土力學(xué)-6-土的抗剪強(qiáng)度

1、第五章,土的抗剪強(qiáng)度,§5.1 土體破壞與強(qiáng)度理論§5.2 抗剪強(qiáng)度測(cè)定試驗(yàn)§5.3 抗剪強(qiáng)度指標(biāo)§5.4 砂土的振動(dòng)液化,§5 土的抗剪強(qiáng)度,土壓力邊坡穩(wěn)定地基承載力,擋土結(jié)構(gòu)物破壞各種類型的滑坡地基的破壞,,,,§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.1 土體破壞與土的強(qiáng)度理論,,,§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.1 土體破壞與土的強(qiáng)度理論,,,直剪

2、試驗(yàn)庫(kù)侖（1776） 試驗(yàn)原理,施加 σ（=P/A），S量測(cè) ?（=T/A）,,,,,,,,,,,σ = 100KPa,?,S,,,A,,直剪試驗(yàn)庫(kù)侖（1776）試驗(yàn)原理試驗(yàn)結(jié)果,,,,,,σ = 100KPa,?,S,σ = 200KPa,σ = 300KPa,§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.1 土體破壞與土的強(qiáng)度理論,,,,,,,,c 粘聚力 ? 內(nèi)摩擦角,直剪試驗(yàn)庫(kù)侖（1776）試驗(yàn)原理試驗(yàn)

3、結(jié)果,§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.1 土體破壞與土的強(qiáng)度理論,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),,?,滑動(dòng)摩擦,,,?,?,土的強(qiáng)度的機(jī)理,§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.1 土體破壞與土的強(qiáng)度理論,1. 摩擦強(qiáng)度 ?tg?,（1）滑動(dòng)摩擦,（2）咬合摩擦引起的剪脹,,,,,?,滑動(dòng)摩擦,,,?,?,,,,,,

4、,咬合摩擦引起的剪脹,三、土的強(qiáng)度的機(jī)理,§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.1 土體破壞與土的強(qiáng)度理論,1. 摩擦強(qiáng)度 ?tg?,（3）顆粒的破碎與重排列,,,,,?,滑動(dòng)摩擦,,,?,?,,,顆粒破碎與重排列,三、土的強(qiáng)度的機(jī)理,§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.1 土體破壞與土的強(qiáng)度理論,1. 摩擦強(qiáng)度 ?tg?,咬合摩擦引起的剪脹,密度（e, ?? ??粒徑級(jí)配（Cu, Cc）顆粒的礦物成分

5、 對(duì)于?：砂土>粘性土； 高嶺石>伊里石>蒙特石粒徑的形狀（顆粒的棱角與長(zhǎng)寬比） 在其他條件相同時(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，顆粒的棱角可能降低其內(nèi)摩擦角?,影響土的摩擦強(qiáng)度的主要因素：,土的強(qiáng)度的機(jī)理,§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.1 土體破壞與土的強(qiáng)度理論,1

6、. 摩擦強(qiáng)度 ?tg?,粘聚強(qiáng)度機(jī)理靜電引力（庫(kù)侖力）范德華力顆粒間膠結(jié)假粘聚力（毛細(xì)力等）,?,粘聚強(qiáng)度影響因素地質(zhì)歷史粘土顆粒礦物成分密度離子價(jià)與離子濃度,土的強(qiáng)度的機(jī)理,§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.1 土體破壞與土的強(qiáng)度理論,2. 凝聚強(qiáng)度,§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.1 土體破壞與土的強(qiáng)度理論,摩爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論,1. 庫(kù)侖公式2. 應(yīng)力狀態(tài)與摩爾圓3. 極限平衡應(yīng)力狀態(tài)

7、4. 摩爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論5. 破壞判斷方法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-與所受壓力無(wú)關(guān),§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.1 土體破壞與土的強(qiáng)度理論,摩爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論,固定滑裂面,一般應(yīng)力狀態(tài)如何判斷是否破壞？,借助于莫爾圓,1. 庫(kù)侖公式,,,,,,,,三維應(yīng)力狀態(tài),,,§5 土的抗剪強(qiáng)度

