土的抗剪強度及其工程問題(高大釗)-全文預覽
【正文】 穩(wěn)壓系統(tǒng)中補充給壓力室的水量來測定土樣的體積變形 ， 此時穩(wěn)壓系統(tǒng)具有量測的作用 ， 但對壓力水去除氣泡的要求很高 。 三軸儀設備 三軸儀的主機 ? 三軸剪力儀由主機 、 穩(wěn)壓系統(tǒng)和量測系統(tǒng)三個部分組成 。當土體處于 K0條件時，如圖中的 K0圓，此時的土體處于彈性平衡狀態(tài)，不會發(fā)生破壞。 ， 粘聚力為 20kPa，承受大主應力和小主應力分別為 4 5 0 kPa 和150kPa， 試判斷該土樣是否達到極限平衡狀態(tài) ？ ? 解 已知小主應力 ， 現(xiàn)將其余已知的有關數(shù)據(jù)代入到式 (66)的右側(cè) ， 得小主應力的計算值為： ? 計算結(jié)果可以認為的計算值與已知值相等 ， 所以該土樣處于極限平衡狀態(tài) 。 三軸試驗指標的測定與資料分析 ? 三軸試驗原理 : ? 以材料力學的摩爾圓表示一點的應力狀態(tài)為基礎，以庫侖強度理論為準則。 ? 直剪試驗也不適用于砂土和軟土。實際工程中， 剪切總是沿著最薄弱的方向發(fā)展，而水平方向往往并不是最薄弱的 。試驗砂土時，細小的砂粒嵌進上下盒之間的縫隙中使摩阻力增大，使試驗結(jié)果失真。這是由于低塑性土的滲透系數(shù)比較大，在固結(jié)快剪試驗中孔隙水消散很快，剪切時土的固結(jié)狀態(tài)已接近于慢剪試驗，因此兩者的結(jié)果相近。 慢剪試驗 ? 施加豎向壓力后土樣固結(jié)排水的要求與固結(jié)快剪試驗相同，在固結(jié)終了后以相當慢的速度施加水平剪力，剪切速率控制在小于 /min以使土樣在剪切過程中有充分時間排水和產(chǎn)生體積變形，得到的指標模擬完全排水的工況。 固結(jié)快剪試驗 ? 在土樣上下兩面安置透水石 ， 在施加豎向壓力以后給以充分時間使土樣固結(jié)排水 。 直剪試驗 AT=?ANp =直剪試驗結(jié)果 ?? f = c ＋ p tan? ? 第一級荷載必須大于上覆有效壓力 直剪試驗方法 快剪試驗 ? 在土樣上下兩面安置不透水的銅板或塑料膜，并在施加豎向壓力后立即施加水平剪力進行剪切，而且剪切的速率也很快，一般只 3 ~ 5min 。 ? 對軟土，也可以用原位測試－十字板試驗測定。當土的天然結(jié)構(gòu)被破壞時，原始粘聚力將喪失一些，但會隨著時間而恢復其中的一部分或全部。 ?? = c ＋ p tan? ? 對于 c＝ 0的土，稱為純摩擦材料， 內(nèi)摩阻力 包括土粒之間的 表面摩擦力 和由于土粒之間的聯(lián)鎖作用而產(chǎn)生的 咬合力 。 ? 抗剪強度指標是土體的固有性質(zhì)，是描述土體中的抗剪強度隨法向應力變化規(guī)律的參數(shù)； ? 抗剪強度是在一定的應力條件下，土體滑動面上抵抗滑動的總強度。 ? 這個表達式被稱為庫侖強度準則： ?? ＝ c＋ ptan? ?p=N/A ? 從整個土坡滑動面 A上平均地看： ? 當 T?? A時，土坡不會滑動， ? 當 T?? A時，土坡就失穩(wěn)了， ? 當 T＝ ? A時，稱為極限平衡。摩爾 — 庫侖強度準則是土力學的三大定律之一。 ? 原始粘聚力 主要是由于土粒間水膜受到相鄰土粒之間的電分子引力而形成的，當土被壓密時，土粒間的距離減小，原始粘聚力隨之增大。 ? 對粗粒土應當用大尺寸的儀器或現(xiàn)場大型直剪試驗測定。三軸試驗分為常規(guī)的試驗和特殊的試驗兩類。 ? 由于直剪儀固有的缺點，盡管采取了上述措施，土樣和環(huán)刀之間仍有滲水通道，不能保證土樣處于完全不排水的狀態(tài)，特別是對透水性比較大的土影響更大。固結(jié)快剪試驗得到的指標用 ccq 、 ?cq表示。 ? 曾有文獻報道，對于塑性指數(shù)小于 11的土，固結(jié)快剪試驗的內(nèi)摩擦角與慢剪試驗的內(nèi)摩擦角很接近， 一般只比慢剪試驗的內(nèi)摩擦角小 1? ~ 2? ，但在塑性指數(shù)為 11 ~ 18的土中，兩者的數(shù)值相差很大，一般為 10?左右。對軟土作快剪試驗時，由于豎向荷載對土樣的擠壓作用，軟土側(cè)面擠入縫隙中，既破壞了土的結(jié)構(gòu)，又影響了試驗的結(jié)果。 由于剪切總是發(fā)生在上下盒之間，剪切面人為規(guī)定為水平方向，這與實際工程中發(fā)生在土體內(nèi)的剪切面方向是不一致的。 關于直剪儀的總結(jié) ? 1. 直剪儀存在許多致命的缺陷，國外已經(jīng)被淘汰，但我國還是常規(guī)武器； ? 2. 我國地基設計規(guī)范對直剪儀的態(tài)度，經(jīng)歷了從限制使用條件到企圖完全淘汰的過程，但還沒有具備淘汰的條件； ? 3. 在過渡的時間內(nèi)，正確認識直剪儀的問題，不致發(fā)生濫用是至關重要的； 89設計規(guī)范的限制條件還是合適的 ? 直剪試驗不適用于低塑性土。土樣包在不透水的橡皮膜中，在土樣的底面和頂面都設置了可以控制的排水管道，通過閥門可以改變土樣的排水條件，并可通過管道量測土樣頂部或內(nèi)部的孔隙水壓力 。 摩爾圓 土體中一點的應力狀態(tài) 主應力的 概念 當截面的方向變化時，截面上應力狀態(tài)的變化 摩爾－庫侖 強度包線 ? 破壞圓是破壞時的應力圓 ? 破壞圓的公切線即為強度包線 ?
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