驗

1、主要試驗過程

土樣2022/11/10巖土力學(xué)三、三軸不固結(jié)不排水剪切試驗（U2022/11/11巖土力學(xué)cu/uc/uIII圖5-33飽和土不固結(jié)不排水強度包線2．試驗結(jié)論1）飽和試件：① 不變不變不變②③

大小取決于先期固結(jié)壓力 愈高，愈小，愈大。2）飽和土的孔壓系數(shù)B=1。有效應(yīng)力圓只有一個證明：設(shè)飽和粘土試樣在地層中所受的垂直固結(jié)壓力為，則側(cè)向固結(jié)壓力為 （為側(cè)向壓力系數(shù)）2022/11/10巖土力學(xué)cu/uc/uIII圖5-2022/11/11巖土力學(xué)應(yīng)力圓I，相當(dāng)于 時的情況應(yīng)力圓II，相當(dāng)于對I試件：

其中——初始孔隙水壓力 （1）試樣II：

∴有效應(yīng)力圓只有一個2022/11/10巖土力學(xué)應(yīng)力圓I，相當(dāng)于 時的情況2022/11/11巖土力學(xué)3．與其它試驗關(guān)系無側(cè)限壓縮，十字板剪切測得的4．應(yīng)用不排水強度用于荷載增加所引起的孔隙水壓力不消散，密度保持不變的情況，如地基的極限承載計算中，若建筑物的施工速度快，地基土的粘性大，透水性小，排水條件差時應(yīng)采用不排水強度。（二）快剪試驗與三軸不固結(jié)不排水試驗方法相對應(yīng)，在直剪試驗中稱為快剪試驗粘性較大的土樣，快剪試驗與UU試驗性質(zhì)基本相同低性粘或無粘性土，快剪試驗與UU試驗性質(zhì)差別較大2022/11/10巖土力學(xué)3．與其它試驗關(guān)系2022/11/11巖土力學(xué)四、三軸固結(jié)排水試驗和直剪慢剪試驗

土樣2．試驗結(jié)論（1）（2）試驗室土樣劃分注：上述定義與天然土層正常固結(jié)、超固結(jié)定義有區(qū)別

2022/11/10巖土力學(xué)四、三軸固結(jié)排水試驗和直剪慢剪試2022/11/11巖土力學(xué)正常固結(jié)土：天然土：3．應(yīng)用（1）施工速度較慢，地基土的粘性小，透水性大，排水條件良好時應(yīng)采用排水強度。

（二）慢剪試驗與三軸排水試驗方法相對應(yīng)，在直剪試驗中為慢剪試驗。do摩擦強度粘聚強度圖5-35

正常固結(jié)土強度包線cdob正常固結(jié)段超固結(jié)段p圖5-36

天然土f包線dceda2022/11/10巖土力學(xué)正常固結(jié)土：do摩擦強度粘2022/11/11巖土力學(xué)五．三軸固結(jié)不排水試驗和直剪快剪試驗土樣（一）三軸固結(jié)不排水試驗． 1、試驗過程2．試驗結(jié)論將試樣在不同的下作不排水剪試驗，即可得破壞圓ccu2ccu1ccucu圖5-38固結(jié)不排水強度包線2022/11/10巖土力學(xué)五．三軸固結(jié)不排水試驗和直剪快剪2022/11/11巖土力學(xué)正常固結(jié)：天然土試件：有效應(yīng)力抗剪指標(biāo)：obcu圖5-39正常固結(jié)土和天然土的固結(jié)不排水強度包線ccuob正常固結(jié)段超固結(jié)段（/）ccuc/-u1+u2超固結(jié)正常固結(jié)圖5-40總應(yīng)力強度包線和有效應(yīng)力強度包線總應(yīng)力圓有效應(yīng)力圓2022/11/10巖土力學(xué)正常固結(jié)：obcu圖5-392022/11/11巖土力學(xué)3．應(yīng)用

工程上如果土體在加載過程中既非完全不排水又非完全排水，而常處于兩者之間時常采用。較前兩種方法更為常用。（二）固結(jié)快剪試驗與三軸固結(jié)不排水方法相對應(yīng)，在直接試驗中的固結(jié)快剪試驗。注意：塑性指標(biāo)數(shù)對試驗結(jié)果的影響塑性指標(biāo)數(shù)高的土，各種指標(biāo)比較符合三軸試驗同類指標(biāo)的變化規(guī)律；塑性指標(biāo)數(shù)較低的粘性土，不同方法所測得的相差無幾。2022/11/10巖土力學(xué)3．應(yīng)用2022/11/11巖土力學(xué)六．土的殘余強度

1．排水剪密砂：松砂：強度穩(wěn)定值2、不排水剪密砂，中砂，密、松砂 隨升高，不存在 極松砂（圖5-42

）工程應(yīng)用：在飽和疏松的粉細砂中開挖基坑，類似不排水狀態(tài)，u,f,導(dǎo)致在很低的下流動，此即為流砂和流動滑坡的內(nèi)在機理。S(剪變形)r3Kf/qP/A/r(a)(b)圖5-42不排水試驗的殘余強度1-3