8、,§5.1 土體破壞與土的強(qiáng)度理論,摩爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論,2. 應(yīng)力莫爾圓,二維應(yīng)力狀態(tài),,,,?,?,O,,?1,?3,§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.1 土體破壞與土的強(qiáng)度理論,摩爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論,2. 應(yīng)力莫爾圓,大主應(yīng)力：,小主應(yīng)力:,圓心：,半徑：,σz按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)α,σx按順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)α,莫爾圓：代表一個(gè)土單元的應(yīng)力狀態(tài)；圓周上一點(diǎn)代表一個(gè)面上的兩個(gè)應(yīng)力?與?,3. 極限平衡應(yīng)力狀態(tài),§

9、5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.1 土體破壞與土的強(qiáng)度理論,摩爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論,極限平衡應(yīng)力狀態(tài)： 有一對(duì)面上的應(yīng)力狀態(tài)達(dá)到 ? = ?f土的強(qiáng)度包線： 所有達(dá)到極限平衡狀態(tài)的莫爾園的公切線。,?,,,,,?f,3. 極限平衡應(yīng)力狀態(tài),§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.1 土體破壞與土的強(qiáng)度理論,摩爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論,?,?,,,,,,,?f,強(qiáng)度包線以內(nèi)：下任何一個(gè)面上的一對(duì)應(yīng)力?與? 都沒(méi)有達(dá)到破壞包線

10、，不破壞；與破壞包線相切：有一個(gè)面上的應(yīng)力達(dá)到破壞；與破壞包線相交：有一些平面上的應(yīng)力超過(guò)強(qiáng)度；不可能發(fā)生。,4. 莫爾—庫(kù)侖強(qiáng)度理論,（1）土單元的某一個(gè)平面上的抗剪強(qiáng)度?f是該面上作用的法向應(yīng)力?的單值函數(shù), ?f =f(?) （莫爾：1900年）（2）在一定的應(yīng)力范圍內(nèi)，可以用線性函數(shù)近似?f = c +?tg?（3）某土單元的任一個(gè)平面上? = ?f ，該單元就達(dá)到了極限平衡應(yīng)力狀態(tài),§5 土的抗剪強(qiáng)度,

11、§5.1 土體破壞與土的強(qiáng)度理論,摩爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論,4. 莫爾—庫(kù)侖強(qiáng)度理論,§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.1 土體破壞與土的強(qiáng)度理論,摩爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論,莫爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論表達(dá)式－極限平衡條件,,?1f,?3,,,,4. 莫爾—庫(kù)侖強(qiáng)度理論,§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.1 土體破壞與土的強(qiáng)度理論,摩爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論,莫爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論表達(dá)式－極限平衡條件,根據(jù)應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算出大小主應(yīng)力σ1、

12、σ3,判斷破壞可能性,由σ3計(jì)算σ1f比較σ1與σ1f,,σ1σ1f 破壞狀態(tài),5. 破壞判斷方法,§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.1 土體破壞與土的強(qiáng)度理論,摩爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論,判別對(duì)象：土體微小單元（一點(diǎn)）,?3= 常數(shù)：,根據(jù)應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算出大小主應(yīng)力σ1、σ3,判斷破壞可能性,,由σ1計(jì)算σ3f比較σ3與σ3f,σ3>σ3f 彈性平衡狀態(tài)σ3=σ3f 極限平衡狀態(tài)σ3<σ3f 破壞狀態(tài),5.

