土力學(xué)教學(xué)土的抗剪強(qiáng)

1、邊坡邊坡 滑裂面滑裂面 加拿大特朗斯康谷倉地基整體破壞 地基地基 p 滑裂面滑裂面 各種類型的滑坡各種類型的滑坡 崩塌崩塌 平移滑動平移滑動 旋轉(zhuǎn)滑動旋轉(zhuǎn)滑動 流滑流滑 滑裂面滑裂面 錨固破壞錨固破壞 整體滑動整體滑動 底部破壞底部破壞 土體下沉土體下沉 墻體折斷墻體折斷 擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞擋土支護(hù)結(jié)構(gòu)的破壞 地基的破壞地基的破壞 地基地基 P 滑裂面滑裂面 噴砂遺井噴砂遺井 松砂層松砂層 地下水位地下水位 地震荷載地震荷載 建筑物建筑物 噴噴 砂砂 地面下沉地面下沉 噴砂噴砂 遺井遺井 排出的剩排出的剩 余孔隙水余孔隙水 地震前地震前 液化時(shí)液化時(shí) 液化后液化后 n 建筑物地基的液化建筑物地

2、基的液化 F 土壓力土壓力 F 邊坡穩(wěn)定性邊坡穩(wěn)定性 F 地基承載力地基承載力 F 振動液化特性振動液化特性 n 擋土結(jié)構(gòu)物破壞擋土結(jié)構(gòu)物破壞 n 各種類型的滑坡各種類型的滑坡 n 地基的破壞地基的破壞 n 砂土的液化砂土的液化 核心問題核心問題:土體的強(qiáng)度理論土體的強(qiáng)度理論 6.1 概概 述述 Section 1 Introduction 1.1.土體的破壞形式土體的破壞形式剪切破壞剪切破壞 Failure mode of soils shear failure（圖（圖6-1） Ts= A Tf=f A 2.2.土的土的抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度 Shear strength of soils 土體破

3、壞時(shí)其破壞面上能夠土體破壞時(shí)其破壞面上能夠 承受的最大剪應(yīng)力承受的最大剪應(yīng)力 圖6-2，6-3 3.3.水工建筑物中常見的土體和地基的失穩(wěn)形式水工建筑物中常見的土體和地基的失穩(wěn)形式 （圖（圖6-2 ） Common stability loss mode of soil and foundation in hydraulic structures 4.4.土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系本構(gòu)關(guān)系本構(gòu)關(guān)系 Relationship between stress and strain Constitutive relationship（圖（圖6-3） 6.2 莫爾一庫倫強(qiáng)度理論莫爾一庫倫強(qiáng)度理論

4、Section 2 Mohr-Coulomb strength theory 6.2.1 土的抗剪強(qiáng)度定律（土的抗剪強(qiáng)度定律（Law of shear strength） 1.1.庫倫抗剪強(qiáng)度公式庫倫抗剪強(qiáng)度公式 (Coulomb shear strength formula) （1）砂土）砂土 f tg （2）粘性土）粘性土 f tg + c 式中，式中，c 為粘聚力為粘聚力 (Cohesion) 為內(nèi)摩擦角為內(nèi)摩擦角 (Angle of internal friction) 2.2.有效應(yīng)力形式有效應(yīng)力形式 (Effective stress form) （1）砂土）砂土 f tg （2）

5、粘性土）粘性土 f tg + c (6-1) (6-2) (6-3) 法國軍事工程師，在摩法國軍事工程師，在摩 擦、電磁方面做出了奠擦、電磁方面做出了奠 基性的貢獻(xiàn)?；缘呢暙I(xiàn)。17731773年發(fā)年發(fā) 表了關(guān)于土壓力方面論表了關(guān)于土壓力方面論 文，成為土壓力的經(jīng)典文，成為土壓力的經(jīng)典 理論理論 庫侖 （C. A. Coulomb） (1736-1806) 6.2.2莫爾莫爾庫倫強(qiáng)度理論庫倫強(qiáng)度理論 Mohr-Coulomb strength theory 1.1.莫爾應(yīng)力圓與庫倫強(qiáng)度包線莫爾應(yīng)力圓與庫倫強(qiáng)度包線（圖（圖6-4） Mohr stress circle and Coulomb s