12ru密砂松砂

排水試驗2022/11/10巖土力學(xué)六．土的殘余強度

1．排水剪S(2022/11/11巖土力學(xué)粘性土的殘余強度機理與砂土區(qū)別：前者強度的降低主要是由于在剪切中土的結(jié)構(gòu)起變化所致。S(剪位移）正常固結(jié)峰值超固結(jié)峰值有效應(yīng)力/超固結(jié)土正常固結(jié)土殘余強度//r*圖5-43粘性土的剪切試驗曲線工程應(yīng)用天然滑坡的滑動面或斷層面，土體往往因多次滑動而經(jīng)歷相當(dāng)大的變形，分析其穩(wěn)定性時，應(yīng)該采用殘余強度。2022/11/10巖土力學(xué)粘性土的殘余強度機理與砂土區(qū)別：2022/11/11巖土力學(xué)七、抗剪強度指標(biāo)的選用（《巖土力學(xué)》張振營中國水利水電出版社）

土的抗剪強度及其指標(biāo)的確定將會因所采用的分析方法（總應(yīng)力法或有效應(yīng)力法）的不同而有所不同，必須分別確定和采用相應(yīng)的指標(biāo)。1、當(dāng)采用有效應(yīng)力法進行工程設(shè)計時，應(yīng)選用有效強度指標(biāo)。只要能比較準(zhǔn)確地確定孔隙壓力，則采用有效強度指標(biāo)是應(yīng)該推薦的；有效強度指標(biāo)可用直剪的慢剪、三軸不排水剪和固結(jié)不排水剪（監(jiān)測孔隙壓力）等方法測定；2、對于可能發(fā)生快速加荷的正常固結(jié)粘土上地基土的穩(wěn)定分析可采用不排水剪指標(biāo)；2022/11/10巖土力學(xué)七、抗剪強度指標(biāo)的選用（《巖土力2022/11/11巖土力學(xué)

對于土層較厚、透水性小、施工速度較快的工程的施工期和竣工期也可采用UU試驗的強度指標(biāo)；當(dāng)土層較薄、透水性大、施工速度較慢工程的竣工期分析也可采用CD試驗的強度指標(biāo)，如果介于以上兩者之間，可采用CU試驗指標(biāo)；3、以上所述的一些情況都不是很準(zhǔn)確的，應(yīng)具體問題具體分析；4、直剪試驗不能控制排水條件，但設(shè)備簡單，操作方便，比較普及，使用時應(yīng)注意其適用性。

2022/11/10巖土力學(xué)對于土層較厚、透51

學(xué)習(xí)目標(biāo)：廣告分類及特點。廣告的寫法

學(xué)法指導(dǎo)：結(jié)合已有見聞了解廣告用法。學(xué)會聯(lián)想，激發(fā)想象力，學(xué)會廣告寫作。課后多觀察，多積累素材，借助媒體，借鑒經(jīng)驗，處處留心皆廣告。

本節(jié)課重點：學(xué)習(xí)目標(biāo)1、2、廣告標(biāo)題寫法。51

學(xué)習(xí)目標(biāo)：52導(dǎo)入：相信同學(xué)們對廣告這個字眼是再熟悉不過了，隨著現(xiàn)代科技的發(fā)展，人們生活水平的日益提高，傳媒手段的多元化，廣告如漫天飛雪撲面而來，給人們的生活帶來意想不到的影響。可以說人人都離不開廣告。通過今天的學(xué)習(xí)，同學(xué)們對廣告會有更深的認(rèn)識。52導(dǎo)入：相信同學(xué)們對廣告這個字眼是再熟悉不過了，隨著現(xiàn)代科53廣告概念：廣義：包括公益性宣傳廣告和商業(yè)行為廣告。狹義：以盈利為目的的商業(yè)行為的廣告。商業(yè)廣告概念：商業(yè)廣告是一種有計劃、有針對性地通過各種媒體向公眾傳遞商品、服務(wù)信息，以促進銷售或有償服務(wù)的經(jīng)濟應(yīng)用文。

“廣告”一詞，來源于西方。英語稱之為Advertise。源出于拉丁語Advetteze，含義為‘注意’、‘誘導(dǎo)’。

53廣告概念：廣義：54分類：

按傳播媒體形式分：報刊雜志廣告廣播電視廣告路牌廣告櫥窗展示廣告郵寄廣告按作用分：商品廣告招聘廣告服務(wù)廣告54分類：

按傳播媒體形式分：報刊雜志廣告55廣告詞，也稱廣告文案或廣告文稿，是指在廣告作品中用以表達廣告主題和創(chuàng)意的語言文字，它是廣告的核心。55廣告詞，也稱廣告文案或廣告文稿，是指在廣告作品中用以表達56標(biāo)題作品欣賞：標(biāo)題：誰來電，讓我心頭一震（ERICSSON手機雜志廣告）56標(biāo)題作品欣賞：標(biāo)題：誰來電，讓我心頭一震（ERICSSO57竹葉青茶葉平面廣告（香篇）：文案:暗香浮動竹葉青，品“竹葉青”，細聞其香，雖無茉莉之馥都，但有山水之清芳，至純至真，此刻，品茗漸入佳境……57竹葉青茶葉平面廣告（香篇）：文案:暗香浮動竹葉青，58正文寫法：