13、 破壞判斷方法,§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.1 土體破壞與土的強(qiáng)度理論,摩爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論,判別對(duì)象：土體微小單元（一點(diǎn)）,?1= 常數(shù)：,根據(jù)應(yīng)力狀態(tài)計(jì)算出大小主應(yīng)力σ1、σ3,判斷破壞可能性,,由σ1、σ3計(jì)算?與?比較,? > ? 不可能狀態(tài)? = ? 極限平衡狀態(tài)? < ? 安全狀態(tài),,,,,?,?,O,,?,c,,,,,,5. 破壞判斷方法,§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.1 土

14、體破壞與土的強(qiáng)度理論,摩爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論,判別對(duì)象：土體微小單元（一點(diǎn)）,(?1 + ?3)/2 = 常數(shù)：圓心保持不變,,,,?,,,,,,?,?,O,,?,c,,,,,?1f,?3,,2?,,,,2?,6. 滑裂面的位置,與大主應(yīng)力面夾角： α=45? + ?/2,,§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.1 土體破壞與土的強(qiáng)度理論,摩爾-庫(kù)侖強(qiáng)度理論,一、室內(nèi)試驗(yàn)二、野外試驗(yàn),§5.2 抗剪強(qiáng)度測(cè)定試驗(yàn),&#

15、167;5 土的抗剪強(qiáng)度,直剪試驗(yàn)、三軸試驗(yàn)等 制樣（重塑土）或現(xiàn)場(chǎng)取樣 缺點(diǎn)：擾動(dòng) 優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)力條件清楚，易重復(fù),十字板扭剪試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)等 原位試驗(yàn) 缺點(diǎn)：應(yīng)力條件不易掌握 優(yōu)點(diǎn)：原狀土的原位強(qiáng)度,§5.2 抗剪強(qiáng)度測(cè)定試驗(yàn),§5 土的抗剪強(qiáng)度,一、室內(nèi)試驗(yàn),1. 直剪試驗(yàn),通過(guò)控制剪切速率來(lái)近似模擬排水條件,1. 固結(jié)慢剪：施加正應(yīng)力-充分固結(jié)慢慢施加剪應(yīng)力-小于0.02mm/分，以保

16、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3. 快剪施加正應(yīng)力后立即剪切3-5分鐘內(nèi)剪切破壞,§5.2 抗剪強(qiáng)度測(cè)定試驗(yàn),§5 土的抗剪強(qiáng)度,一、室內(nèi)試驗(yàn),1. 直剪試驗(yàn),,設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便 結(jié)果便于整理 測(cè)試時(shí)間短,優(yōu)點(diǎn),,試樣應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜 應(yīng)變不均勻 不能控制排水條件 剪切面固定,缺點(diǎn),§5.2 抗剪強(qiáng)度測(cè)定試驗(yàn),§5 土的抗剪強(qiáng)度,一、室內(nèi)試

17、驗(yàn),1. 直剪試驗(yàn),類似試驗(yàn)：環(huán)剪試驗(yàn)單剪試驗(yàn),,,,,壓力室,,壓力水,,排水管,,,閥門,,軸向加壓桿,,有機(jī)玻璃罩,,橡皮膜,,透水石,,頂帽,§5.2 抗剪強(qiáng)度測(cè)定試驗(yàn),§5 土的抗剪強(qiáng)度,一、室內(nèi)試驗(yàn),2. 三軸試驗(yàn),（1）試樣應(yīng)力特點(diǎn)與試驗(yàn)方法（2）強(qiáng)度包線（3）試驗(yàn)類型（4）優(yōu)缺點(diǎn),§5.2 抗剪強(qiáng)度測(cè)定試驗(yàn),§5 土的抗剪強(qiáng)度,一、室內(nèi)試驗(yàn),2. 三軸試驗(yàn),方法：首先試

18、樣施加靜水壓力—室壓（圍壓） ?1=?2=?3 ； 然后通過(guò)活塞桿施加的是應(yīng)力差Δ?1= ?1-?3 。,（1）試樣應(yīng)力特點(diǎn)與試驗(yàn)方法：,特點(diǎn)：試樣是軸對(duì)稱應(yīng)力狀態(tài)。垂直應(yīng)力?z一般是大主應(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-??)f,,,c,?,,,,(?1-??)f,,,,?1,,,,,?1- ?3,?1 =15%,分別作圍壓??為100 kPa 、200 kPa