6、trength envelope (6-4)sin)( 2 1 cos)( 2 1 3131 c 2.2.中主應(yīng)力中主應(yīng)力2 2 對強(qiáng)度的影響對強(qiáng)度的影響 Effect of intermediate principal stress on strength 對排水剪幾乎無影響，但對不排水剪有較大的影響對排水剪幾乎無影響，但對不排水剪有較大的影響 Nearly no effect for CD test, but has effect for UU test 粘性土粘聚力的存在是客觀的。在正常固結(jié)情粘性土粘聚力的存在是客觀的。在正常固結(jié)情 況下，粘聚力況下，粘聚力c c隨隨 增加而增加，從而使

7、其增加而增加，從而使其隱含隱含 在摩擦強(qiáng)度之內(nèi)在摩擦強(qiáng)度之內(nèi) c c和和 在物理意義上并不嚴(yán)格在物理意義上并不嚴(yán)格“真實(shí)真實(shí)”地反映粘地反映粘 聚和摩擦兩個(gè)抗剪強(qiáng)度分量，而通常是聚和摩擦兩個(gè)抗剪強(qiáng)度分量，而通常是“你中你中 有我，我中有你有我，我中有你”，從而，從而失去其物理意義，變失去其物理意義，變 成僅為計(jì)算參數(shù)的含義成僅為計(jì)算參數(shù)的含義 思考題：思考題： c=0是否意味著正常固結(jié)粘土無粘聚力是否意味著正常固結(jié)粘土無粘聚力? 6.3 一點(diǎn)的極限平衡條件一點(diǎn)的極限平衡條件 Section 3 Limit equilibrium condition at random point 6.3.1

8、土體中一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)（圖土體中一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)（圖6-5） Stress state at random point in soil 1.1.任一截面上的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力任一截面上的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力 Normal stress and shear stress on random section 2.2.用莫爾應(yīng)力圓表示（圖用莫爾應(yīng)力圓表示（圖6-66-6） Stress state denoted by Mohr stress circle (6-5) 2sin)( 2 1 2cos)( 2 1 )( 2 1 31 3131 (6-5) Limit equilibrium condition

9、1. 土體中某點(diǎn)的強(qiáng)度狀態(tài)土體中某點(diǎn)的強(qiáng)度狀態(tài) (圖圖6-7) Strength state at random point in soil （1） f ，土體已剪壞，土體已剪壞相割相割 (Secant) （3） f ，土體處于極限平衡狀態(tài)，土體處于極限平衡狀態(tài) 相切相切 (Tangent) 2. 極限平衡狀態(tài)的條件式極限平衡狀態(tài)的條件式 Conditional expression of limit equilibrium state f c + tg (6-6) 極限平衡條件極限平衡條件 應(yīng)力莫爾圓與強(qiáng)度包線應(yīng)力莫爾圓與強(qiáng)度包線 f 強(qiáng)度包線以下：強(qiáng)度包線以下：任何一個(gè)面任何一個(gè)面 上的一

10、對應(yīng)力上的一對應(yīng)力 與與 都沒有達(dá)都沒有達(dá) 到破壞包線，不破壞到破壞包線，不破壞 與破壞包線相切：與破壞包線相切：有一個(gè)面有一個(gè)面 上的應(yīng)力達(dá)到破壞上的應(yīng)力達(dá)到破壞 與破壞包線相交：與破壞包線相交：有一些平有一些平 面上的應(yīng)力超過強(qiáng)度面上的應(yīng)力超過強(qiáng)度 不可能發(fā)生不可能發(fā)生 O c f=c+ tg 1 3 莫爾莫爾-庫侖強(qiáng)度理論的破壞準(zhǔn)則庫侖強(qiáng)度理論的破壞準(zhǔn)則 ctgc2 2)(ctgc 2)( sin 31 31 31 31 ) 2 45(tgc2) 2 45(tg2 13 ) 2 45(tgc2) 2 45(tg 2 31 2 ctgc 31 2 31 n 土的極限平衡條件：土的極限平衡條

