土的抗剪強(qiáng)度課件

第八章土的抗剪強(qiáng)度第八章土的抗剪強(qiáng)度1學(xué)習(xí)要求：

1.掌握抗剪強(qiáng)度公式，熟悉抗剪強(qiáng)度的影響因素；2．掌握摩爾-庫侖抗剪強(qiáng)度理論和極限平衡理論；3．掌握抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測定方法；4．掌握不同固結(jié)和排水條件下土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的意義；學(xué)習(xí)要求：2一、概述土的強(qiáng)度是指一部分土體相對于另一部分土體滑動(dòng)時(shí)的抵抗力，實(shí)質(zhì)上就是土體與土體之間的摩擦力。土的抗剪強(qiáng)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)。一、概述3滑動(dòng)面滑前邊坡原地面圖８-1土坡滑動(dòng)圖８-2地基失穩(wěn)土的強(qiáng)度問題實(shí)質(zhì)上是土的抗剪強(qiáng)度滑動(dòng)面滑前邊坡原地面圖８-1土坡滑動(dòng)圖８-2地基失穩(wěn)4土的抗剪強(qiáng)度課件5一、直剪試驗(yàn)及庫侖定律

（一）直剪試驗(yàn)原理1、試驗(yàn)裝置APFts222111ffPPts試驗(yàn)時(shí)，在傳壓板上加P，然后在下盒施加水平剪力F，測得土樣發(fā)生剪切破壞時(shí)的剪應(yīng)力值即為tf一、直剪試驗(yàn)及庫侖定律

（一）直剪試驗(yàn)原理APFts222162、直剪按排水條件分

快剪（不排水剪）

固結(jié)快剪（固結(jié)不排水剪）

慢剪（排水剪）

（1）、快剪（不排水剪）這種試驗(yàn)方法要求在剪切過程中土的含水量不變，因此，無論加垂直壓力或水平剪力，都必須迅速進(jìn)行，不讓孔隙水排出。適用范圍：加荷速率快，排水條件差，如斜坡的穩(wěn)定性、厚度很大的飽和粘土地基等。2、直剪按排水條件分

快剪（不排水剪）

固結(jié)快剪（固結(jié)不排水7（2）、固結(jié)快剪（固結(jié)不排水剪）試樣在垂直壓力下排水固結(jié)穩(wěn)定后，迅速施加水平剪力，以保持土樣的含水量在剪切前后基本不變。試用范圍：一般建筑物地基的穩(wěn)定性，施工期間具有一定的固結(jié)作用。（3）、慢剪（排水剪）土樣的上、下兩面均為透水石，以利排水，土樣在垂直壓力作用下，待充分排水固結(jié)達(dá)穩(wěn)定后，再緩慢施加水平剪力，使剪力作用也充分排水固結(jié)，直至土樣破壞。適用范圍：加荷速率慢，排水條件好，施工期長，如透水性較好的低塑性土以及再軟弱飽和土層上的高填方分層控制填筑等等。（2）、固結(jié)快剪（固結(jié)不排水剪）82、取樣要求：用環(huán)刀取，環(huán)刀面積不小于30cm2，環(huán)刀高度不小于2cm，同一土樣至少切取4個(gè)試樣。3、試驗(yàn)方法（1）快剪（q）：試樣在垂直壓力施加后立即進(jìn)行快速剪切，試驗(yàn)全過程都不許有排水現(xiàn)象產(chǎn)生。（2）固結(jié)快剪（Cq）：試樣在垂直壓力下經(jīng)過一定程度的排水固結(jié)后，再進(jìn)行快速剪切。（3）慢剪（S）：試樣在垂直壓力排水固結(jié)后慢慢的進(jìn)行剪切，剪切過程中孔隙水可自由排出。試驗(yàn)結(jié)果：一般情況下，快剪所得的值最小，慢剪所得的值最大，固結(jié)快剪居中。2、取樣要求：用環(huán)刀取，環(huán)刀面積不小于30cm2，環(huán)刀9

無粘性土粘性土4、成果分析：用同一土試樣切取不少于四個(gè)試樣進(jìn)行不同垂直壓力作用下的剪切試驗(yàn)后，用相同的比例尺在坐標(biāo)紙上繪制抗剪強(qiáng)度與垂直壓力P的相關(guān)直線，直線交軸的截距即為土的內(nèi)聚力c，直線傾斜角即為土的內(nèi)摩擦角，相關(guān)直線可用圖解法或最小二乘法確定。