19、 、300 kPa的三軸試驗(yàn)，得到破壞時(shí)相應(yīng)的（?1-??)f,繪制三個(gè)破壞狀態(tài)的應(yīng)力摩爾圓，畫出它們的公切線——強(qiáng)度包線，得到強(qiáng)度指標(biāo) c 與 ?,§5.2 抗剪強(qiáng)度測(cè)定試驗(yàn),§5 土的抗剪強(qiáng)度,一、室內(nèi)試驗(yàn),2. 三軸試驗(yàn),（2）強(qiáng)度包線,固結(jié)排水試驗(yàn)（CD試驗(yàn)）1 打開排水閥門，施加圍壓??后充分固結(jié)，超靜孔隙水壓力完全消散；2 打開排水閥門，慢慢施加軸向應(yīng)力差?????以便充分排水，避免產(chǎn)生超靜孔壓,固結(jié)

20、不排水試驗(yàn)（CU試驗(yàn)）1 打開排水閥門，施加圍壓??后充分固結(jié)，超靜孔隙水壓力完全消散；2 關(guān)閉排水閥門，很快剪切破壞，在施加軸向應(yīng)力差?????過(guò)程中不排水,不固結(jié)不排水試驗(yàn)（UU試驗(yàn)）1 關(guān)閉排水閥門，圍壓??下不固結(jié)；2 關(guān)閉排水閥門，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）試驗(yàn)類型,§5.2 抗剪強(qiáng)度測(cè)定試驗(yàn),§5 土的抗剪強(qiáng)度,

21、一、室內(nèi)試驗(yàn),2. 三軸試驗(yàn),固結(jié)排水試驗(yàn)（CD試驗(yàn)） Consolidated Drained Triaxial test (CD) 抗剪強(qiáng)度指標(biāo)： cd ?d （c? ??）,試驗(yàn)類型匯總,固結(jié)不排水試驗(yàn)（CU試驗(yàn)） Consolidated Undrained Triaxial test (CU) 抗剪強(qiáng)度指標(biāo)：ccu ?cu,不固結(jié)不排水試驗(yàn)（UU試驗(yàn)） Unconsolidat

22、ed Undrained Triaxial test (UU) 抗剪強(qiáng)度指標(biāo)： cu ?u （ cuu ?uu ）,§5.2 抗剪強(qiáng)度測(cè)定試驗(yàn),§5 土的抗剪強(qiáng)度,一、室內(nèi)試驗(yàn),2. 三軸試驗(yàn),優(yōu)點(diǎn)：1 應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力路徑明確；2 排水條件清楚，可控制；3 破壞面不是人為固定的；4 試驗(yàn)單元體試驗(yàn),缺點(diǎn)：設(shè)備相對(duì)復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)無(wú)法試驗(yàn),說(shuō)明： ?3＝0 即為無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn),（4）優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn),&

23、#167;5.2 抗剪強(qiáng)度測(cè)定試驗(yàn),§5 土的抗剪強(qiáng)度,一、室內(nèi)試驗(yàn),2. 三軸試驗(yàn),真三軸儀空心圓柱扭剪儀,§5.2 抗剪強(qiáng)度測(cè)定試驗(yàn),§5 土的抗剪強(qiáng)度,一、室內(nèi)試驗(yàn),3. 其它室內(nèi)試驗(yàn),十字板剪切試驗(yàn),一般適用于測(cè)定軟粘土的不排水強(qiáng)度指標(biāo)；,鉆孔到指定的土層，插入十字形的探頭；,通過(guò)施加的扭矩計(jì)算土的抗剪強(qiáng)度,§5.2 抗剪強(qiáng)度測(cè)定試驗(yàn),§5 土的抗剪強(qiáng)度,二、野外試驗(yàn),時(shí)：,,

24、§5.2 抗剪強(qiáng)度測(cè)定試驗(yàn),§5 土的抗剪強(qiáng)度,二、野外試驗(yàn),十字板剪切試驗(yàn),強(qiáng)度指標(biāo)：,峰值強(qiáng)度指標(biāo)與殘余強(qiáng)度指標(biāo),§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.3 抗剪強(qiáng)度指標(biāo),粘聚力 c內(nèi)摩擦角 ?,工程應(yīng)用,三種分類方法,總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)與有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo),直剪強(qiáng)度指標(biāo)與三軸試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo),目的,分析方法,試驗(yàn)方法,應(yīng)力應(yīng)變狀態(tài),,§5.3 抗剪強(qiáng)度指標(biāo),§5 土的抗剪強(qiáng)度