11、件： 處于極限平衡狀態(tài)時(shí)，處于極限平衡狀態(tài)時(shí)， 1和和 3之間應(yīng)滿足的關(guān)系之間應(yīng)滿足的關(guān)系 ) 2 45(tg 2 13 ) 2 45(tg 2 31 無粘性土無粘性土 3. 極限平衡條件的主應(yīng)力表達(dá)式極限平衡條件的主應(yīng)力表達(dá)式（圖（圖6-8） Principal stress expressions of limit equilibrium 由幾何關(guān)系，得由幾何關(guān)系，得 (6-7) (6-8) oaoo ab ao ab sin ctgcoo ctgc ctgc 2 2 2 sin 31 31 31 31 cos2sin)( 3131 c sin1 cos 2 sin1 sin1 31 c

12、圖6-8 13 2 tan f c 13 ctg 2 c 對無粘性土對無粘性土 (For cohesionless soil) 破壞角破壞角 (Failure angle) (6-15) (6-11) (6-12) (6-13) (6-14) 31 31 sin sin1 sin1 3 1 ) 2 45( 2 31 tg ) 2 45( 2 13 tg 2 45)90( 2 1 f (6-9) (6-10) ) 2 45(2) 2 45( 2 31 tgctg ) 2 45(2) 2 45( 2 13 tgctg f 線線 Kf 線線 由兩線方程比較，得由兩線方程比較，得 (6-16) cos

13、sin 22 3131 c ff f ctgd tg 2 2 31 31 ff dtg 22 3131 sin f tg cos cd f 4.4. Kf 線與線與f 線的關(guān)系線的關(guān)系 (圖圖6-9) Application of limit equilibrium condition （1）利用內(nèi)摩擦角）利用內(nèi)摩擦角 (Angle of internal friction)， 由式（由式（6-7）或（）或（6-11），得），得 ，則土體破壞，則土體破壞 （2）利用大主應(yīng)力）利用大主應(yīng)力 (Maximum principal stress) 1 1， 即式即式（6-9）或（）或（6-13） ，

14、則土體破壞，則土體破壞 （3）利用小主應(yīng)力）利用小主應(yīng)力 (Minimum principal stress) 3 3 ， ， 即式即式（6-10）或（）或（6-14） ，則土體破壞，則土體破壞 極限平衡條件的應(yīng)用極限平衡條件的應(yīng)用 ctgc mm mm m 2 sin 31 311 m m11 m33 6.4 土的剪切試驗(yàn)土的剪切試驗(yàn) Section 4 Shear test of soil 6.4.1 直接剪切試驗(yàn)直接剪切試驗(yàn) (Direct shear test) 1.1.直剪儀直剪儀 (Direct shear apparatus) (圖圖6-11) 2.2.試驗(yàn)步驟試驗(yàn)步驟 (Tes

15、t procedure) (圖圖6-12) 上盒上盒 下盒下盒 P S T A 1 S 2 3 直剪試驗(yàn)的類型直剪試驗(yàn)的類型 (1) (1) 固結(jié)慢剪固結(jié)慢剪 施加正應(yīng)力施加正應(yīng)力- -充分固結(jié)充分固結(jié) 剪切速率很慢，剪切速率很慢，0.02mm/0.02mm/分，分， 以保證無超靜孔壓以保證無超靜孔壓 (2) (2) 固結(jié)快剪固結(jié)快剪 施加正應(yīng)力施加正應(yīng)力- -充分固結(jié)充分固結(jié) 在在3-53-5分鐘內(nèi)剪切破壞分鐘內(nèi)剪切破壞 (3) (3) 快剪快剪 施加正應(yīng)力后立即剪切施加正應(yīng)力后立即剪切 3-5 3-5分鐘內(nèi)剪切破壞分鐘內(nèi)剪切破壞 通過控制通過控制 剪切速率剪切速率 近似模擬近似模擬 排水條