無粘性土10莫爾—庫侖強(qiáng)度理論1910年莫爾(Mohr)提出材料的破壞是剪切破壞，當(dāng)任一平面上的剪應(yīng)力等于材料的抗剪強(qiáng)度時(shí)該點(diǎn)就發(fā)生破壞，并提出在破壞面上的剪應(yīng)力τf是該面上法向應(yīng)力的函數(shù)，即τf

＝f()莫爾—庫侖強(qiáng)度理論11這個(gè)函數(shù)在τf～坐標(biāo)中是一條曲線，稱為莫爾包線(或稱為抗剪強(qiáng)度包線)，莫爾包線表示材料受到不同應(yīng)力作用達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)、滑動(dòng)面上法向應(yīng)力與剪應(yīng)力τf的關(guān)系。理論分析和實(shí)驗(yàn)都證明，莫爾理論對土比較合適，土的莫爾包線通常近似地用直線代替，該直線方程就是庫侖公式。由庫倫公式表示莫爾包線的強(qiáng)度理論稱為莫爾—庫侖強(qiáng)度理論。這個(gè)函數(shù)在τf～坐標(biāo)中是一條曲線，稱12●當(dāng)土體中任意一點(diǎn)在某一平面上的剪應(yīng)力達(dá)到土的抗剪強(qiáng)度時(shí)，就發(fā)生剪切破壞。即土體處于極限平衡狀態(tài)，根據(jù)莫爾—庫倫理論、和莫爾應(yīng)力圓可得到土體中一點(diǎn)的剪切破壞條件，即土的極限平衡條件?！駱O限平衡狀態(tài)時(shí)，大、小主應(yīng)力之間的關(guān)系，稱為莫爾—庫侖破壞準(zhǔn)則。●將抗剪強(qiáng)度包線與莫爾應(yīng)力圓畫在同一張坐標(biāo)圖上。它們之間的關(guān)系有以下三種情況。Ⅰ穩(wěn)定狀態(tài)Ⅱ極限平衡狀態(tài)Ⅲ不可能狀態(tài)抗剪強(qiáng)度剪應(yīng)力莫爾圓與抗剪強(qiáng)度之間的關(guān)系τ＝τf

四、莫爾—庫侖破壞準(zhǔn)則——極限平衡條件●當(dāng)土體中任意一點(diǎn)在某一平面上的剪應(yīng)力達(dá)到土的抗剪強(qiáng)度時(shí)，就13（1）庫倫公式基本形式（總應(yīng)力抗剪強(qiáng)度公式）式中——剪切破壞面上的剪應(yīng)力，即土的抗剪強(qiáng)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(qiáng)度指標(biāo)，同一種土，它們與試驗(yàn)方法有關(guān)（2）有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)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(qiáng)度指標(biāo)，對于同一種土，其值理論上與試驗(yàn)方法無關(guān)，應(yīng)接近于常數(shù)。（1）庫倫公式基本形式（總應(yīng)力抗剪強(qiáng)度公式）14二、抗剪強(qiáng)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：a.一部分由于土顆粒粗糙產(chǎn)生的表面摩擦力；b.另一部分是粗顆粒之間互相鑲嵌，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。二、抗剪強(qiáng)度的來源：1）無粘性土：來源于土粒間的摩擦力（內(nèi)摩15內(nèi)在因素外在因素：試驗(yàn)時(shí)的排水條件等因素顆粒間的有效法向應(yīng)力土的孔隙比三、土的抗剪強(qiáng)度的影響因素：內(nèi)在因素外在因素：試驗(yàn)時(shí)的排水條件等因素顆粒間的有效法向應(yīng)力16第二節(jié)土的強(qiáng)度理論土的抗剪強(qiáng)度是指土體抵抗剪切破壞的極限能力，用τf表示。當(dāng)土體中某點(diǎn)的剪力τ＜τf土體處于彈性平衡狀態(tài)τ＝τf土體處于極限平衡狀態(tài)τ＞τf土體發(fā)生剪切破壞第二節(jié)土的強(qiáng)度理論土的抗剪強(qiáng)度是指土體抵抗剪切破壞的極限17一、土體中任一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)假定土層為均勻、連續(xù)的半空間材料，研究地面以下任一深度處M點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。