25、,一. 總應(yīng)力指標(biāo)與有效應(yīng)力指標(biāo)二. 三軸試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo)三. 直剪試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo)四. 土的強(qiáng)度指標(biāo)的工程應(yīng)用,1. 兩種強(qiáng)度指標(biāo)的比較,一. 總應(yīng)力指標(biāo)與有效應(yīng)力指標(biāo),§5 土的抗剪強(qiáng)度,土的抗剪強(qiáng)度的有效應(yīng)力指標(biāo)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)力指標(biāo)c, ?,? = c + ? tg?,便于應(yīng)用,但u不能產(chǎn)生抗剪強(qiáng)度，不符合

26、強(qiáng)度機(jī)理，應(yīng)用時(shí)要符合工程條件,強(qiáng)度指標(biāo),抗剪強(qiáng)度,簡(jiǎn)單評(píng)價(jià),,,,,§5.3 抗剪強(qiáng)度指標(biāo),,,?1?,?(?’),?,??,??,?,,,???,,??,p(p’),q,,?,,,u,??,,,Kf,Kf?,,,,?f,?f?,,u,u,松砂及正常固結(jié)粘土(CU),一. 總應(yīng)力指標(biāo)與有效應(yīng)力指標(biāo),§5.3 抗剪強(qiáng)度指標(biāo),§5 土的抗剪強(qiáng)度,2. 強(qiáng)度包線與破壞主應(yīng)力線,思考題1：實(shí)際破裂面的方向？思考

27、題2：如果破壞時(shí)孔隙水壓力u??(負(fù)孔壓)，有效應(yīng)力摩爾圓在總應(yīng)力摩爾圓哪邊？,,??,,,?(?’),?,c,c?,,?,,,,?f,?f?,,,,,超固結(jié)粘土的總應(yīng)力與有效應(yīng)力強(qiáng)度包線(CU),,,u(-),,一. 總應(yīng)力指標(biāo)與有效應(yīng)力指標(biāo),§5 土的抗剪強(qiáng)度,2.強(qiáng)度包線與破壞主應(yīng)力線,u(+),總應(yīng)力,有效應(yīng)力,§5.3抗剪強(qiáng)度指標(biāo),§5 土的抗剪強(qiáng)度,一. 總應(yīng)力指標(biāo)與有效應(yīng)力指標(biāo) 二. 三軸試

28、驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo) 三. 直剪試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo) 四. 土的強(qiáng)度指標(biāo)的工程應(yīng)用,§5.3 抗剪強(qiáng)度指標(biāo),二. 三軸試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo),§5 土的抗剪強(qiáng)度,剪切前固結(jié)條件,剪切中排水條件,固結(jié)Consolidated,排水Drained,1.固結(jié)排水試驗(yàn) （CD）,2.固結(jié)不排水試驗(yàn)（CU）,固結(jié)Consolidated,不排水Undrained,不固結(jié)Unconsolidated,不排水Undrained,三種試驗(yàn),

29、,,,,,,,3.不固結(jié)不排水試驗(yàn)（UU）,§5.3 抗剪強(qiáng)度指標(biāo),,,?????,??,?v,軸向應(yīng)力漸進(jìn)增加，體應(yīng)變是體縮，最終二者均趨于穩(wěn)定,1、松砂與正常固結(jié)粘土試驗(yàn)曲線與強(qiáng)度包線,,,,,,?=?’,?,,?f=?f?,,,§5 土的抗剪強(qiáng)度,二.三軸試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo),§5.3 抗剪強(qiáng)度指標(biāo),?????,??,?v,?v??表示體縮?v?0表示體脹(剪脹),應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系軟化，體應(yīng)變剪脹,,,,峰值

