土抗剪強(qiáng)度史上最全面

1、關(guān)于土的抗剪強(qiáng)度史上最全面第一張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月土的抗剪強(qiáng)度：土體抵抗剪切破壞的極限能力 第二張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月工程實(shí)例地基承載力問題第三張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月工程實(shí)例地基承載力問題1911年動(dòng)工1913年完工谷倉自重20000噸1913年10月17日發(fā)現(xiàn)1小時(shí)內(nèi)豎向沉降達(dá)30.5厘米，結(jié)構(gòu)物向西傾斜，并在24小時(shí)內(nèi)傾倒，谷倉西端下沉7.32米，東端上抬1.52米。原因：地基承載力不夠，超載引發(fā)強(qiáng)度破壞而產(chǎn)生滑動(dòng)。加拿大特朗斯康谷倉第四張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月工程實(shí)例地基承載力問題第五張，PPT共五十八頁，創(chuàng)

2、作于2022年6月工程實(shí)例地基承載力問題近代世界上最嚴(yán)重的建筑物破壞之一1940年水泥倉庫裝載水泥，使粘性土超載，引起地基土剪切破壞而滑動(dòng)。傾斜45度，地基土被擠出達(dá)5.18米，23米外的辦公樓也發(fā)生傾斜。美國紐約某水泥倉庫第六張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月5.1 土的抗剪強(qiáng)度與極限平衡原理5.1.1 庫侖定律1776年，庫侖根據(jù)砂土剪切試驗(yàn)得出f = tan 砂土后來，根據(jù)粘性土剪切試驗(yàn)得出f =c+ tan 粘土c庫侖定律：土的抗剪強(qiáng)度是剪切面上的法向總應(yīng)力 的線性函數(shù) ff第七張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月庫倫公式抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c:土的粘聚力:土的內(nèi)摩擦角(無粘性土

3、：c=0)第八張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 土的抗剪強(qiáng)度一般可分為兩部分：一部分與顆粒間的法向應(yīng)力有關(guān)，通常呈正比例關(guān)系，其本質(zhì)是摩擦力；另一部分是與法向應(yīng)力無關(guān)的土粒之間的粘結(jié)力，通常稱為粘聚力。第九張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月影響因素土的抗剪強(qiáng)度內(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)力土的孔隙比第十張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月表達(dá)方法土的抗剪強(qiáng)度總應(yīng)力法：總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)有效應(yīng)力法：有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)第十一張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 莫爾包線表示材料在不同應(yīng)力作用下達(dá)到極限狀態(tài)時(shí)，滑動(dòng)面上法向應(yīng)力與剪應(yīng)力f 的關(guān)系。

4、莫爾包線f =c+ tan 5.1.2 莫爾-庫倫強(qiáng)度理論第十二張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月土體內(nèi)一點(diǎn)處不同方位的截面上應(yīng)力的集合（剪應(yīng)力和法向應(yīng)力） 331131斜面上的應(yīng)力5.1.3 土中一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)第十三張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月O131/2(1 +3 )2A(, )土中某點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)可用莫爾應(yīng)力圓描述 31莫爾圓可以表示土體中一點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)，莫爾圓圓周上各點(diǎn)的坐標(biāo)就表示該點(diǎn)在相應(yīng)平面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力。第十四張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月應(yīng)力圓與強(qiáng)度線相離： 強(qiáng)度線應(yīng)力圓與強(qiáng)度線相切：應(yīng)力圓與強(qiáng)度線相割：極限應(yīng)力圓f 破壞狀態(tài) 5.1.4 土

5、的極限平衡條件第十五張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月莫爾庫侖破壞準(zhǔn)則31c f2 fAcctg1/2(1 +3 )無粘性土：c=0粘性土：第十六張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月ABDOf極限平衡條件莫爾庫侖破壞準(zhǔn)則極限應(yīng)力圓破壞應(yīng)力圓剪切破壞面第十七張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月粘性土的極限平衡條件1= 3tg2(45+/2)2ctg (45+/2)3= 1tg2(45/2)2ctg (45/2)第十八張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月無粘性土的極限平衡條件1= 3tg2(45+/2)3= 1tg2(45/2)第十九張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年