下面僅研究平面問題，在土體中取一微單元體，作用在該單元體上的兩個(gè)主應(yīng)力為，則作用在與大主應(yīng)力作用面成角的平面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力可根據(jù)靜力平衡條件求得：一、土體中任一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)假定土層為均勻、連續(xù)的半空間材料，18如下圖。以上可用莫爾圓表示，如下圖。以上可用莫爾圓表示，19如果給定了土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)和c以及土中某點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)，則可將抗剪強(qiáng)度包線與莫爾應(yīng)力圓畫在同一張坐標(biāo)圖上。它們之間的關(guān)系有三種情況：（1）莫爾圓位于抗剪強(qiáng)度包線下方（圓1），說明該點(diǎn)在任何平面上的剪應(yīng)力都小于土所能發(fā)揮的抗剪強(qiáng)度，因此不會(huì)發(fā)生剪切破壞；（2）圓3實(shí)際上不存在；（3）圓2，說明在A點(diǎn)所代表的平面上剪應(yīng)力正好等于抗剪強(qiáng)度，該點(diǎn)處于極限平衡狀態(tài)。c二、土的極限平衡條件的建立如果給定了土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)和c以及土20土的抗剪強(qiáng)度課件21土處于極限平衡狀態(tài)下時(shí)根據(jù)極限應(yīng)力圓與抗剪強(qiáng)度包線相切的幾何關(guān)系，可建立以下極限平衡條件：土處于極限平衡狀態(tài)下時(shí)根據(jù)極限應(yīng)力圓與抗剪強(qiáng)度包線相切的幾何22化簡后得：粘性土：化簡后得：粘性土：23對無粘性土：破裂面破裂角：對無粘性土：破裂面破裂角：24第二節(jié)土的抗剪指標(biāo)測定方法國內(nèi)外常用的儀器有：直接剪切儀、無側(cè)限壓力儀、三軸壓縮儀和十字板剪切儀。直接剪切儀：分應(yīng)力控制式和應(yīng)變控制式兩種。三軸壓縮實(shí)驗(yàn)中三種方法：不固結(jié)不排水、固結(jié)不排水和固結(jié)排水。第二節(jié)土的抗剪指標(biāo)測定方法國內(nèi)外常用的儀器有：直接剪切儀25一、直接剪切試驗(yàn)1、試驗(yàn)裝置；應(yīng)變控制式直剪儀一、直接剪切試驗(yàn)應(yīng)變控制式直剪儀262、試驗(yàn)原理應(yīng)變控制式直剪儀的試驗(yàn)原理：對同一種土至少取4個(gè)平行試樣，分別在不同垂直壓力下剪切破壞，將試驗(yàn)結(jié)果繪制抗剪強(qiáng)度f與相應(yīng)垂直壓力的關(guān)系圖。試驗(yàn)結(jié)果表明，對于粘性土f~基本上呈直線關(guān)系，直線方程可用庫倫公式表示；對于無粘性土，f~則是通過原點(diǎn)的直線。2、試驗(yàn)原理應(yīng)變控制式直剪儀的試驗(yàn)原理：273、試驗(yàn)成果。二、直剪試驗(yàn)

取破壞時(shí)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3、試驗(yàn)成果。二、直剪試驗(yàn)

取破壞時(shí)的正應(yīng)力和剪應(yīng)力值作出 284、直剪試驗(yàn)優(yōu)缺點(diǎn)直接剪切儀的優(yōu)點(diǎn)構(gòu)造簡單操作方便限定剪切面不一定是最薄弱面剪切面上剪應(yīng)力分布不均勻的缺點(diǎn)直接剪切儀剪切面在剪切過程中是逐漸縮小的不能嚴(yán)格控制排水條件，不能量測孔隙水壓力4、直剪試驗(yàn)優(yōu)缺點(diǎn)直接剪切儀的優(yōu)點(diǎn)構(gòu)造簡單操作方便限定剪切面29二、三軸壓縮試驗(yàn)

１、三軸壓縮儀的試驗(yàn)原理：對同一種土至少取3個(gè)平行試樣，分別在不同周圍壓力3下剪切破壞，將試驗(yàn)結(jié)果繪制為若干個(gè)極限應(yīng)力圓。根據(jù)莫爾-庫倫理論，這一組極限應(yīng)力圓的公共切線即為土的抗剪強(qiáng)度包線，可近似取為一條直線，直線的方程即為庫倫公式所表示的方程。二、三軸壓縮試驗(yàn)

