第5章-土的抗剪强度(视频版).ppt

,第五章,土的抗剪强度,Shear Strength of Soil,c,和是决定土的抗剪强度的两个指标，称为抗剪强度指标,对无粘性土通常认为，粘聚力,C=0,库仑公式,:,土的抗剪强度指标,O,c,S,1,2,3,f1,f2,f3,O,2,1,3,r,p,大主应力：,小主应力,:,圆心：,半径：,zx,z,xz,x,1,(,z,zx,),(,x,xz,),莫尔圆：单元的应力状态,圆上点：一个面上的,与,莫尔圆转角,2,：作用面转角,应力莫尔圆,5.1,概述,5.2,土的抗剪强度理论,5.3,土的抗剪强度试验方法,5.4,土的抗剪强度指标,第五章,土的抗剪强度,Shear Strength of Soil,P,T,土样,下盒,上盒,S,面积,A,O,c,直剪仪,(direct shear test apparatus),1,S,2,3,f1,f2,f3,5.3,土的抗剪强度试验方法,直剪试验,1776,年法国库仑剪切试验,将土样装在有开缝的上下刚性金属盒内，上盒固定，推动下盒，使土样在预定的横截面进行剪切，直至土样破坏,(1),固结慢剪,施加正应力,-,充分固结,剪切速率很慢，,0,u,1,f,1/3,剪胀：,A1/3 (,甚至可能,A0,，,u 0,，,cu,c,cu,与超固结度有关,O,=,1,3,2,3,超固结粘土试验曲线与强度包线,cu,f,c,cu,u,1,f,u,2,f,u,1,f,u,2,f,f,c,5.5,土的抗剪强度指标,CU,试验指标,剪切过程中的超静孔压：,u,=A(,),试验确定的强度指标：,cu,，,c,cu,和 ，,c,正常固结粘土：,cu,c0,5.5,土的抗剪强度指标,CU,试验指标,强度指标：,c,uu,(c,u,),uu,(,u,),试验条件,饱和试样的不排水强度指标,c,u,不排水试验与固结不排水试验,无侧限压缩试验：,3,=0,的不排水试验,不饱和试样的不排水强度,5.5,土的抗剪强度指标,UU,试验指标,试样,围压力,3,阀门,阀门,马达,横梁,量力环,百分表,量水管,孔压,量测,排水阀门关闭，,施加围压,，产生孔隙水压力,u,1,=B,施加,(,1,-,),时，,排水阀门关闭，,量测剪切过程中产生的超静孔隙水压力,u,2,=BA(,),试验条件,5.5,土的抗剪强度指标,UU,试验指标,饱和试样的不排水强度指标,c,u,O,=,1,3,u,=0,f,c,u,2,3,f,c,B=1,u,1,=,u,2,=A(,),试验过程中不排水，试样密度不变，不论周围压力,3,多大，抗剪强度和破坏时的有效应力状态相同,总应力抗剪强度包线水平,u,=0,，,c,u,=(,1,-,3,),f,/2,破坏时不同,3,试验的有效应力莫尔圆相同,u,1,f,u,2,f,有效应力,莫尔圆,总应力,莫尔圆,5.5,土的抗剪强度指标,UU,试验指标,思考题,1,：不排水试验的破裂面的方向？,思考题,2,：,u,=0,是否意味着土体不具有摩擦强度？,思考题,3,：可否由,UU,试验确定有效应力强度指标？,O,=,1,3,u,=0,f,c,u,2,3,f,c,有效应力,莫尔圆,总应力,莫尔圆,5.5,土的抗剪强度指标,UU,试验指标,O,=,cu,f,正常固结粘土层,p1,先期固,结压力,p2,p3,c,u1,c,u2,c,u3,p1,p2,p3,不排水试验与固结不排水试验,固结不排水试验强度包线上的每一点对应于一个具有相同先期固结压力的不排水强度指标,5.5,土的抗剪强度指标,UU,试验指标,无侧限压缩试验,O,=,u,=0,f,c,u,3,=0,q,u,=,3,=,0,的不排水试验,f,=c,u,=q,u,/2,由于土样扰动等的影响，一般稍低于原位不排水强度,5.5,土的抗剪强度指标,UU,试验指标,饱和试样的不排水强度指标,:,u,=0,c,u,饱和,CD,与,CU,强度指标,:,有关联,无侧限压缩试验：,3,=0,是特殊的,UU,试验,5.5,土的抗剪强度指标,UU,试验指标,试验类型,试验方法,强度指标,慢剪,Slow