16、件排水條件 3.3.試驗(yàn)成果試驗(yàn)成果 (Test results) (圖圖6-13) 4.4.直剪儀的優(yōu)缺點(diǎn)直剪儀的優(yōu)缺點(diǎn) Merit and demerit of direct shear apparatus S 1 2 3 O c f1 f2 f3 S O 當(dāng)當(dāng) 采用總應(yīng)力時(shí)，稱為采用總應(yīng)力時(shí)，稱為總應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)總應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo) 當(dāng)當(dāng) 采用有效應(yīng)力時(shí)，稱為采用有效應(yīng)力時(shí)，稱為有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo) 5.5.直剪試驗(yàn)分類直剪試驗(yàn)分類 (Classification of direct shear test) （1）快剪）快剪 (Quick direct shear t

17、est) (q) （2）固結(jié)快剪）固結(jié)快剪(Consolidated quick direct shear test) (cq) （3）慢剪）慢剪 (Consolidated slow direct shear test) (s) 6.6.應(yīng)力歷史對抗剪強(qiáng)度的影響應(yīng)力歷史對抗剪強(qiáng)度的影響（圖（圖6-14） （1）正常固結(jié)粘土：）正常固結(jié)粘土： qcqs （2）超固結(jié)粘土：）超固結(jié)粘土： qs 6.4.2 三軸剪切試驗(yàn)三軸剪切試驗(yàn) (Triaxial shear test) 1.1.三軸剪切儀三軸剪切儀 Triaxial shear apparatus (圖圖6-15) (6-17) (6-18

18、) 試樣試樣 壓力室壓力室 壓力水壓力水 排水管排水管 閥門閥門 軸向加壓桿軸向加壓桿 有機(jī)玻璃罩有機(jī)玻璃罩 橡皮膜橡皮膜 透水石透水石 頂帽頂帽 量測體變或孔壓量測體變或孔壓 三軸試驗(yàn)三軸試驗(yàn) 試樣試樣 圍壓圍壓 力力 3 閥門閥門 始終打開始終打開 閥門閥門 馬達(dá)馬達(dá) 橫梁橫梁 量力環(huán)量力環(huán) 百分表百分表 量水管量水管 2.2.試驗(yàn)原理試驗(yàn)原理 (test principle)（圖圖6-16） 3.3.三軸剪切試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn)三軸剪切試驗(yàn)的優(yōu)點(diǎn) Merit of the triaxial shear test 4.4.試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法 (Test principle)（圖圖6-16） b=0，壓

19、縮試驗(yàn)，壓縮試驗(yàn) b=1.0，伸長試驗(yàn)，伸長試驗(yàn) 31 32 b 3 3 3 3 q 3 3 3 q Determination of strength parameters （1）在不同的圍壓下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線上求得破壞應(yīng)力）在不同的圍壓下的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系曲線上求得破壞應(yīng)力 （2）作）作34個(gè)試樣的破壞莫爾圓個(gè)試樣的破壞莫爾圓 （3）作所有圓的公切線，得到）作所有圓的公切線，得到c、值值 5.5.強(qiáng)度參數(shù)的確定強(qiáng)度參數(shù)的確定 (圖圖6-17) 3 3 3 qf1 qf2 qf3 q(kPa) ea (%) O p O q(kPa) 當(dāng)當(dāng) 采用總應(yīng)力時(shí)，稱為采用總應(yīng)力時(shí)，稱為總應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)

20、總應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo) 當(dāng)當(dāng) 采用有效應(yīng)力時(shí)，稱為采用有效應(yīng)力時(shí)，稱為有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo)有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo) （1）不固結(jié)不排水試驗(yàn)）不固結(jié)不排水試驗(yàn) (UU) (圖圖6-18) Unconsolidated undrained triaxial test 6.6.三軸試驗(yàn)分類三軸試驗(yàn)分類 (Classification of triaxial shear test) （2）固結(jié)不排水試驗(yàn)）固結(jié)不排水試驗(yàn) (CU) (圖圖6-19) Consolidated undrained triaxial test （3）固結(jié)排水試驗(yàn)）固結(jié)排水試驗(yàn) (CD) (圖圖6-20) Consolidated d