１、三軸壓縮儀的試驗(yàn)原理：300c三軸壓縮試驗(yàn)原理0c三軸壓縮試驗(yàn)原理31２、三軸壓縮儀的試驗(yàn)裝置２、三軸壓縮儀的試驗(yàn)裝置32的優(yōu)點(diǎn)三軸壓縮儀能較嚴(yán)格地控制排水條件剪切破壞面為最薄弱面的缺點(diǎn)三軸壓縮儀試驗(yàn)設(shè)備、試驗(yàn)過程相對復(fù)雜試樣的受力狀態(tài)為軸對稱情況，與實(shí)際土體的受力狀態(tài)未必相符的優(yōu)點(diǎn)能較嚴(yán)格地控制排水條件剪切破壞面為最薄弱面的缺點(diǎn)試驗(yàn)設(shè)33無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)

無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)與三軸儀中進(jìn)行3＝0的不排水剪切試驗(yàn)一樣，試驗(yàn)時(shí)，將圓柱形試樣放在無側(cè)限抗壓試驗(yàn)儀中，在不加任何側(cè)向壓力的情況下施加垂直壓力，直到使試件剪切破壞為止，剪切破壞時(shí)試樣所能承受的最大軸向壓力qu稱為無側(cè)限抗壓強(qiáng)度。

靈敏度：原狀土與重塑土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的比值。靈敏度：原狀土與重塑土無側(cè)限抗壓強(qiáng)度的比值。34土的抗剪強(qiáng)度課件35根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，只能作一個(gè)極限應(yīng)力圓(1＝qu、3＝0)，因此對于一般粘性土就難以作出破壞包線。而對于飽和粘性土，根據(jù)在三軸不固結(jié)不排水試驗(yàn)的結(jié)果，其破壞包線近于一條水平線，即u＝0。這樣，如僅為了測定飽和粘性土的不排水抗剪強(qiáng)度．就可以以利用構(gòu)造比較簡中的無側(cè)限抗壓試驗(yàn)儀代替三軸儀。此時(shí)，取u＝0．則由無側(cè)阻抗比強(qiáng)度試驗(yàn)所得的極限應(yīng)力圓的水平線就是破壞包線，得：cu——土的不排水抗剪強(qiáng)度根據(jù)試驗(yàn)結(jié)果，只能作一個(gè)極限應(yīng)力圓(1＝qu、336土的抗剪強(qiáng)度課件37本章小結(jié)●主要討論本章主要介紹了土的抗剪強(qiáng)度公式、土的極限平衡條件和抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的試驗(yàn)測定方法。

本章小結(jié)38●土的抗剪強(qiáng)度理論是研究與計(jì)算地基承載力和分析地基承載穩(wěn)定性的基礎(chǔ)。土的抗剪強(qiáng)度可以采用庫侖公式表達(dá)，基于摩爾-庫侖強(qiáng)度理論導(dǎo)出的土的極限平衡條件是判定土中一點(diǎn)平衡狀態(tài)的基準(zhǔn)。土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c,j值一般通過試驗(yàn)確定，試驗(yàn)條件尤其是排水條件對強(qiáng)度指標(biāo)將帶來很大的影響，故在選擇抗剪強(qiáng)度指標(biāo)時(shí)應(yīng)盡可能符合工程實(shí)際的受力條件和排水條件。

●土的抗剪強(qiáng)度理論是研究與計(jì)算地基承載力和分析地基承載穩(wěn)定性39鞏固與提高問題：1.土的抗剪強(qiáng)度是不是一個(gè)定值？2.土中達(dá)到極限平衡狀態(tài)是否地基已經(jīng)破壞？