作為廣告主體，要求提供商品細節(jié)的部分：商品的正式名稱、規(guī)格型號、性能特點、使用成果、所得榮譽、售后服務(wù)以及優(yōu)惠條件等。服務(wù)性企業(yè)，介紹服務(wù)設(shè)施、服務(wù)內(nèi)容。文字要求簡明扼要、通俗易懂，少用專業(yè)術(shù)語。具體要求：

1、主題突出，立意新穎

2、內(nèi)容真實。

3、語言簡練生動。58正文寫法：作為廣告主體，要求提供商品細節(jié)的59正文證明體。比如：山東蘭陵美酒，曾榮獲1915年巴拿馬國際博覽會金質(zhì)獎?wù)隆?980年獲山東優(yōu)質(zhì)產(chǎn)品證書，1987年獲“中國第一屆黃酒節(jié)”一等獎。陳述體。大致分為條款式和文章式兩種。比如，廣西永福制藥廠的廣告：“永福縣是名貴特產(chǎn)羅漢果之鄉(xiāng)，羅漢果味甜、性涼，具有清熱潤肺、止咳化痰、生津止渴、潤腸通便、益肝健脾以及促進腸胃機能、降低血壓等功效”。對話體。形式活潑，有親切感。59正文證明體。比如：山東蘭陵美酒，曾榮獲1915年巴60ΧΧ牌超濃縮洗衣粉

該產(chǎn)品全國首創(chuàng)，使用方便，效力極強，特別經(jīng)濟，省時省力，最佳選擇。簡析文從字順，但沒有意象，更無生動感人的藝術(shù)意境。沒有隨文，缺少相關(guān)商品信息。60簡析文從字順，但沒有意象，更無生動感人的藝術(shù)意境。沒有隨61美國一家電話公司的廣告電視畫面：傍晚，一對老年夫婦正在餐廳里用餐，電話鈴響，老婦人起身接電話，一會兒，老婦人回到餐桌旁。老先生：誰的電話？老婦人：是女兒打來的。老先生：有什么事？老婦人：沒事。老先生：沒事？幾千里地打來電話？老婦人：（嗚咽）她說她愛我們。（兩位老人相視無言，激動不已。）旁白：用電話傳遞你的愛吧！

61美國一家電話公司的廣告62

簡析這是一則對話體廣告。標(biāo)題使用直接式標(biāo)題，讓人一看就清楚。正文描繪了一幅普通的生活畫面，蘊涵著深切的親情與摯愛。以情感人。強烈的感情訴求。最后的旁白畫龍點睛地揭示廣告的主旨，使人恍然有悟，感染力強。

62簡析這是一則對話體廣告。標(biāo)題使用直接式標(biāo)題63廣告標(biāo)語

也叫廣告口號，它是企業(yè)在一定時期內(nèi)反復(fù)使用的特定宣傳語言。一般有以下幾種形式：

1、贊揚式

如：白里透紅、與眾不同。

2、號召式

如：今年過節(jié)不收禮，收禮只收腦白金。

3、情感式

4、綜合式63廣告標(biāo)語也叫廣告口號，它是企業(yè)在一64練習(xí)：某餐館的廣告詞是:”好吃,您告訴大家;不好吃,您告訴我們?！边@兩句話看似挺自信,但仔細想想,這樣說顯得該餐館對自己的飯菜質(zhì)量還是沒有十分把握。如果稍做改動，改為：“___________________________________________________”64練習(xí)：某餐館的廣告詞是:”好吃,您告訴大家;不好吃,您告快樂高爾夫青少年暑期活動計劃

快樂高爾夫青少年暑期活動計劃青少年興趣培養(yǎng)計劃云集達體育發(fā)展有限公司青少年興趣培養(yǎng)計劃云集達體育發(fā)展有限公司2022/11/11巖土力學(xué)第五章土的抗剪強度

§1概述一、抗剪強度的基本概念

土的強度是指一部分土體相對于另一部分土體滑動時的抵抗力，實質(zhì)上就是土體與土體之間的摩擦力。土的抗剪強度，首先決定于它本身的性質(zhì)，即土的組成，土的狀態(tài)和土的結(jié)構(gòu)，這些性質(zhì)又與它形成的環(huán)境和應(yīng)力歷史等因素有關(guān)；其次還決定于它當(dāng)前所受的應(yīng)力狀態(tài)。2022/11/10巖土力學(xué)第五章土的抗剪強度

§1概2022/11/11巖土力學(xué)滑動面滑前邊坡原地面滑動面圖5-1土坡滑動圖5-2地基失穩(wěn)2022/11/10巖土力學(xué)滑動面滑前邊坡原地面滑動面圖5-2022/11/11巖土力學(xué)二、工程中常見的強度問題（1）土作為土工結(jié)構(gòu)物的穩(wěn)定性問題如人工筑成的路堤，土壩的邊坡以及天然土坡等的穩(wěn)定性問題。（2）土作為工程結(jié)構(gòu)的環(huán)境的問題即土壓力問題。這和邊坡穩(wěn)定問題有直接聯(lián)系，若邊坡較陡不能保持穩(wěn)定，又由于場地或其他條件限制而不允許采用平緩邊坡時，就可以修筑擋土墻來保持力的平衡。這類工程問題如擋土墻、橋臺、地下隧道等。（3）土作為建筑物的地基問題，即地基承載力的問題。三、土的抗剪強度測試方法室內(nèi)試驗：應(yīng)力狀態(tài)被改變，取土過程受到干擾原位測試：精度不高2022/11/10巖土力學(xué)二、工程中常見的強度問題2022/11/11巖土力學(xué)