Shear,施加正应力,-,充分固结,慢剪，保证无超静孔压,c,s,，,s,固结快剪,Consolidated Quick Shear,施加正应力,-,充分固结,快剪，在,3-5,分钟内剪切坏,c,cq,，,cq,快剪,Quick Shear,施加正应力后不固结，,立即快剪，,3-5,分钟内剪坏,c,q,，,q,5.5,土的抗剪强度指标,直剪试验强度指标,排水条件不明确，但可以模拟实际工程问题,对于砂土，三种试验结果都接近于,c,对于粘性土，,慢剪：,c,s,c,，,s,，一般强度指标稍大，常乘系数,0.9,固结快剪：,c,cq,c,cu,cq,cu,快剪：,对于,k10,-7,cm/s,的粘土,c,q,c,u,q,u,5.5,土的抗剪强度指标,直剪试验强度指标,有效应力指标还是总应力指标？,三轴试验指标还是直剪试验指标？,峰值强度指标还是残余强度指标？,5.5,土的抗剪强度指标,指标选用,土的强度指标的工程应用,有效应力指标与总应力指标,凡是可以确定（测量、计算）孔隙水压力,u,的情况，都应当使用有效应力指标,c,，,采用总应力指标时，应根据现场土体可能的固结排水情况，选用不同的总应力强度指标,5.5,土的抗剪强度指标,指标选用,三轴试验指标与直剪试验指标,应优先采用三轴试验指标,应按照不同土类和不同的固结排水条件，合理选用直剪试验指标,砂土：,c,三轴,CD,试验与直剪试验（直剪偏大）,粘土：有效应力指标：三轴,CD,或,CU,试验,总应力指标：三轴,CU,、,UU,试验 或直剪,cq,、,q,试验,土的强度指标的工程应用,5.5,土的抗剪强度指标,指标选用,峰值强度指标与残余强度指标,土的强度指标的工程应用,峰值强度：一般问题,残余强度,古旧滑坡,断层夹泥,大变形问题,5.5,土的抗剪强度指标,指标选用,名称,指标,应用,不排水剪,(,快剪,),c,u,、,u,c,q,、,q,软土地基,快速施工,固结不排水剪,(,固结快剪,),c,cu,、,cu,c,cq,、,cq,固结完成后,受突然荷载,固结排水剪,(,慢剪,),c,d,、,d,c,s,、,s,地基透水性强,施工较慢或正常运行期,5.5,土的抗剪强度指标,指标选用,不固结不排水剪（快剪）,c,u,、,u,（,c,q,、,q,）,粘土地基上快速施工的建筑物,软土地基上的快速填方,土坝快速施工，心墙未固结,5.5,土的抗剪强度指标,指标选用,固结不排水剪（固结快剪）,c,cu,、,cu,（,c,cq,、,cq,）,在天然土坡上快速填方,水位骤降,在,1,层固结后，施工,2,层,1,2,5.5,土的抗剪强度指标,指标选用,固结排水剪（慢剪）,c,cd,、,cd,（,c,s,、,s,）,粘土地基上慢速施工的建筑物,粘土地基上的分层慢速填方,稳定渗流期的土坝,5.5,土的抗剪强度指标,指标选用,强度指标的类型,总应力指标与有效应力指标,三轴试验强度指标,直剪试验强度指标,土的强度指标的工程应用,5.5,土的抗剪强度指标,指标选用,Mohrs circle,Vane shear apparatus test,Sliding surface,Unconsolidated undrained test,Laboratory test,Consolidated undrained test,In-situ test,Consolidated drained test,Strain-controlled,Major principle stress,Stress-controlled,Minor principle stress,Triaxial test,Intermediate principle stress,