21、rained triaxial test 試驗(yàn)過程中，孔隙水壓力試驗(yàn)過程中，孔隙水壓力 u 及含水量及含水量 w 變化情況見變化情況見P136表表6-1 7.7.三軸試驗(yàn)中的孔隙壓力系數(shù)三軸試驗(yàn)中的孔隙壓力系數(shù)A A和和B B Pore water pressure coefficient A and B in triaxial test （1 1）孔隙水壓力的表達(dá)式）孔隙水壓力的表達(dá)式 1.0 飽和土飽和土 B = 01.0 非飽和土非飽和土 0 干土干土 （2 2）飽和土孔隙水壓力的表達(dá)式）飽和土孔隙水壓力的表達(dá)式 Expression of pore water pressure for

22、 saturated soil A1/3 剪縮性土剪縮性土 A1/3 F密砂或超固結(jié)粘土：密砂或超固結(jié)粘土： 剪脹剪脹 A1/3 p O q p0= 3 A=0 (u=0) 飽和土固結(jié)排水試驗(yàn)飽和土固結(jié)排水試驗(yàn) A圓礫圓礫（P145表表6-5） Particle shape 2.2.級配級配( (Grading) )良好的良好的 均勻的均勻的 3.3.礦物成份礦物成份含云母含云母較小較小 Mineral component 土的孔隙比及剪脹性土的孔隙比及剪脹性 Void ratio and shear dilation of soil 1.1.e0對對的影響的影響隨隨e0的減小而增大的減小而增

23、大 2.2.砂土在剪切過程中體積和強(qiáng)度的變化砂土在剪切過程中體積和強(qiáng)度的變化（圖圖6-39） （1）體積）體積 (Volume) 剪縮和剪脹剪縮和剪脹 Shear contraction and shear dilation （2） 應(yīng)力應(yīng)力 (Stress) 硬化和軟化硬化和軟化 (Hardening and softening) （3）剪脹性（）剪脹性（Shear dilatancy） 3.3.臨界孔隙比臨界孔隙比ek隨圍壓的增大而減小隨圍壓的增大而減小 Critical void ratiodecrease with the increasing of confining pressur

24、e （1）e ek ，松散，松散 (Loose)，剪縮，剪縮 (Shear contraction) （2）e cu uu 密度密度有效應(yīng)力有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度唯一對應(yīng)抗剪強(qiáng)度唯一對應(yīng) 6.7.3 非飽和土的抗剪強(qiáng)度（非飽和土的抗剪強(qiáng)度（自學(xué)自學(xué)） 圖圖6-43 6.8 土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的選用土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的選用 Section 8 Selection of shear strength parameters 1.1.直剪和三軸試驗(yàn)的六種方法直剪和三軸試驗(yàn)的六種方法 (P149表表6-7) Six methods of direct shear and triaxial shear test 2

25、.2.抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的選擇依據(jù)抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的選擇依據(jù) Choice basis of shear strength parameters （1）土的性質(zhì)）土的性質(zhì) (Soil properties) （2）地質(zhì)條件）地質(zhì)條件 (Geological conditions) （3）工程的具體情況（建筑物等級、建筑物場地、施工快慢等）工程的具體情況（建筑物等級、建筑物場地、施工快慢等） Detail cases of project (Structure grade, construction field, construction speed, etc.) 抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的類型抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的類型 F

26、峰值強(qiáng)度與殘余強(qiáng)峰值強(qiáng)度與殘余強(qiáng) 度指標(biāo)度指標(biāo) F總應(yīng)力強(qiáng)度與有效總應(yīng)力強(qiáng)度與有效 應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo) F直剪強(qiáng)度與三軸試直剪強(qiáng)度與三軸試 驗(yàn)指標(biāo)驗(yàn)指標(biāo) n 三種強(qiáng)度指標(biāo)：三種強(qiáng)度指標(biāo)： 根據(jù)應(yīng)力變根據(jù)應(yīng)力變 形特性分形特性分 根據(jù)應(yīng)力分根據(jù)應(yīng)力分 析方法分析方法分 根據(jù)試驗(yàn)方根據(jù)試驗(yàn)方 法分法分 n 峰值強(qiáng)度峰值強(qiáng)度 殘余強(qiáng)度指標(biāo)殘余強(qiáng)度指標(biāo) 直剪和三軸試驗(yàn)中應(yīng)變軟化時(shí)直剪和三軸試驗(yàn)中應(yīng)變軟化時(shí): : f f 峰值強(qiáng)度指標(biāo)峰值強(qiáng)度指標(biāo) r r 殘余強(qiáng)度指標(biāo)殘余強(qiáng)度指標(biāo) F大變形完全破壞了土的結(jié)大變形完全破壞了土的結(jié) 構(gòu)強(qiáng)度和咬合作用，殘余構(gòu)強(qiáng)度和咬合作用，殘余 強(qiáng)度破壞包線通過原點(diǎn)，強(qiáng)