§2土的抗剪強度和破壞理論

屈服或塑流：軟土材料破壞形式斷裂：巖石，硬粘土一、土的屈服與破壞1．理想彈、塑性材料的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系①應(yīng)力-應(yīng)變成直線關(guān)系

②變形是完全彈性的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系是唯一的，與應(yīng)力路徑和應(yīng)力歷史無關(guān)③ 稱屈服應(yīng)力或破壞應(yīng)力abba123應(yīng)變硬化應(yīng)變軟化彈性階段1圖5-32022/11/10巖土力學(xué)

§2土的抗剪強度和破壞2022/11/11巖土力學(xué)2．土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系（1）正常固結(jié)（松砂），圖5-3曲線（3）加工硬化,屈服點至b點,無峰值（2）超固結(jié)（密松），圖5-3曲線（2）加工軟化，出現(xiàn)峰值3．實際計算時土的彈塑性問題（1）按線彈性體（2）按理想塑性材料二、莫爾——庫倫破壞理論（一）土的破壞理論1．廣義特萊斯卡理論1-313

=300kpa3

=200kpa3

=100kpa圖5-4土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系2022/11/10巖土力學(xué)2．土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系1-2022/11/11巖土力學(xué)2．廣義密色斯理論式中E——材料的彈性模量

——材料的泊松比

——畸變能的極限值， 3．莫爾——庫倫理論

圖5-5固定剪切面的剪切試驗2022/11/10巖土力學(xué)2．廣義密色斯理論2022/11/11巖土力學(xué)（1）庫倫公式基本形式（總應(yīng)力抗剪強度公式）式中

——剪切破壞面上的剪應(yīng)力，即土的抗剪強度

——破壞面上的法向應(yīng)力

——土的粘聚力，對于無粘性土，

——土的內(nèi)摩擦角* 稱為抗剪強度指標(biāo)，同一種土，它們與試驗方法有關(guān)（2）有效應(yīng)力抗剪強度公式式中——剪切破壞面上的有效法向應(yīng)力

u——土中的超靜孔隙水壓力

——土的有效粘聚力

——土的有效內(nèi)摩擦角，土的有效抗剪強度指標(biāo)，對于同一種土，其值理論上與試驗方法無關(guān)，應(yīng)接近于常數(shù)。2022/11/10巖土力學(xué)（1）庫倫公式基本形式（總應(yīng)力抗2022/11/11巖土力學(xué)4．莫爾抗剪強度公式當(dāng)應(yīng)力變化范圍不很大時可用庫倫直線代替莫爾破壞包線（二）莫爾——庫倫破壞準(zhǔn)則——極限平衡條件1．土體中剪切破壞面位置的確定（1）在地面荷載p作用下，土中某點M的應(yīng)力狀態(tài)應(yīng)力圓在強度包線下面，該點應(yīng)力條件處于彈性狀態(tài)應(yīng)力圓正好與強度相切，該點處于極限平衡狀態(tài)

.A.C.B·Mp2022/11/10巖土力學(xué)4．莫爾抗剪強度公式.A.C.B2022/11/11巖土力學(xué)O450+/2450+/21f（2）破裂面位置與最大主平面成2．極限平衡條件推導(dǎo)由 (5-7)整理后： 31f

c圖5-7土的破裂面確定2022/11/10巖土力學(xué)O450+/2450+/22022/11/11巖土力學(xué)又因故得 （5-7）′又因得：故公式（5-7）′可寫為：

2022/11/10巖土力學(xué)又因2022/11/11巖土力學(xué)若 ，即對潔凈的砂土，則有當(dāng) 時，歸納莫爾——庫倫破壞理論，可表達為如下三個要點：1．破壞面上，材料的抗剪強度是法向應(yīng)力的函數(shù)?？杀磉_為：2．當(dāng)法向應(yīng)力不很大時，抗剪強度可簡化為法向應(yīng)力的線性函數(shù)，即表示為庫倫公式2022/11/10巖土力學(xué)若 ，即對潔凈的砂土，則有歸納莫2022/11/11巖土力學(xué)3．土單元體中，任何一個面上的剪應(yīng)力大于該面上土的抗剪強度，土單元體即發(fā)生破壞，用破壞準(zhǔn)則表示即為式（5-7）至式（5-10）的極限平衡條件（三）極限平衡條件的應(yīng)用達到極限平衡所要求的內(nèi)磨擦角 單元體已破壞 單元體處于彈性平衡狀態(tài) 單元體處于塑性平衡狀態(tài)達極限平衡所要求的大主應(yīng)力 處于彈性平衡狀態(tài),反之已破壞.2022/11/10巖土力學(xué)3．土單元體中，任何一個面上的剪2022/11/11巖土力學(xué)§3土的抗剪強度試驗方法

一、三軸剪切試驗（一）常規(guī)三軸剪切試驗方法（1）排水剪：圖及試驗結(jié)果見第四章第二節(jié)（2）不排水剪：詳細討論見第五節(jié)

