土的抗剪強度及其工程問題(高大釗)(編輯修改稿)
2024-10-08 20:44 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 粘聚力為 20kPa， 承受大主應力和小主應力分別為 450kPa和 150kPa ? 如果用圖解法，則同樣會得到摩爾應力圓與抗剪強度線相切的結(jié)果。 關(guān)于摩爾圓的幾個概念 ? 1. ?1＝ ?3時，摩爾圓為一個點； ? 2. 在 ?1逐漸增大的過程中，達到破壞以前，土體都處于彈性狀態(tài)； ? 3. K0圓處于彈性狀態(tài)。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。 ? 4. 從 K0圓到破壞圓的過程，就是土體剪切破壞的發(fā)生過程，是從彈性狀態(tài)向塑性狀態(tài)發(fā)展的過程。在破壞圓上，有兩個特征點，一個的最大剪應力，將每個破壞圓是的最大剪應力點連成 Kf線， Kf線不是強度包線。 ? 5. 一系列破壞圓的公切線才是摩爾強度包線，摩爾強度包線的參數(shù)才是抗剪強度指標。 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 。 ? 主機包括壓力室 、 周圍壓力系統(tǒng)和軸向加壓設備 。 圓柱形的土樣用橡皮膜包裹密封后置于壓力室內(nèi) ， 由周圍壓力系統(tǒng)通過壓力水對土樣施加周圍壓力 ?3， 由軸向加壓設備通過量力環(huán) 、 活塞桿對土樣施加軸向的偏應力 （ ?1?3） ，在忽略土樣帽與土樣之間摩擦力的條件下 ， 周圍壓力 ?3即為小主應力 ， 偏應力與周圍壓力之和 ?3 +(?1?3)即為大主應力 ?1 。 ? 穩(wěn)壓系統(tǒng)包括壓力源 、 調(diào)壓筒和壓力表等 ， 用以調(diào)節(jié)和保持周圍壓力的穩(wěn)定 ， 以保證使用結(jié)果的準確性 。 ? 對于剪切時不排水的試驗 ， 采用量測穩(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 。 ? 量測系統(tǒng)用以量測從土樣中排出孔隙水的體積 ， 測定孔隙水壓力的變化以及對土樣施加應力的大小 。 ? 三軸儀的控制系統(tǒng)可以分別控制土樣在周圍壓力和偏應力作用時的排水條件 ， 可以克服直剪儀無法控制排水條件的缺點 ， 因此能夠測定在不同固結(jié)排水條件下的抗剪強度指標 。 三軸試驗方法與分析方法 ? 試驗方法： ? 不固結(jié)不排水剪 ? 固結(jié)不排水剪 ? 固結(jié)排水剪 ? 分析方法： ? 總應力法 ? 有效應力法 三種試驗的方法 試驗方法 施加 周圍壓力 施加 偏差壓力 孔隙水壓力 不固結(jié)不排水剪 UU 關(guān)排水閥門 關(guān)排水閥門 不測孔隙水壓力 固結(jié)不排水剪 CU 開排水閥門 關(guān)排水閥門 測孔隙水壓力 排水剪 CD 開排水閥門 開排水閥門 保持為零 不固結(jié)不排水試驗（ UU試驗） ? 在施加周圍壓力時關(guān)閉排水閥門 ，此時土樣內(nèi)的孔隙水壓力等于周圍壓力 ，隨后也在關(guān)閉排水閥門的條件下施加偏應力 ， 不容許土樣中的孔隙水排出 ， 直至土樣剪切破壞 ， 測定的抗剪強度指標用 cu、 ?u 表示 ， 對飽和土 ?u ?０ 。 飽和土的不固結(jié)不排水試驗 非飽和土的不固結(jié)不排水試驗 固結(jié)不排水試驗（ CU試驗） ? 試驗時先對土樣施加周圍壓力并打開排水閥門 ， 在土樣排水所過程中可以觀察到土樣高度逐步減小和土樣體積的減小 ， 如果同時量測孔隙水壓力則可觀察到孔隙水壓力逐步消散 。 在土樣充分排水固結(jié)以后關(guān)閉排水閥門 ， 然后施加偏應力直至破壞 ， 由于已經(jīng)關(guān)閉了排水閥門 ， 在剪切過程中不可能發(fā)生排水 。 ? 固結(jié)不排水試驗得出的抗剪強度指標用 ccu、 ?cu 表示。 ? 如果在剪切過程中打開孔隙水壓力閥同時測定土樣內(nèi)的孔隙水壓力，則可得到孔隙水壓力與剪切應變的關(guān)系曲線，并可以求得有效內(nèi)摩擦角 ?? 和有效內(nèi)聚力 c?。 固結(jié)排水試驗（ CD試驗） ? 在施加周圍壓力和偏應力的全過程中，土樣始終處在排水狀態(tài)，剪切速率應使孔隙水壓力始終處于消散為零的狀態(tài)，因此排水閥門和孔隙水壓力閥門始終是打開的。所測定的抗剪強度指標用cd、 ?d 表示，其物理意義就是有效內(nèi)摩擦角。 三軸試驗結(jié)果的資料整理 ? 有 4個土樣分別在周圍壓力為 50kPa、 100kPa、150kPa和 200kPa作用下固結(jié)不排水試驗，測得剪切破壞時的偏應力如表所示。根據(jù)已知的周圍壓力和偏應力，所計算最大主應力以及破壞時摩爾圓的圓心位置坐標和半徑也列于表內(nèi)： 表 9 三軸試驗結(jié)果 / kP a 應力值 編號 1 2 3 4 周圍壓力 ? 3 50 100 150 200 剪切破壞時的偏應力（ ? 1 ? 3 ） 130 220 310 382 剪切破壞時的大主應力 ? 1 180 320 460 582 莫爾圓圓心座標? ?1 32? 115
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