30、強(qiáng)度,,殘余強(qiáng)度,2、密砂與超固結(jié)粘土試驗(yàn)曲線與強(qiáng)度包線,,,,,,?,?,,,,,,,,,峰值強(qiáng)度,殘余強(qiáng)度,?f?,密砂強(qiáng)度包線,密砂應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線,§5 土的抗剪強(qiáng)度,二.三軸試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo),§5.3 抗剪強(qiáng)度指標(biāo),?v??表示體縮?v?0表示體脹(剪脹),超固結(jié)粘土強(qiáng)度包線,超固結(jié)粘土應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線,2、密砂與超固結(jié)土試驗(yàn)曲線與強(qiáng)度包線,§5 土的抗剪強(qiáng)度,二.三軸試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo),應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系軟化

31、，體應(yīng)變剪脹,c≠0,§5.3 抗剪強(qiáng)度指標(biāo),,,,,,,cu = qu/2,cu,qu = ??,?,?,,3、無(wú)側(cè)限壓縮試驗(yàn)：?3 =0的不排水試驗(yàn),§5 土的抗剪強(qiáng)度,二.三軸試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo),§5.3 抗剪強(qiáng)度指標(biāo),一. 總應(yīng)力指標(biāo)與有效應(yīng)力指標(biāo) 二. 三軸試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo) 三. 直剪試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo) 四. 土的強(qiáng)度指標(biāo)的工程應(yīng)用,§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.3 抗剪強(qiáng)度指標(biāo),§

32、;5 土的抗剪強(qiáng)度,三. 直剪試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo),1. 慢剪施加正應(yīng)力-充分固結(jié)慢慢施加剪應(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3. 快剪施加正應(yīng)力后立即剪切3-5分鐘內(nèi)剪切破壞,§5.3 抗剪強(qiáng)度指標(biāo),強(qiáng)度指標(biāo),對(duì)于砂土，三種試驗(yàn)結(jié)果都接近于c? ?? 對(duì)于粘性土，慢剪(Slowly: s) ：cs?c? ?s???;

33、 由于摩擦和中主應(yīng)力使其強(qiáng)度指標(biāo)稍大 0.9cs?c?, 0.9?s???固結(jié)快剪（Consolidated Quickly : cq） ccq?ccu ?cq??cu 快剪 (Quickly: q) : 對(duì)于 k<10-7 cm/s 粘土 c

34、q?cu ?q??u,§5 土的抗剪強(qiáng)度,三. 直剪試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo),§5.3 抗剪強(qiáng)度指標(biāo),一. 總應(yīng)力指標(biāo)與有效應(yīng)力指標(biāo) 二. 三軸試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo) 三. 直剪試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo) 四. 土的強(qiáng)度指標(biāo)的工程應(yīng)用,§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.3抗剪強(qiáng)度指標(biāo),四. 土的強(qiáng)度指標(biāo)的工程應(yīng)用,§5 土的抗剪強(qiáng)度,有效應(yīng)力指標(biāo)還是總應(yīng)力指標(biāo)？ 三軸試驗(yàn)指標(biāo)還是直剪試驗(yàn)指標(biāo)？ 峰值強(qiáng)度指標(biāo)還是

35、殘余強(qiáng)度指標(biāo)？,§5.3 抗剪強(qiáng)度指標(biāo),,四. 土的強(qiáng)度指標(biāo)的工程應(yīng)用,§5 土的抗剪強(qiáng)度,有效應(yīng)力指標(biāo)與總應(yīng)力指標(biāo)凡是可以確定（測(cè)量、計(jì)算）孔隙水壓力u的情況，都應(yīng)當(dāng)使用有效應(yīng)力指標(biāo)c?，??,§5.3 抗剪強(qiáng)度指標(biāo),四. 土的強(qiáng)度指標(biāo)的工程應(yīng)用,§5 土的抗剪強(qiáng)度,三軸試驗(yàn)指標(biāo)與直剪試驗(yàn)指標(biāo)砂土： c?, ?? 三軸排水試驗(yàn)指標(biāo)與直剪試驗(yàn)指標(biāo)