圖5-11不排水剪切的應(yīng)力-應(yīng)變-孔壓關(guān)系曲線密實中密軸向應(yīng)變1(%)u密實中密松0松軸向應(yīng)變1(%)-1000-500501002022/11/10巖土力學(xué)§3土的抗剪強度試驗方法

一2022/11/11巖土力學(xué)（二）破壞包線和抗剪強度指標(biāo)1．從應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線尋找破壞時的偏差應(yīng)力的方法有三種（1）取曲線的最大偏差應(yīng)力值當(dāng)需要用土的殘余強度時取試驗曲線的終值作（2）以最大有效主應(yīng)力比 處的偏差應(yīng)力值作為（3）取規(guī)定的軸向應(yīng)變值 所相應(yīng)的偏差應(yīng)力作為 值2．包絡(luò)線的作法由 可作出包絡(luò)線l2022/11/10巖土力學(xué)（二）破壞包線和抗剪強度指標(biāo)l2022/11/11巖土力學(xué)（三）三軸試驗中的應(yīng)力路徑和破壞主應(yīng)力線1．三軸排水所以應(yīng)力路徑：直線p=q*破壞主應(yīng)力線，——破壞點的連線圖5-13

排水剪切應(yīng)力路徑apKfq4502022/11/10巖土力學(xué)（三）三軸試驗中的應(yīng)力路徑和破壞2022/11/11巖土力學(xué)2．三軸不排水試驗a.總應(yīng)力（不考慮）增加 ，有b.有效應(yīng)力路徑增加其中 ，所以u不是常量。450apKfq=(1-3)/2P=(1+3)/2P/=(1/+3/)/2圖5-14不排水剪切應(yīng)力路徑Kf/2022/11/10巖土力學(xué)2．三軸不排水試驗450apKf2022/11/11巖土力學(xué)

c31OO/pqaf線Kf線R3）破壞包線與破壞主應(yīng)力線關(guān)系故又故圖5-15破壞包線與破壞主應(yīng)力線2022/11/10巖土力學(xué)c31OO/pqa2022/11/11巖土力學(xué)（四）三軸試驗的發(fā)展令2022/11/10巖土力學(xué)（四）三軸試驗的發(fā)展2022/11/11巖土力學(xué)二、直剪試驗

（一）試驗設(shè)備和試驗方法設(shè)備：應(yīng)變控制式直接剪切儀取破壞時的正應(yīng)力和剪應(yīng)力值作出 曲線 取值：取剪應(yīng)力—剪變形曲線峰值為 取值：—曲線之終值2022/11/10巖土力學(xué)二、直剪試驗

（一）試驗設(shè)備和試2022/11/11巖土力學(xué)（二）優(yōu)缺點及新發(fā)展優(yōu)點：（1）固結(jié)快，試驗歷時短 （2）無側(cè)向膨脹豎向變形直接算出缺點：（1）剪切面上剪應(yīng)力分布不均勻，中間小邊緣大 （2）不能控制排水條件，無法測出孔隙水壓力 （3）剪切面上土的性值不能代表其他部位土深基坑不能做直剪試驗，應(yīng)作三軸試驗發(fā)展方向：單剪儀2022/11/10巖土力學(xué)（二）優(yōu)缺點及新發(fā)展2022/11/11巖土力學(xué)（三）無側(cè)限壓縮試驗

根據(jù)土的極限平衡條件If

Then應(yīng)用：1°代替三軸試驗（當(dāng) ）2°可用來求土的靈敏度缺點：1°太軟土（流塑）不可2°試驗快,水來不及排除2022/11/10巖土力學(xué)（三）無側(cè)限壓縮試驗

根據(jù)土的極2022/11/11巖土力學(xué)四、十字板剪切試驗——原位試驗

（一）土的原位測試技術(shù)的優(yōu)點1．可在現(xiàn)場進行，避免取樣2．涉及的土體積比室內(nèi)試驗樣品大很多3．可連續(xù)進行，可得到完整的土層剖面及物理力學(xué)指標(biāo)4．具有快速經(jīng)濟的優(yōu)點土的原位測試技術(shù)的缺點1．難于控制測試中的邊界條件，如排水條件和應(yīng)力條件2．測試數(shù)據(jù)和土的工程性質(zhì)的關(guān)系建立在統(tǒng)計經(jīng)驗關(guān)系上3．測試設(shè)備進入土層對土層也有一定擾動4．試驗應(yīng)力路徑無法很好控制，試驗時的主應(yīng)力方向與實際工程往往不一致5．應(yīng)變場不均勻，應(yīng)變速率大于實際工程的正常固結(jié)2022/11/10巖土力學(xué)四、十字板剪切試驗——原位試驗

2022/11/11巖土力學(xué)（二）十字板剪切試驗適用范圍測定正常固結(jié)飽和軟粘土 的不排水抗剪強度和靈敏度（三）測試原理：其中：假 （各向同性）