6、6月 土體處于極限平衡狀態(tài)時(shí)，破壞面與大主應(yīng)力作用面的夾角為 f f2 f31cAcctg1/2(1 +3 )說明：剪破面并不產(chǎn)生于最大剪應(yīng)力面，而與最大剪應(yīng)力面成 / 2的夾角。因此，土的剪切破壞并不是由最大剪應(yīng)力max所控制。 max第二十張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月的方法測定土抗剪強(qiáng)度直接剪切試驗(yàn)三軸壓縮試驗(yàn)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)現(xiàn)場十字板剪切儀5.2 土的剪切試驗(yàn)方法第二十一張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月試驗(yàn)儀器：直剪儀（應(yīng)變控制式，應(yīng)力控制式）5.2.1 直接剪切試驗(yàn)第二十二張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月應(yīng)變控制式直剪儀的試驗(yàn)原理： 對(duì)同一種土至少取

7、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。第二十三張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十四張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月剪切容器與應(yīng)力環(huán)第二十五張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十六張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月第二十七張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月在不同的垂直壓力下進(jìn)行剪切試驗(yàn)，得相應(yīng)的抗剪強(qiáng)度f，繪制f - 曲線，得該土的抗剪強(qiáng)度包線第二十八張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月在法向應(yīng)力作用下，剪應(yīng)力與剪切位移關(guān)系曲線。4mm a b 剪切位移l (0.01mm) 剪應(yīng)力（kP

8、a) 1 2 第二十九張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月快剪固結(jié)快剪慢剪在直剪試驗(yàn)過程中，根據(jù)加荷速率的快慢可將試驗(yàn) 劃分為:第三十張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月直剪試驗(yàn)優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)：儀器構(gòu)造簡單，試樣的制備和安裝方便，易于操作。 缺點(diǎn)： 剪切破壞面固定，且不一定是土樣的最薄弱面。 不能嚴(yán)格控制排水條件，不能量測土樣的孔隙水壓力。 剪切過程中試樣剪切面積逐漸減小，剪切面上的剪應(yīng)力分布不均勻。第三十一張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月一、抗剪強(qiáng)度包線 分別在不同的周圍壓力3作用下進(jìn)行剪切，得到34 個(gè)不同的破壞應(yīng)力圓，繪出各應(yīng)力圓的公切線即為土的抗剪強(qiáng)度包線。 抗剪強(qiáng)度

9、包線 c5.2.2 三軸壓縮試驗(yàn)第三十二張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月二、三軸剪切試驗(yàn)試驗(yàn)儀器： 應(yīng)變控制式三軸儀：壓力室，加壓系統(tǒng)，量測系 統(tǒng)組成 (常用） 應(yīng)力控制式三軸儀第三十三張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月試驗(yàn)步驟: 3 3 3 3 3 32.施加周圍壓力3.施加豎向壓力1.裝樣第三十四張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月三軸壓縮儀第三十五張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月應(yīng)變控制式三軸儀：壓力室加壓系統(tǒng)量測系統(tǒng)軸向加荷系統(tǒng)第三十六張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月加壓和量測系統(tǒng)第三十七張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月三軸試驗(yàn)優(yōu)缺

10、點(diǎn) 優(yōu)點(diǎn)： 能控制排水條件，量測孔隙水壓力。試樣的應(yīng)力分布比較均勻，剪切破壞面為最薄弱面。 缺點(diǎn)： 試驗(yàn)儀器復(fù)雜，操作技術(shù)要求高，試樣制備較復(fù)雜。 試驗(yàn)在2=3的軸對(duì)稱條件下進(jìn)行，與土體實(shí)際受力情況可能不符。 第三十八張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月5.3 不同排水條件時(shí)的剪切試驗(yàn)成果5.3.1 總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)與有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)c 、 為土的有效粘聚力和有效內(nèi)摩擦角，即土的有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo) c 、 為土的總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo) 有效應(yīng)力原理：土的抗剪強(qiáng)度并不是由剪切面上的法向總應(yīng)力決定，而是取決于剪切面上的法向有效應(yīng)力。 第三十九張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 三軸壓縮試驗(yàn)按剪切

11、前的固結(jié)程度和剪切時(shí)的排水條件，可以分為三種試驗(yàn)方法： 1.不固結(jié)不排水試驗(yàn) (UU試驗(yàn)) 2.固結(jié)不排水試驗(yàn) (CU試驗(yàn)) 3.固結(jié)排水試驗(yàn) (CD試驗(yàn))5.3.2 不同排水條件時(shí)的剪切試驗(yàn)方法及成果第四十張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月1.不固結(jié)不排水剪（UU） 三軸試驗(yàn)：施加周圍壓力3、軸向壓力直至剪破的整個(gè)過程都關(guān)閉排水閥門，不允許試樣排水固結(jié)。 3 3 3 3 3 3直剪試驗(yàn)：通過試驗(yàn)加荷的快慢來實(shí)現(xiàn)是否排水。使試樣在35min內(nèi)剪破，稱之為快剪。關(guān)閉排水閥第四十一張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 3 3 3 3 3 3有效應(yīng)力圓總應(yīng)力圓u=0BCcuuAA 3A