36、（直剪試驗(yàn)得到的指標(biāo)偏大）粘土： 有效應(yīng)力指標(biāo)：固結(jié)排水、固結(jié)不排水 總應(yīng)力指標(biāo)：三軸固結(jié)不排水、不排水; 直剪固結(jié)快剪、快剪,§5.3 抗剪強(qiáng)度指標(biāo),,,,,,,,,,四. 土的強(qiáng)度指標(biāo)的工程應(yīng)用,§5 土的抗剪強(qiáng)度,峰值強(qiáng)度指標(biāo)與殘余強(qiáng)度指標(biāo) 峰值強(qiáng)度 一般問(wèn)題 殘余強(qiáng)度 古舊滑坡

37、斷層夾泥 大變形問(wèn)題,§5.3抗剪強(qiáng)度指標(biāo),粘土地基上分層慢速施工的填方,穩(wěn)定滲流期的土壩,天然粘土坡或在粘土中的開挖,固結(jié)排水強(qiáng)度指標(biāo)的應(yīng)用實(shí)例ccd ?cd,幾種固結(jié)不排水強(qiáng)度指標(biāo)的應(yīng)用實(shí)例 ccu ?cu,在1層土固結(jié)后，施工2層,庫(kù)水位從1驟降到2,在天然土坡上快速填方,幾種不排水強(qiáng)度指標(biāo)cu 在工程中的應(yīng)用,,,軟土地基上快速施工的填方,土壩快速施工，心墻未固結(jié),粘土地基上快速施

38、工的建筑物,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 U,,,§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.4砂土的振動(dòng)液化,二. 飽和松砂的振動(dòng)液化,1. 液化現(xiàn)象,日本阪神地震引起的路面塌陷,由于液化引起的河道破壞—日本神戶,阪神地震中新干線的傾覆,地基液化引起的儲(chǔ)油罐傾斜—日本神戶,日本阪神地震引起的地面下沉房屋脫離地面,樁基礎(chǔ)（房屋基礎(chǔ)露出地面）,,,§5 土的抗剪強(qiáng)度,§

39、5.4砂土的振動(dòng)液化,2. 液化機(jī)理,振前砂土結(jié)構(gòu),振中顆粒懸浮，有效應(yīng)力為零,振后砂土變密實(shí),§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.4砂土的振動(dòng)液化,2. 液化機(jī)理,§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.4砂土的振動(dòng)液化,2. 液化機(jī)理,§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.4砂土的振動(dòng)液化,2. 液化機(jī)理,,,,,,,,,,,,,,礫類土： 粒徑大于5mm<60%大粒徑顆粒處于懸浮狀態(tài)，細(xì)顆粒的液

40、化導(dǎo)致整體液化。,,,,,,,,§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.4砂土的振動(dòng)液化,2. 液化機(jī)理,在飽和砂土中，由于振動(dòng)引起顆粒的懸浮，超靜孔隙水壓力急劇升高，直到其孔隙水壓力等于總應(yīng)力時(shí)，有效應(yīng)力為零，砂土的強(qiáng)度喪失，砂土呈液體流動(dòng)狀態(tài)，稱為液化現(xiàn)象。,§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.4砂土的振動(dòng)液化,3. 液化定義,4.1 飽和度4.2 組成粉細(xì)砂： d50 =0.07mm- 1.0mm礫類土

41、： 粒徑大于5mm<60%粉土： Ip=（3-10）Il=0.75-1.04.3 狀態(tài)： 相對(duì)密度Dr<50%4.4 結(jié)構(gòu)4.5 其他： 排水條件、應(yīng)力狀態(tài)及歷史、地震特性…….,§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.4砂土的振動(dòng)液化,4. 砂土液化的影響因素,5. 砂土液化的工程防治,加固地基土：換土、加密加固建筑物深基礎(chǔ)與樁基礎(chǔ),§5 土的抗剪強(qiáng)度,§5.4砂土的振動(dòng)液