——柱體的上、下面的抗剪強度對 圓心所產(chǎn)生的抗扭力矩

——圓柱面上的剪應(yīng)力對圓心所產(chǎn) 生的抗扭力矩1．影響測試精度的主要因素（1）旋轉(zhuǎn)速率（2）土的各向異性 （3）十字板頭規(guī)格圖5-232022/11/10巖土力學(xué)（二）十字板剪切試驗適用范圍1．2022/11/11巖土力學(xué)（4）排水條件（5）軸桿與孔壁摩擦2．成果分析應(yīng)用（1）計算軟粘土的不排水抗剪強度峰值，殘余峰和靈敏度（2）繪制Cu隨深度變化曲線（3）土的長期強度僅為峰值強度的60~70%，應(yīng)修正（4）十字板不排水抗剪強度的應(yīng)用a.計算地基承載力b.預(yù)估單樁承載力c.求軟粘土靈敏度d.軟土地區(qū)堤壩的臨界高度e.地基抗滑穩(wěn)定分析f.估計土的液性指數(shù)g.檢驗地基加固效果h.根據(jù)Cu-z變化曲線關(guān)系，判定軟土固結(jié)歷史2022/11/10巖土力學(xué)（4）排水條件2022/11/11巖土力學(xué)§4土的抗剪強度機理和影響因素

一、摩擦強度一般由兩部分組成：一是顆粒之間滑動時產(chǎn)生的滑動摩擦，一是顆粒之間脫離咬合狀態(tài)而移動所產(chǎn)生的咬合摩擦?；瑒幽Σ僚c顆粒形狀、礦物組成、級配有關(guān)咬合摩擦與土的密度、磨圓度有關(guān)影響（粗粒土）的因素：（1）密度（2）粒經(jīng)級配（3）顆粒形狀（4）礦物成分2022/11/10巖土力學(xué)§4土的抗剪強度機理和影響因2022/11/11巖土力學(xué)二、粘聚強度

細粒土的粘聚力取決于土粒間的各種物理化學(xué)作用力，包括庫倫力（靜電力）、范得華力、膠結(jié)作用力等。對粘聚力的微觀研究是一個很復(fù)雜的問題，目前還存在著各種不同的見解。三、摩擦強度和粘聚強度的內(nèi)在聯(lián)系

接觸點面積：

Ai=Ni/y式中y——材料的屈服強度 又f=sAi

所以其中f可看成摩擦系數(shù)，f=tg

隙空空隙PPNiAi(a)(b)圖5-30土顆粒的微觀接觸荷載教小時荷載增加，接觸點屈服2022/11/10巖土力學(xué)二、粘聚強度隙空空隙PPNiAi2022/11/11巖土力學(xué)結(jié)論

土的抗剪強度雖然形式上區(qū)分為摩擦強度和粘聚強度，而其物理實質(zhì)則難以截然區(qū)分；c=0,并非無摩擦強度，而是隱含在c中；=0

，并非無粘聚強度，而是隱含于c

中。學(xué)習(xí)中，既要看到摩擦強度和粘聚強度間有區(qū)別的一面又要看到它們之間有相同的一面。

2022/11/10巖土力學(xué)結(jié)論2022/11/11巖土力學(xué)四、密度對抗剪強度的影響—密度—有效應(yīng)力—抗剪強度的唯一性關(guān)系影響抗剪強度最主要的因素：①土的組成②土的密度③土的結(jié)構(gòu)及所受應(yīng)力狀態(tài)證明土的密度——有效應(yīng)力——抗剪強度唯一性關(guān)系（a）排水試驗：密度增大,

(b)固結(jié)不排水試驗 不變2022/11/10巖土力學(xué)四、密度對抗剪強度的影響—密度—2022/11/11巖土力學(xué)剪切至破壞試樣11（排水）試驗1（排水試驗）固結(jié)2孔隙水壓力u試樣2剪切至破壞（不排水）固結(jié)試驗2（固界不排水試驗）45012圖5-31唯一性試驗驗證2022/11/10巖土力學(xué)剪切至破壞試樣11（排水）試驗12022/11/11巖土力學(xué)實驗結(jié)論：（1）正常固結(jié)土， 唯一性關(guān)系不受加載路徑影響（2）對于超固結(jié)土，只要應(yīng)力歷史相同， 唯一性的原則仍可適用。因此，應(yīng)力歷史相同的土，密度愈高，抗剪強度愈大，有效應(yīng)力愈高，抗剪強度也愈大。

2022/11/10巖土力學(xué)實驗結(jié)論：2022/11/11巖土力學(xué)§5土在剪切中的性狀和各類抗剪強度指標(biāo)

土的特點：同一種土，用同一臺儀器做試驗，如果采用的試驗方法，特別是排水條件不一樣，測得的結(jié)果往往差別很大，有時甚至相當(dāng)懸殊。一、土在排水和不排水條件下的剪切狀態(tài)土與彈性材相比，有一個重要的特征：即受剪切時不僅產(chǎn)生形狀的變化，還要產(chǎn)生體積的變化——“剪脹性”，它包括體積剪脹和剪縮。對于 土體積的變化完全由于孔隙流體（水和氣）體積的變化非飽和土：變化——首先表現(xiàn)為氣體的體積變化

——與土的透氣性有關(guān)飽和土：變化——吸入或擠出水分——與滲透系數(shù)K有關(guān)，K大，體積變化時間短2022/11/10巖土力學(xué)§5土在剪切中的性狀和各類抗2022/11/11巖土力學(xué)

