【正文】 表示。其強度包線是一條通過坐標(biāo)原點的直線，其傾角為 ， 。 于是， CD試驗抗剪強度可表示為 dc d?d? 0?dcdf tg ??? ??57 三軸試驗中土的剪切性狀 正常固結(jié)粘土 三種結(jié)果比較 將上述三種三軸壓縮試驗的結(jié)果匯總 于圖中。由圖可見，對于同一種正常 固結(jié)的飽和粘土，當(dāng)采用三種不同的 試驗方法來測定其抗剪強度時，其強 度包線是不同的。其中 UU試驗結(jié)果是 一條水平線， CU和 CD試驗各是一條 通過坐標(biāo)原點的直線 。三種方法所得 到的強度指標(biāo)間的關(guān)系是 ， 0???dcuu ccc 0??? ucud ???57 三軸試驗中土的剪切性狀 正常固結(jié)粘土 三種試驗結(jié)果比較 試驗結(jié)果表明，當(dāng)用有效應(yīng)力表示試驗結(jié)果時，三種剪切試驗將得到基本相同的強度包線及十分接近的有效應(yīng)力強度指標(biāo)，這就意味著同一種土三種試驗的試樣將沿著同一平面剪破。 實測資料表明， θf通常約為 60176。，而粘性土的 一般在30176。左右，實測的 θf角接近于 ， 這也是有效應(yīng)力概念下的理論剪破角。 正常固結(jié)土為應(yīng)變硬化型，體變多表現(xiàn)為剪縮 。 55 三軸試驗中土的剪切性狀 ?2/45 ??? 超 固結(jié)粘土 三軸試驗應(yīng)力－應(yīng)變特性 超固結(jié)粘土三軸試驗指對試樣施加的圍壓即初始有效固結(jié)應(yīng)力小于先期固結(jié)壓力。其三軸 試驗結(jié)果 出現(xiàn)類似于密砂的剪漲特性 。 CD試驗試樣破壞時的體積增大（膨脹）。 57 三軸試驗中土的剪切性狀 超固結(jié)土 正常固結(jié)土 a?V??V??Oa?O31 ?? ?超固結(jié)土 正常固結(jié)土 f31 )( ?? ?f31 )( ?? ?應(yīng)力－應(yīng)變 曲線 CD試驗 體變－應(yīng)變 曲線 超 固結(jié)粘土 三軸試驗應(yīng)力－應(yīng)變特性 在 UU、 CU試驗中，試樣體積不變，試樣內(nèi)先出現(xiàn)正的孔壓，隨后減小。弱固結(jié)土破壞時的孔壓小于正常固結(jié)土，強超固結(jié)粘土破壞時的孔壓可能為負(fù)。 57 三軸試驗中土的剪切性狀 UU試驗 孔壓－應(yīng)變 曲線 CU試驗 孔壓－應(yīng)變 曲線 強超固結(jié) a?u??u??O1u?超固結(jié)土 正常固結(jié)土 a?u??u??Ofu?fu?弱超固結(jié) 超 固結(jié)粘土 三軸試驗 UU試驗 在 UU試驗中，一組試樣具有相同直徑的破壞應(yīng)力圓，強度包線是一條水平線，有效應(yīng)力圓與總應(yīng)力圓等直徑。 A、 B為強超固結(jié)總應(yīng)力圓， C為弱超固結(jié)總應(yīng)力圓。 57 三軸試驗中土的剪切性狀 O有效應(yīng)力圓 ucf? A B CAuf Buf Cuf39。f1?39。f3?0?u?? 超 固結(jié)粘土 三軸試驗 CU試驗 超固結(jié)粘土 CU試驗的強度包線（ ）是一條不通過圓點的直線。 A為強超固結(jié)總應(yīng)力圓（破壞時孔隙水壓力為負(fù)）， B為弱超固結(jié)總應(yīng)力圓（破壞時孔壓為正）。 57 三軸試驗中土的剪切性狀 O有效應(yīng)力強度包線 cucf?ABcu??c?? ?39。339。c39。?總應(yīng)力強度包線 超 固結(jié)粘土 三軸試驗 CD試驗 CD試驗過程中總應(yīng)力等于有效應(yīng)力，所以總應(yīng)力強度包線即有效應(yīng)力強度包線。是一條不過圓點的微彎曲線，簡化為直線。 57 三軸試驗中土的剪切性狀 O強度包線 39。ccd ?f?39。?? ?d?)( 39。 f3f3 ?? )( 39。f1f1 ?? 超 固結(jié)粘土 三軸試驗 UU、 CU、 CD試驗比較 時，超固結(jié)粘土 CU、 CD強度包線簡化為一條不通過圓點的直線， 時，與正常固結(jié)粘土強度包線重合，為過圓點的直線。強度指標(biāo)關(guān)系 ， 57 三軸試驗中土的剪切性狀 O超固結(jié) 正常固結(jié) ucf?cu??c?? ?39。3dcc?? ?39。3c?試驗UUcucd?0?u?試驗CU試驗CD有效應(yīng)力圓 總應(yīng)力圓 dcuu ccc ?? 0??? ucud ???【 例題 5－ 2】 從某一飽和黏土樣中切取三個試樣進行固結(jié)不排水剪試驗。三個試樣所受圍壓、剪破時大主應(yīng)力及剪破時孔隙水壓力見附表。