3.直剪試驗(yàn)與三軸試驗(yàn)的實(shí)際使用情況如何？

4.為什么直剪試驗(yàn)要分快剪，固結(jié)快剪及慢剪？這三種試驗(yàn)結(jié)果有何差別？

5.土體中發(fā)生剪切破壞的平面為什么不是剪應(yīng)力值最大的平面？

鞏固與提高40作業(yè)作業(yè)41第八章土的抗剪強(qiáng)度第八章土的抗剪強(qiáng)度42學(xué)習(xí)要求：

1.掌握抗剪強(qiáng)度公式，熟悉抗剪強(qiáng)度的影響因素；2．掌握摩爾-庫侖抗剪強(qiáng)度理論和極限平衡理論；3．掌握抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測定方法；4．掌握不同固結(jié)和排水條件下土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的意義；學(xué)習(xí)要求：43一、概述土的強(qiáng)度是指一部分土體相對于另一部分土體滑動(dòng)時(shí)的抵抗力，實(shí)質(zhì)上就是土體與土體之間的摩擦力。土的抗剪強(qiáng)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)。一、概述44滑動(dòng)面滑前邊坡原地面圖８-1土坡滑動(dòng)圖８-2地基失穩(wěn)土的強(qiáng)度問題實(shí)質(zhì)上是土的抗剪強(qiáng)度滑動(dòng)面滑前邊坡原地面圖８-1土坡滑動(dòng)圖８-2地基失穩(wěn)45土的抗剪強(qiáng)度課件46一、直剪試驗(yàn)及庫侖定律

（一）直剪試驗(yàn)原理1、試驗(yàn)裝置APFts222111ffPPts試驗(yàn)時(shí)，在傳壓板上加P，然后在下盒施加水平剪力F，測得土樣發(fā)生剪切破壞時(shí)的剪應(yīng)力值即為tf一、直剪試驗(yàn)及庫侖定律

（一）直剪試驗(yàn)原理APFts2221472、直剪按排水條件分

快剪（不排水剪）

固結(jié)快剪（固結(jié)不排水剪）

慢剪（排水剪）

（1）、快剪（不排水剪）這種試驗(yàn)方法要求在剪切過程中土的含水量不變，因此，無論加垂直壓力或水平剪力，都必須迅速進(jìn)行，不讓孔隙水排出。適用范圍：加荷速率快，排水條件差，如斜坡的穩(wěn)定性、厚度很大的飽和粘土地基等。2、直剪按排水條件分

快剪（不排水剪）

固結(jié)快剪（固結(jié)不排水48（2）、固結(jié)快剪（固結(jié)不排水剪）試樣在垂直壓力下排水固結(jié)穩(wěn)定后，迅速施加水平剪力，以保持土樣的含水量在剪切前后基本不變。試用范圍：一般建筑物地基的穩(wěn)定性，施工期間具有一定的固結(jié)作用。（3）、慢剪（排水剪）土樣的上、下兩面均為透水石，以利排水，土樣在垂直壓力作用下，待充分排水固結(jié)達(dá)穩(wěn)定后，再緩慢施加水平剪力，使剪力作用也充分排水固結(jié)，直至土樣破壞。適用范圍：加荷速率慢，排水條件好，施工期長，如透水性較好的低塑性土以及再軟弱飽和土層上的高填方分層控制填筑等等。（2）、固結(jié)快剪（固結(jié)不排水剪）492、取樣要求：用環(huán)刀取，環(huán)刀面積不小于30cm2，環(huán)刀高度不小于2cm，同一土樣至少切取4個(gè)試樣。3、試驗(yàn)方法（1）快剪（q）：試樣在垂直壓力施加后立即進(jìn)行快速剪切，試驗(yàn)全過程都不許有排水現(xiàn)象產(chǎn)生。（2）固結(jié)快剪（Cq）：試樣在垂直壓力下經(jīng)過一定程度的排水固結(jié)后，再進(jìn)行快速剪切。（3）慢剪（S）：試樣在垂直壓力排水固結(jié)后慢慢的進(jìn)行剪切，剪切過程中孔隙水可自由排出。試驗(yàn)結(jié)果：一般情況下，快剪所得的值最小，慢剪所得的值最大，固結(jié)快剪居中。2、取樣要求：用環(huán)刀取，環(huán)刀面積不小于30cm2，環(huán)刀50

無粘性土粘性土4、成果分析：用同一土試樣切取不少于四個(gè)試樣進(jìn)行不同垂直壓力作用下的剪切試驗(yàn)后，用相同的比例尺在坐標(biāo)紙上繪制抗剪強(qiáng)度與垂直壓力P的相關(guān)直線，直線交軸的截距即為土的內(nèi)聚力c，直線傾斜角即為土的內(nèi)摩擦角，相關(guān)直線可用圖解法或最小二乘法確定。