27、度破壞包線通過原點(diǎn)， 其內(nèi)摩擦角其內(nèi)摩擦角 r只決定于土只決定于土 的礦物成分，與其所受的的礦物成分，與其所受的 應(yīng)力歷史等因素?zé)o關(guān)應(yīng)力歷史等因素?zé)o關(guān) q= () f r qf qr 總應(yīng)力指標(biāo)與有效應(yīng)力指標(biāo)總應(yīng)力指標(biāo)與有效應(yīng)力指標(biāo) u抗剪強(qiáng)度的有效應(yīng)力指抗剪強(qiáng)度的有效應(yīng)力指 標(biāo)標(biāo)c ， u c + tg = -u 符合土的破壞的機(jī)理，符合土的破壞的機(jī)理， 但有時(shí)孔隙水壓力但有時(shí)孔隙水壓力u 無法確定無法確定 u抗剪強(qiáng)度的總應(yīng)力指抗剪強(qiáng)度的總應(yīng)力指 標(biāo)標(biāo)c， u c+ tg u是一種是一種“全額生產(chǎn)率全額生產(chǎn)率 ”的概念，因的概念，因u不能產(chǎn)不能產(chǎn) 生抗剪強(qiáng)度，不符合生抗剪強(qiáng)度，不符合 強(qiáng)度機(jī)

28、理。在無法確強(qiáng)度機(jī)理。在無法確 定定u時(shí)便于應(yīng)用，但要時(shí)便于應(yīng)用，但要 符合工程條件符合工程條件 抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度 u 抗剪強(qiáng)度的總應(yīng)力指標(biāo)抗剪強(qiáng)度的總應(yīng)力指標(biāo) c tg 我叫我叫 u郭郭 處士，充處士，充 數(shù)而已！數(shù)而已！ F在難以確定孔隙水在難以確定孔隙水 壓力的情況下使用壓力的情況下使用 F注意正確使用的方注意正確使用的方 法：確定法：確定c c， 的的 試驗(yàn)中，應(yīng)能大致試驗(yàn)中，應(yīng)能大致 模擬工程現(xiàn)場孔隙模擬工程現(xiàn)場孔隙 水壓力的特性水壓力的特性 正常固結(jié)土的有效和總應(yīng)力指標(biāo)正常固結(jié)土的有效和總應(yīng)力指標(biāo) F思考題思考題1：實(shí)際破裂面的方向？實(shí)際破裂面的方向？ F思考題思考題2：如果破壞時(shí)

29、孔隙水壓力如果破壞時(shí)孔隙水壓力u(負(fù)孔壓負(fù)孔壓)，有效應(yīng)力，有效應(yīng)力 莫爾圓在總應(yīng)力莫爾圓哪邊？莫爾圓在總應(yīng)力莫爾圓哪邊？ ？還還是是？是是 2 45 2 45 O 11 uf 有效應(yīng)有效應(yīng) 力力 f p p O q q p0= 3 總應(yīng)力總應(yīng)力 Kf線線 uf 有效應(yīng)有效應(yīng) 力力K f線線 總應(yīng)力總應(yīng)力 f 超固結(jié)粘土的有效應(yīng)力超固結(jié)粘土的有效應(yīng)力 與總應(yīng)力指標(biāo)與總應(yīng)力指標(biāo) u2f0u1f0 有效應(yīng)有效應(yīng) 力力K f線線 u1f0 u0 試驗(yàn)類型試驗(yàn)類型試驗(yàn)方法試驗(yàn)方法強(qiáng)度指標(biāo)強(qiáng)度指標(biāo) 慢剪慢剪 Slow Shear 施加正應(yīng)力施加正應(yīng)力-充分固結(jié)充分固結(jié) 慢剪，保證無超靜孔壓慢剪，保證無超