12、 1A飽和粘性土在三組3下的不排水剪試驗(yàn)得到A、B、C三個(gè)不同3作用下破壞時(shí)的總應(yīng)力圓，但只能得到一個(gè)有效應(yīng)力圓。試驗(yàn)表明：雖然三個(gè)試樣的周圍壓力3不同，但破壞時(shí)的主應(yīng)力差相等，三個(gè)極限應(yīng)力圓的直徑相等，因而強(qiáng)度包線是一條水平線。第四十二張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月2. 固結(jié)不排水剪（CU） 三軸試驗(yàn)：施加周圍壓力3時(shí)打開排水閥門，試樣完全排水固結(jié)，孔隙水壓力完全消散。然后關(guān)閉排水閥門，再施加軸向壓力增量，使試樣在不排水條件下剪切破壞。 3 3 3 3 3 3直剪試驗(yàn)：剪切前試樣在垂直荷載下充分固結(jié)，剪切時(shí)速率較快，使土樣在剪切過程中不排水，這種剪切方法為稱固結(jié)快剪。打開排水閥關(guān)

13、閉排水閥第四十三張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 3 3 3 3 3 3將總應(yīng)力圓在水平軸上左移uf得到相應(yīng)的有效應(yīng)力圓，按有效應(yīng)力圓強(qiáng)度包線可確定c 、 ccuc cu飽和粘性土在三組3下進(jìn)行固結(jié)不排水剪試驗(yàn)得到A、B、C三個(gè)不同3作用下破壞時(shí)的總應(yīng)力圓，由總應(yīng)力圓強(qiáng)度包線確定固結(jié)不排水剪總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)ccu、 cuABC第四十四張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月3. 固結(jié)排水剪（CD） 三軸試驗(yàn)：試樣在圍壓3作用下排水固結(jié)，再緩慢施加軸向壓力增量，直至剪破，整個(gè)試驗(yàn)過程中打開排水閥門，始終保持試樣的孔隙水壓力為零。 3 3 3 3 3 3直剪試驗(yàn)：試樣在垂直壓力下固結(jié)穩(wěn)定

14、，再以緩慢的速率施加水平剪力，直至剪破，整個(gè)試驗(yàn)過程中盡量使土樣排水，試驗(yàn)方法稱為慢剪。打開排水閥第四十五張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月在整個(gè)排水剪試驗(yàn)過程中，uf 0，總應(yīng)力全部轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力，所以總應(yīng)力圓即是有效應(yīng)力圓，總應(yīng)力強(qiáng)度線即是有效應(yīng)力強(qiáng)度線，強(qiáng)度指標(biāo)為cd、d。cdd總結(jié): 3 3 3 3 3 3對(duì)于同一種土，在不同的排水條件下進(jìn)行試驗(yàn)，總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)完全不同。有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)不隨試驗(yàn)方法的改變而不同，抗剪強(qiáng)度與有效應(yīng)力有唯一的對(duì)應(yīng)關(guān)系。第四十六張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月ququ加壓框架量表量力環(huán)升降螺桿無側(cè)限壓縮儀3=0試樣5.3.3 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度

15、試驗(yàn)第四十七張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月無側(cè)限壓縮儀第四十八張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月0cu無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)qu無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)所得的極限應(yīng)力圓的水平切線就是破壞包線第四十九張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月5.4 地基破壞型式和地基承載力整體剪切破壞局部剪切破壞沖剪破壞5.4.1 地基破壞型式第五十張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 1.整體剪切破壞 整體剪切破壞型式的壓力沉降關(guān)系曲線ps0線性變形階段彈塑性變形階段塑性破壞階段第五十一張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月整體剪切破壞第五十二張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月 2.局部剪切破壞 sp局部剪切破壞型式的壓力沉降關(guān)系曲線0壓力和沉降關(guān)系曲線從一開始就呈現(xiàn)非線性關(guān)系第五十三張，PPT共五十八頁，創(chuàng)作于2022年6月局部剪切破壞第五十四張，PPT共五十八