無粘性土51莫爾—庫侖強(qiáng)度理論1910年莫爾(Mohr)提出材料的破壞是剪切破壞，當(dāng)任一平面上的剪應(yīng)力等于材料的抗剪強(qiáng)度時(shí)該點(diǎn)就發(fā)生破壞，并提出在破壞面上的剪應(yīng)力τf是該面上法向應(yīng)力的函數(shù)，即τf

＝f()莫爾—庫侖強(qiáng)度理論52這個(gè)函數(shù)在τf～坐標(biāo)中是一條曲線，稱為莫爾包線(或稱為抗剪強(qiáng)度包線)，莫爾包線表示材料受到不同應(yīng)力作用達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)、滑動(dòng)面上法向應(yīng)力與剪應(yīng)力τf的關(guān)系。理論分析和實(shí)驗(yàn)都證明，莫爾理論對土比較合適，土的莫爾包線通常近似地用直線代替，該直線方程就是庫侖公式。由庫倫公式表示莫爾包線的強(qiáng)度理論稱為莫爾—庫侖強(qiáng)度理論。這個(gè)函數(shù)在τf～坐標(biāo)中是一條曲線，稱53●當(dāng)土體中任意一點(diǎn)在某一平面上的剪應(yīng)力達(dá)到土的抗剪強(qiáng)度時(shí)，就發(fā)生剪切破壞。即土體處于極限平衡狀態(tài)，根據(jù)莫爾—庫倫理論、和莫爾應(yīng)力圓可得到土體中一點(diǎn)的剪切破壞條件，即土的極限平衡條件?！駱O限平衡狀態(tài)時(shí)，大、小主應(yīng)力之間的關(guān)系，稱為莫爾—庫侖破壞準(zhǔn)則。●將抗剪強(qiáng)度包線與莫爾應(yīng)力圓畫在同一張坐標(biāo)圖上。它們之間的關(guān)系有以下三種情況。Ⅰ穩(wěn)定狀態(tài)Ⅱ極限平衡狀態(tài)Ⅲ不可能狀態(tài)抗剪強(qiáng)度剪應(yīng)力莫爾圓與抗剪強(qiáng)度之間的關(guān)系τ＝τf

四、莫爾—庫侖破壞準(zhǔn)則——極限平衡條件●當(dāng)土體中任意一點(diǎn)在某一平面上的剪應(yīng)力達(dá)到土的抗剪強(qiáng)度時(shí)，就54（1）庫倫公式基本形式（總應(yīng)力抗剪強(qiáng)度公式）式中——剪切破壞面上的剪應(yīng)力，即土的抗剪強(qiáng)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(qiáng)度指標(biāo)，同一種土，它們與試驗(yàn)方法有關(guān)（2）有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)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(qiáng)度指標(biāo)，對于同一種土，其值理論上與試驗(yàn)方法無關(guān)，應(yīng)接近于常數(shù)。（1）庫倫公式基本形式（總應(yīng)力抗剪強(qiáng)度公式）55二、抗剪強(qiáng)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：a.一部分由于土顆粒粗糙產(chǎn)生的表面摩擦力；b.另一部分是粗顆粒之間互相鑲嵌，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。二、抗剪強(qiáng)度的來源：1）無粘性土：來源于土粒間的摩擦力（內(nèi)摩56內(nèi)在因素外在因素：試驗(yàn)時(shí)的排水條件等因素顆粒間的有效法向應(yīng)力土的孔隙比三、土的抗剪強(qiáng)度的影響因素：內(nèi)在因素外在因素：試驗(yàn)時(shí)的排水條件等因素顆粒間的有效法向應(yīng)力57第二節(jié)土的強(qiáng)度理論土的抗剪強(qiáng)度是指土體抵抗剪切破壞的極限能力，用τf表示。當(dāng)土體中某點(diǎn)的剪力τ＜τf土體處于彈性平衡狀態(tài)τ＝τf土體處于極限平衡狀態(tài)τ＞τf土體發(fā)生剪切破壞第二節(jié)土的強(qiáng)度理論土的抗剪強(qiáng)度是指土體抵抗剪切破壞的極限58一、土體中任一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)假定土層為均勻、連續(xù)的半空間材料，研究地面以下任一深度處M點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。