1、排水剪密砂：→很小，收縮→膨脹→密度降低→承受剪應(yīng)力能力降低→峰值→殘余值松砂：→剪縮→密度增大→穩(wěn)定的應(yīng)力豎向應(yīng)變密砂l(fā)松砂松砂豎向應(yīng)變體積應(yīng)變增大密砂v圖3-3三軸試驗應(yīng)力應(yīng)變曲線2022/11/10巖土力學(xué)1、排水剪豎向應(yīng)變密砂l(fā)2022/11/11巖土力學(xué)結(jié)論：

若兩種不同密實狀態(tài)的砂的組成相同，則剪應(yīng)變很大時兩種砂的密度和殘余強度將趨于一致，對應(yīng)于該密度的孔隙比，稱為臨界孔隙比，它表示土處于這種密實狀態(tài)時，受剪切作用只產(chǎn)生剪應(yīng)變而不產(chǎn)生體應(yīng)變。2022/11/10巖土力學(xué)結(jié)論：2022/11/11巖土力學(xué)細粒土：類似粗料土性狀正常固結(jié)及輕度超固結(jié)土類似于松砂和中密砂重度的超固結(jié)土則類似于密砂。2．不排水剪剪切中不讓土樣排水，控制體積固定不變機理：①土體積有膨脹趨勢→土產(chǎn)生負值的孔隙水壓力→作用于骨架的有效應(yīng)力增加，使土體不能膨脹。②土體有收縮的趨勢而控制不讓其收縮時→土產(chǎn)生正的孔隙水壓力→減小作用于骨架上的有效應(yīng)力→土體不發(fā)生收縮。2022/11/10巖土力學(xué)細粒土：類似粗料土性狀2022/11/11巖土力學(xué)結(jié)論：密砂產(chǎn)生負值孔隙水壓力，增加土的抗剪強度；松砂則產(chǎn)生正值孔隙水壓力，降低土的抗剪強度正常固結(jié)土和輕度超固結(jié)土，類似于松砂和中密砂，重度超固結(jié)土類似于密砂。2022/11/10巖土力學(xué)結(jié)論：2022/11/11巖土力學(xué)二、總應(yīng)力抗剪強度指標(biāo)和有效應(yīng)力抗剪強度指標(biāo)

砂：總應(yīng)力： 有效應(yīng)力：式中：——總應(yīng)力內(nèi)摩擦角——有效應(yīng)力內(nèi)摩擦角同一個試件，同一種試驗方法測得的強度只有一個，但卻有兩種表達方式顯然：例：松砂： 密砂：/uf/圖5-32有效應(yīng)力破壞包線和總應(yīng)力破壞包線2022/11/10巖土力學(xué)二、總應(yīng)力抗剪強度指標(biāo)和有效應(yīng)力2022/11/11巖土力學(xué)結(jié)論

有效應(yīng)力強度指標(biāo)與總應(yīng)力強度指標(biāo)的差別實質(zhì)上是反映試件中孔隙水壓力對土的抗剪強度的影響。總應(yīng)力法：用試驗方法模擬原位土體的工作條件測 。有效應(yīng)力法：確切反映土的抗剪強度的實質(zhì)，是今后發(fā)展方向。但孔隙水壓力不易測得。說明：理論上，若試件中的孔壓比 （為滑動面上的正應(yīng)力）與原位土體的孔壓比相同，則用總應(yīng)力法與有效應(yīng)力法得到的抗剪強度就能相互一致。

2022/11/10巖土力學(xué)結(jié)論2022/11/11巖土力學(xué)三、三軸不固結(jié)不排水剪切試驗（UU）和直剪快剪試驗

1、主要試驗過程

土樣2022/11/10巖土力學(xué)三、三軸不固結(jié)不排水剪切試驗（U2022/11/11巖土力學(xué)cu/uc/uIII圖5-33飽和土不固結(jié)不排水強度包線2．試驗結(jié)論1）飽和試件：① 不變不變不變②③

大小取決于先期固結(jié)壓力 愈高，愈小，愈大。2）飽和土的孔壓系數(shù)B=1。有效應(yīng)力圓只有一個證明：設(shè)飽和粘土試樣在地層中所受的垂直固結(jié)壓力為，則側(cè)向固結(jié)壓力為 （為側(cè)向壓力系數(shù)）2022/11/10巖土力學(xué)cu/uc/uIII圖5-2022/11/11巖土力學(xué)應(yīng)力圓I，相當(dāng)于 時的情況應(yīng)力圓II，相當(dāng)于對I試件：

其中——初始孔隙水壓力 （1）試樣II：

∴有效應(yīng)力圓只有一個2022/11/10巖土力學(xué)應(yīng)力圓I，相當(dāng)于 時的情況2022/11/11巖土力學(xué)3．與其它試驗關(guān)系無側(cè)限壓縮，十字板剪切測得的4．應(yīng)用不排水強度用于荷載增加所引起的孔隙水壓力不消散，密度保持不變的情況，如地基的極限承載計算中，若建筑物的施工速度快，地基土的粘性大，透水性小，排水條件差時應(yīng)采用不排水強度。（二）快剪試驗與三軸不固結(jié)不排水試驗方法相對應(yīng)，在直剪試驗中稱為快剪試驗粘性較大的土樣，快剪試驗與UU試驗性質(zhì)基本相同低性粘或無粘性土，快剪試驗與UU試驗性質(zhì)差別較大2022/11/10巖土力學(xué)3．與其它試驗關(guān)系2022/11/11巖土力學(xué)四、三軸固結(jié)排水試驗和直剪慢剪試驗

