高等土力学(李广信)3.5-土的排水与不排水强度.pptx

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,#,3.5,土的排水与不排水强度,3.5.1,概述,3.5.2,砂土的排水和不排水强度,3.5.3,粘土的排水与不排水强度,3.5.1,概述,由于颗粒间接触点的面积很小。,图,3,53,土粒的接触,饱和土的有效应力原理：,3.6.1,概述,饱和土的有效应力原理：,有效应力部分产生抗剪强度。,图,3,54,土的,有效应力原理示意图,有效应力原理的适用范围,岩石与混凝土、,非饱和土,有效应力原理不一定适用,某些多孔介质的孔隙与固体可能都是连续的，固体的接触面积不可忽略。,图,3,55,某些多孔介质的孔隙,孔压系数三轴应力状态的孔压系数,A,与,B,一般应力状态的孔压系数,B,、,a,和,c,B,=?,孔隙流体小,0,（饱和）,土骨架,压缩系数大,B,=1,B,=0,图,3,56,孔压系数,B,块石或土,(10,-4,kPa,-1,),n,（,%,）,B,巴斯石灰岩,0.06,15,0.468,滑 石,0.25,30,0.647,密 砂,15,40,0.988,硬粘土,80,42,0.997,软粘土,400,55,0.999,表,不同岩土的孔压系数,B,非饱和粘土的三轴固结不排水试验,CU,S,r,孔压系数,B,饱和度,图,3,78,饱和度与孔压系数,B,对于弹塑性模型，相适应流动规则：,B,=1.0孔压系数,a:,孔压系数,c:,一般应力状态下：,其中,3.5.2,砂土的排水和不排水强度,密砂,松砂,图,3,57,砂土的排水试验,A:CU,D,r,=30%,B:CU,D,r,=44%,图,3,58,不同密度砂土的三轴试验,C:CU,D,r,=47%,D:CD,D,r,=30%,c,=400kPa,图,3,59,松砂土的最大应力差与最大应力比,0,(,(,-,总应力强度,(,峰值）,有效应力强度,最大应力差对应的强度,总应力强度,(,残余）,(,-,1,临水松砂岸坡的流滑：松砂的不排水总应力残余强度只有,3,5,。,图,3,60,水松砂岸坡的流滑（液化）,1,-,3,3.5.3,粘土的排水与不排水强度,1,.,饱和粘土的排水试验,CD,2,.,饱和粘土的三轴固结不排水试验,CU,3,.,固结不排水试验（,CU,）确定的强度指标,4,.,粘土的不固结不排水试验（,UU,）,5,.,排水和不排水强度指标的工程应用,6.,非饱和土的强度与强度理论,1,.,饱和粘土的排水试验,CD,e,正常固结粘土,0,固结压缩试验,固结排水试验强度包线,（过原点）,图,3,61,正常固结粘土的压缩曲线与强度包线,1.,饱和粘土的排水试验,CD,e,超固结粘土,固结压缩试验,固结排水试验强度包线,图,3,62,超固结粘土的压缩曲线与强度包线,2,.,饱和粘土的三轴固结不排水试验,CU,正常固结土减缩正孔压）；超固结土剪胀（负孔压）,图,3,63,粘土的,三轴固结不排水试验,3.,固结不排水试验（,CU,）确定的强度指标,超固结土,正常固结土,超固结土,图,3,64,总应力路径与有效应力路径,超固结,正常固结,p,图,3,65,先期固结压力,p,附近的包线,不固结不排水,(,UU,),：,unconsolidated undrained,固结不排水,(,CU,),：,consolidated undrained,固结排水,(,CD,),：,consolidated drained,4,.,粘土的不固结不排水试验（,UU,）,原状土的不扰动取样过程,图,3,66,正常固结粘土的沉积、,固结与取样过程应力路径,（,1,）,正常固结土的,原位应力状态,v,v,h,u,=0,h,总应力,超静孔隙水压力,有效应力,图,3,67,原位应力状态,放入压力室以前：体积不变,负孔压,u,r,（,2,）取样以后的应力状态,总应力,有效应力,v,=-,u,r,h,=-,u,r,孔压,u,r,0,0,0,图,3,68,原状土取样以后,如果：,c,=,u,c,=,u,r,则：,u,=0,=,c,总应力,c,=,u,c,vc,=,hc,=,c,-,u,r,-,u,c,=-,u,r,有效应力,孔压,u,r,+,u,c,u,c,c,-,u,r,-,u,r,（,3,）施加围压后,图,3,69,施加围压,c,产生超静孔压,u,c,=,c,总应力,vc,=,c,+,-,u,r,-,u,c,u,=,+,u,r,u,hc,=,c,+,u,r,-,u,c,u,=,u,r,u,有效应力,孔压,u,r,+,u,c,u,c,（,4,）剪切过程,图,3,70,施加轴向应力,产生超静孔压,u,总应力,vc,=,c,+,-,u,r,-,u,c,u,f,=,+,u,r,u,f,=,1f,hc,=,c,+,u,r,-,u,c,u,f,=,u,r,u,f,=,3f,有效应力,孔压,u,r,+,u,c,u,f,c,f,（,5,）试样破坏时情况,图,3,71,试样破坏时的应力状态,u,f,饱和土的不排水包线是一条水平线，其斜率,uu,u,=0,。,图,3,72 UU,的,强度包线,非饱和粘土的三轴不排水试验强度包线,图,3,73,非饱和粘土,UU,的强度包线,5,.,排水和不排水强度指标的工程应用（,1,）有效应力强度指标,(,CD,),对于砂土，在一般加载的速率下，用有效应力强度指标进行分析,CD,。,对于粘性土，如果在计算中，超静孔压已经全部消散,(,加载很慢），或者土中的孔隙水压力可以准确地确定，也可以用有效应力强度指标。,有效应力强度指标可以通过排水试验或者,CU+,孔压量测来确定。,（,2,）固结不排水（,CU,）强度指标,在一定的围压下固结已经完成，很快施加剪应力，不能排水。,CU,指标,:,软粘土上（,1,）部分完成很长时间,(,2,),部分快速施工的填方工程,图,3,74,软粘土上分期填筑的土方工程,水位骤降（土坝厚心墙）,图,3,75,土坝水位,骤降,图,3,76,天然土坡上快速填方,（,3,）不排水（,UU,）强度指标,在原来的应力状态上，施加围压,和剪应力,时，都不会排水，存在超静孔压。,(c),粘土地基上，快速施工的建筑物,(a),在软粘土地基上快速施工的填方,(b),土坝快速施工,竣工后,心墙未固结,图,3,77,UU,强度指标的应用,土质,排水条件,施工速度,考虑的工况,根据对工程情况的了解，经验判断,选择指标要考虑一下因素：,6,.,非饱和土的排水强度,Bishop,非饱和土的有效应力原理及强度准则：,其中,是一个与土的饱和度有关的参数，一般不易确定。,弗雷德伦德（,D.G.Fredlund,）非饱和土的强度准则,可见,：,tg,=,tg,，,同样不易确定。,图,3,79,非饱和土的强度包线,s=u,a,-u,w,S,r,/,%,100,0,不是常数,非饱和土的土水特征曲线,图,3,80,土水特征曲线,