下面僅研究平面問題，在土體中取一微單元體，作用在該單元體上的兩個(gè)主應(yīng)力為，則作用在與大主應(yīng)力作用面成角的平面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力可根據(jù)靜力平衡條件求得：一、土體中任一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)假定土層為均勻、連續(xù)的半空間材料，59如下圖。以上可用莫爾圓表示，如下圖。以上可用莫爾圓表示，60如果給定了土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)和c以及土中某點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)，則可將抗剪強(qiáng)度包線與莫爾應(yīng)力圓畫在同一張坐標(biāo)圖上。它們之間的關(guān)系有三種情況：（1）莫爾圓位于抗剪強(qiáng)度包線下方（圓1），說明該點(diǎn)在任何平面上的剪應(yīng)力都小于土所能發(fā)揮的抗剪強(qiáng)度，因此不會(huì)發(fā)生剪切破壞；（2）圓3實(shí)際上不存在；（3）圓2，說明在A點(diǎn)所代表的平面上剪應(yīng)力正好等于抗剪強(qiáng)度，該點(diǎn)處于極限平衡狀態(tài)。c二、土的極限平衡條件的建立如果給定了土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)和c以及土61土的抗剪強(qiáng)度課件62土處于極限平衡狀態(tài)下時(shí)根據(jù)極限應(yīng)力圓與抗剪強(qiáng)度包線相切的幾何關(guān)系，可建立以下極限平衡條件：土處于極限平衡狀態(tài)下時(shí)根據(jù)極限應(yīng)力圓與抗剪強(qiáng)度包線相切的幾何63化簡后得：粘性土：化簡后得：粘性土：64對無粘性土：破裂面破裂角：對無粘性土：破裂面破裂角：65第二節(jié)土的抗剪指標(biāo)測定方法國內(nèi)外常用的儀器有：直接剪切儀、無側(cè)限壓力儀、三軸壓縮儀和十字板剪切儀。直接剪切儀：分應(yīng)力控制式和應(yīng)變控制式兩種。三軸壓縮實(shí)驗(yàn)中三種方法：不固結(jié)不排水、固結(jié)不排水和固結(jié)排水。第二節(jié)土的抗剪指標(biāo)測定方法國內(nèi)外常用的儀器有：直接剪切儀66一、直接剪切試驗(yàn)1、試驗(yàn)裝置；應(yīng)變控制式直剪儀一、直接剪切試驗(yàn)應(yīng)變控制式直剪儀672、試驗(yàn)原理應(yīng)變控制式直剪儀的試驗(yàn)原理：對同一種土至少取4個(gè)平行試樣，分別在不同垂直壓力下剪切破壞，將試驗(yàn)結(jié)果繪制抗剪強(qiáng)度f與相應(yīng)垂直壓力的關(guān)系圖。試驗(yàn)結(jié)果表明，對于粘性土f~基本上呈直線關(guān)系，直線方程可用庫倫公式表示；對于無粘性土，f~則是通過原點(diǎn)的直線。2、試驗(yàn)原理應(yīng)變控制式直剪儀的試驗(yàn)原理：683、試驗(yàn)成果。二、直剪試驗(yàn)

取破壞時(shí)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3、試驗(yàn)成果。二、直剪試驗(yàn)

取破壞時(shí)的正應(yīng)力和剪應(yīng)力值作出 694、直剪試驗(yàn)優(yōu)缺點(diǎn)直接剪切儀的優(yōu)點(diǎn)構(gòu)造簡單操作方便限定剪切面不一定是最薄弱面剪切面上剪應(yīng)力分布不均勻的缺點(diǎn)直接剪切儀剪切面在剪切過程中是逐漸縮小的不能嚴(yán)格控制排水條件，不能量測孔隙水壓力4、直剪試驗(yàn)優(yōu)缺點(diǎn)直接剪切儀的優(yōu)點(diǎn)構(gòu)造簡單操作方便限定剪切面70二、三軸壓縮試驗(yàn)

１、三軸壓縮儀的試驗(yàn)原理：對同一種土至少取3個(gè)平行試樣，分別在不同周圍壓力3下剪切破壞，將試驗(yàn)結(jié)果繪制為若干個(gè)極限應(yīng)力圓。根據(jù)莫爾-庫倫理論，這一組極限應(yīng)力圓的公共切線即為土的抗剪強(qiáng)度包線，可近似取為一條直線，直線的方程即為庫倫公式所表示的方程。二、三軸壓縮試驗(yàn)

１、三軸