土樣2．試驗結(jié)論（1）（2）試驗室土樣劃分注：上述定義與天然土層正常固結(jié)、超固結(jié)定義有區(qū)別

2022/11/10巖土力學(xué)四、三軸固結(jié)排水試驗和直剪慢剪試2022/11/11巖土力學(xué)正常固結(jié)土：天然土：3．應(yīng)用（1）施工速度較慢，地基土的粘性小，透水性大，排水條件良好時應(yīng)采用排水強度。

（二）慢剪試驗與三軸排水試驗方法相對應(yīng)，在直剪試驗中為慢剪試驗。do摩擦強度粘聚強度圖5-35

正常固結(jié)土強度包線cdob正常固結(jié)段超固結(jié)段p圖5-36

天然土f包線dceda2022/11/10巖土力學(xué)正常固結(jié)土：do摩擦強度粘2022/11/11巖土力學(xué)五．三軸固結(jié)不排水試驗和直剪快剪試驗土樣（一）三軸固結(jié)不排水試驗． 1、試驗過程2．試驗結(jié)論將試樣在不同的下作不排水剪試驗，即可得破壞圓ccu2ccu1ccucu圖5-38固結(jié)不排水強度包線2022/11/10巖土力學(xué)五．三軸固結(jié)不排水試驗和直剪快剪2022/11/11巖土力學(xué)正常固結(jié)：天然土試件：有效應(yīng)力抗剪指標(biāo)：obcu圖5-39正常固結(jié)土和天然土的固結(jié)不排水強度包線ccuob正常固結(jié)段超固結(jié)段（/）ccuc/-u1+u2超固結(jié)正常固結(jié)圖5-40總應(yīng)力強度包線和有效應(yīng)力強度包線總應(yīng)力圓有效應(yīng)力圓2022/11/10巖土力學(xué)正常固結(jié)：obcu圖5-392022/11/11巖土力學(xué)3．應(yīng)用

工程上如果土體在加載過程中既非完全不排水又非完全排水，而常處于兩者之間時常采用。較前兩種方法更為常用。（二）固結(jié)快剪試驗與三軸固結(jié)不排水方法相對應(yīng)，在直接試驗中的固結(jié)快剪試驗。注意：塑性指標(biāo)數(shù)對試驗結(jié)果的影響塑性指標(biāo)數(shù)高的土，各種指標(biāo)比較符合三軸試驗同類指標(biāo)的變化規(guī)律；塑性指標(biāo)數(shù)較低的粘性土，不同方法所測得的相差無幾。2022/11/10巖土力學(xué)3．應(yīng)用2022/11/11巖土力學(xué)六．土的殘余強度

1．排水剪密砂：松砂：強度穩(wěn)定值2、不排水剪密砂，中砂，密、松砂 隨升高，不存在 極松砂（圖5-42

）工程應(yīng)用：在飽和疏松的粉細砂中開挖基坑，類似不排水狀態(tài)，u,f,導(dǎo)致在很低的下流動，此即為流砂和流動滑坡的內(nèi)在機理。S(剪變形)r3Kf/qP/A/r(a)(b)圖5-42不排水試驗的殘余強度1-3

12ru密砂松砂

排水試驗2022/11/10巖土力學(xué)六．土的殘余強度

1．排水剪S(2022/11/11巖土力學(xué)粘性土的殘余強度機理與砂土區(qū)別：前者強度的降低主要是由于在剪切中土的結(jié)構(gòu)起變化所致。S(剪位移）正常固結(jié)峰值超固結(jié)峰值有效應(yīng)力/超固結(jié)土正常固結(jié)土殘余強度//r*圖5-43粘性土的剪切試驗曲線工程應(yīng)用天然滑坡的滑動面或斷層面，土體往往因多次滑動而經(jīng)歷相當(dāng)大的變形，分析其穩(wěn)定性時，應(yīng)該采用殘余強度。2022/11/10巖土力學(xué)粘性土的殘余強度機理與砂土區(qū)別：2022/11/11巖土力學(xué)七、抗剪強度指標(biāo)的選用（《巖土力學(xué)》張振營中國水利水電出版社）

土的抗剪強度及其指標(biāo)的確定將會因所采用的分析方法（總應(yīng)力法或有效應(yīng)力法）的不同而有所不同，必須分別確定和采用相應(yīng)的指標(biāo)。1、當(dāng)采用有效應(yīng)力法進行工程設(shè)計時，應(yīng)選用有效強度指標(biāo)。只要能比較準(zhǔn)確地確定孔隙壓力，則采用有效強度指標(biāo)是應(yīng)該推薦的；有效強度指標(biāo)可用直剪的慢剪、三軸不排水剪和固結(jié)不排水剪（監(jiān)測孔隙壓力）等方法測定；2、對于可能發(fā)生快速加荷的正常固結(jié)粘土上地基土的穩(wěn)定分析可采用不排水剪指標(biāo)；2022/11/10巖土力學(xué)七、抗剪強度指標(biāo)的選用（《巖土力2022/11/11巖土力學(xué)

對于土層較厚、透水性小、施工速度較快的工程的施工期和竣工期也可采用UU試驗的強度指標(biāo)；當(dāng)土層較薄、透水性大、施工速度較慢工