30、靜孔壓 cs， s 固結(jié)快剪固結(jié)快剪 Consolidated Quick Shear 施加正應(yīng)力施加正應(yīng)力-充分固結(jié)充分固結(jié) 快剪，在快剪，在3-5分鐘內(nèi)剪切壞分鐘內(nèi)剪切壞 ccq， cq 快剪快剪 Quick Shear 施加正應(yīng)力后不固結(jié)，施加正應(yīng)力后不固結(jié)， 立即快剪，立即快剪，3-5分鐘內(nèi)剪壞分鐘內(nèi)剪壞 cq， q 直剪試驗(yàn)類型和強(qiáng)度指標(biāo)直剪試驗(yàn)類型和強(qiáng)度指標(biāo) n 試驗(yàn)類型與強(qiáng)度指標(biāo)試驗(yàn)類型與強(qiáng)度指標(biāo) 常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn)常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn) 類型類型 施加施加 3 3 施加施加 1 1- - 3 3 量測量測強(qiáng)度指標(biāo)強(qiáng)度指標(biāo) 固結(jié)排水固結(jié)排水 CD 固結(jié)固結(jié)排水排水體變體變 cd, d =

31、(c , ) 固結(jié)不排水固結(jié)不排水 CU 固結(jié)固結(jié)不排水不排水 孔隙水壓孔隙水壓 力力 ccu, cu c , 不固結(jié)不排水不固結(jié)不排水 UU 不固結(jié)不固結(jié)不排水不排水 孔隙水壓孔隙水壓 力力 cu, u n 試驗(yàn)類型與強(qiáng)度指標(biāo)試驗(yàn)類型與強(qiáng)度指標(biāo) 固結(jié)排水試驗(yàn) n強(qiáng)度指標(biāo)：強(qiáng)度指標(biāo)：c cd d , , d d = c = c , , F試驗(yàn)條件試驗(yàn)條件 F松砂與正常固結(jié)粘土試驗(yàn)曲線與強(qiáng)度包線松砂與正常固結(jié)粘土試驗(yàn)曲線與強(qiáng)度包線 F密砂與超固結(jié)粘土試驗(yàn)曲線與強(qiáng)度包線密砂與超固結(jié)粘土試驗(yàn)曲線與強(qiáng)度包線 F超固結(jié)粘土與正常固結(jié)粘土的強(qiáng)度包線超固結(jié)粘土與正常固結(jié)粘土的強(qiáng)度包線 n 三軸試驗(yàn)指標(biāo)與直剪

32、試驗(yàn)指標(biāo)三軸試驗(yàn)指標(biāo)與直剪試驗(yàn)指標(biāo) F應(yīng)優(yōu)先采用三軸試驗(yàn)指標(biāo)應(yīng)優(yōu)先采用三軸試驗(yàn)指標(biāo) F應(yīng)按照不同土類和不同的固結(jié)排水條件，合理選用應(yīng)按照不同土類和不同的固結(jié)排水條件，合理選用 直剪試驗(yàn)指標(biāo)直剪試驗(yàn)指標(biāo) F砂土：砂土：c , 三軸三軸CD試驗(yàn)與直剪試驗(yàn)（直剪偏大）試驗(yàn)與直剪試驗(yàn)（直剪偏大） F粘土：有效應(yīng)力指標(biāo)：三軸粘土：有效應(yīng)力指標(biāo)：三軸CD或或CU試驗(yàn)試驗(yàn) 總應(yīng)力指標(biāo)：三軸總應(yīng)力指標(biāo)：三軸CU、UU試驗(yàn)試驗(yàn) 或直剪或直剪cq、q試驗(yàn)試驗(yàn) 土的強(qiáng)度指標(biāo)的工程應(yīng)用土的強(qiáng)度指標(biāo)的工程應(yīng)用 n 排水條件不明確，但可以模擬實(shí)際工程問題排水條件不明確，但可以模擬實(shí)際工程問題 直剪試驗(yàn)強(qiáng)度指標(biāo)直剪試驗(yàn)強(qiáng)度

33、指標(biāo) F 對于砂土，三種試驗(yàn)結(jié)果都接近于對于砂土，三種試驗(yàn)結(jié)果都接近于c F 對于粘性土，對于粘性土， 慢剪：慢剪：cs c ， s ， 一般強(qiáng)度指標(biāo)稍大，常乘系數(shù)一般強(qiáng)度指標(biāo)稍大，常乘系數(shù)0.9 固結(jié)快剪：固結(jié)快剪：ccq ccu cqcu 快剪：快剪： 對于對于 k10-7cm/s的粘土的粘土 cq cu qu （4）剪切方法使用的經(jīng)驗(yàn)）剪切方法使用的經(jīng)驗(yàn) Application experience of shear test methods 3.3.強(qiáng)度指標(biāo)的應(yīng)用舉例強(qiáng)度指標(biāo)的應(yīng)用舉例 (P150表表6-8) Application cases of shear strength pa

34、rameters 不固結(jié)不排水剪（快剪）不固結(jié)不排水剪（快剪） c cu u、 u u（c cq q、 q q） 粘土地基上快速粘土地基上快速 施工的建筑物施工的建筑物 軟土地基上的快速填方軟土地基上的快速填方土壩快速施工，心墻未固結(jié)土壩快速施工，心墻未固結(jié) 固結(jié)不排水剪（固結(jié)快剪）固結(jié)不排水剪（固結(jié)快剪） ccu、 cu（ccq、 cq） 在天然土坡在天然土坡 上快速填方上快速填方 水位驟降水位驟降 在在1層固結(jié)后，施工層固結(jié)后，施工2層層 1 2 固結(jié)排水剪（慢剪）固結(jié)排水剪（慢剪） c ccd cd、 、 cd cd（ （c cs s、 s s） 粘土地基上慢速粘土地基上慢速 施工的建筑

35、物施工的建筑物 粘土地基上的分層粘土地基上的分層 慢速填方慢速填方 穩(wěn)定滲流期的土壩穩(wěn)定滲流期的土壩 n 峰值強(qiáng)度指標(biāo)與殘余強(qiáng)度指標(biāo)峰值強(qiáng)度指標(biāo)與殘余強(qiáng)度指標(biāo) 土的強(qiáng)度指標(biāo)的工程應(yīng)用土的強(qiáng)度指標(biāo)的工程應(yīng)用 F 峰值強(qiáng)度峰值強(qiáng)度 ：一般問題：一般問題 F 殘余強(qiáng)度殘余強(qiáng)度 古舊滑坡古舊滑坡 斷層夾泥斷層夾泥 大變形問題大變形問題 土的強(qiáng)度指標(biāo)的工程應(yīng)用土的強(qiáng)度指標(biāo)的工程應(yīng)用 名稱名稱指標(biāo)指標(biāo)應(yīng)用應(yīng)用 不排水剪不排水剪 ( (快剪快剪) ) c cu u、 、 u u c cq q、 、 q q 軟土地基軟土地基 快速施工快速施工 固結(jié)不排水剪固結(jié)不排水剪 ( (固結(jié)快剪固結(jié)快剪) ) c ccu cu、 cucu c ccq cq、 cqcq 固結(jié)完成后固結(jié)完成后 受突然荷載受突然荷載 固結(jié)排水剪固結(jié)排水剪 ( (慢剪慢剪) ) c cd d、 、 d d c cs s、 、 s s 地基透水性強(qiáng)地基透水性強(qiáng) 施工較慢或正常運(yùn)行期施工較慢或正常運(yùn)行期 圖6-2，6-3 3.3.水工建筑物中常見的土體和地基的失穩(wěn)形式水工建筑物中常見的土體和地基的失穩(wěn)形式 （圖（圖6-2 ） Common stability