試求總應(yīng)力強度指標(biāo) ， 和有效應(yīng)力強度指標(biāo) ， 。 57 三軸試驗中土的剪切性狀 cuc cu?c? ??3?1fu試樣編號 (kPa) (kPa) (kPa) Ⅰ 50 Ⅱ 100 Ⅲ 200 3? 1? fu【解】 解法 1：按照應(yīng)力圓繪圖求解 57 三軸試驗中土的剪切性狀 c u c u2 0k P a , 1 8c ?? ? ?39。 10kPa, 39。 28c ?? ? ?cu 18? ??【解】 解法 2：按照應(yīng)力路徑的線求解 57 三軸試驗中土的剪切性狀 1 3 1 3,22pq? ? ? ?????試樣編號 (kPa) (kPa) (kPa) p (kPa) q (kPa) Ⅰ 50 Ⅱ 100 Ⅲ 200 3? 1? fu0204060801001201400 50 100 150 200 250 300 350p(p39。) kPaq(q39。) kPa總應(yīng)力有效應(yīng)力線性 ( 總應(yīng)力)線性 ( 有效應(yīng)力)解法 2：按照應(yīng)力路徑的線求解 57 三軸試驗中土的剪切性狀 c u c u2 0 . 0 2 k P a , 1 7 . 9 9c ?? ? ? ?0 . 3 0 8 9 1 5 1 9 . 0 3 9 3 9 2qp??fKs i n t a n???c o sac??同理，計算得到有效應(yīng)力表示的強度參數(shù) 0 . 4 6 9 0 4 5 8 . 9 0 5 4 5 6qp??39。 1 0 . 0 8 k P a, 39。 2 7 . 9 7c ?? ? ?解法 3：按照極限平衡條件求解 57 三軸試驗中土的剪切性狀 c u c u2 0 . 0 2 k P a , 1 7 . 9 9c ?? ? ? ?同理，計算得到有效應(yīng)力表示的強度參數(shù) 39。 1 0 . 0 8 k P a, 39。 2 7 . 9 7c ?? ? ?213 t a n ( 4 5 ) 2 t a n ( 4 5 )22ff c???? ? ? ? ? ? ? ?2ta n ( 4 5 ) , 2 ta n ( 4 5 )22x y c??? ? ? ? ? ? ?13ff xy??? ? ?5 0 1 4 9 .81 0 0 2 4 4 .5xyxy???????1 .8 9 45 5 .1xy????? 粘土 的殘余強度 57 三軸試驗中土的剪切性狀 O超固結(jié)土峰值 ?d??豎向壓力 = 正常固結(jié)土峰值 重塑土 s殘余強度 O??c?d?d?f?粘土的殘余強度與它的應(yīng)力歷史有關(guān)； 在大剪切位移下超固結(jié)粘土的強度降低幅度比正常固結(jié)粘土大； 殘余強度為通過坐標(biāo)原點的直線。 4. 粘土的結(jié)構(gòu)性與靈敏度 土的強度同 土的結(jié)構(gòu) 有著密切的關(guān)系。 粘土的強度（或其它性質(zhì)）隨著其結(jié)構(gòu)的改變而發(fā)生變化的特性稱為土的結(jié)構(gòu)性 。 某些在含水率不變的條件下使其原有結(jié)構(gòu)受徹底擾動的粘土，稱為 重塑土 。粘土對結(jié)構(gòu)擾動的敏感程度可用 靈敏度 表示。 靈敏度定義為原狀試樣的無側(cè)限抗壓強度與相同含水率下重塑試樣的無側(cè)限抗壓強度之比 式中： St—— 粘土的靈敏度； qu—— 原狀試樣的無側(cè)限抗壓強度； qu′—— 重塑試樣的無側(cè)限抗壓強度。 uut qqs??57 三軸試驗中土的剪切性狀 粘土的 觸變性 對于靈敏度高的粘土，經(jīng)重塑后停止擾動，靜置一段時間后其強度又會部分恢復(fù)。在含水率不變的條件下粘土因重塑而軟化（強度降低），軟化后又隨靜置時間的延長而硬化（強度增長）的這種性質(zhì)稱為 粘土的觸變性 。 57 三軸試驗中土的剪切性狀 5. 粘土的蠕變 在剪切過程中土的 蠕變 是指在恒定剪應(yīng)力作用下應(yīng)變隨時間而增長的現(xiàn)象。 如圖為 三軸不排水試驗中在不同（ σ1 σ3)作用下軸向應(yīng)變變化過程線，即 蠕變曲線 。 由圖可見，當(dāng)主應(yīng)力差很 小時，軸向應(yīng)變幾乎在瞬間發(fā) 生，之后蠕變緩慢發(fā)展，軸向 應(yīng)變～時間關(guān)系曲線最后呈水 平線，土不會發(fā)生蠕變破壞。 當(dāng)主應(yīng)力差較大時，蠕變速率會相應(yīng)增大。當(dāng)主應(yīng)力差達到某一值后，軸向應(yīng)變不斷發(fā)展，應(yīng)變速率增大，最終導(dǎo)致蠕變破壞。 57 三軸試驗中土的剪切性狀 如圖所示，蠕變破壞的過程包括以下幾個階段： （ 1） 彈性應(yīng)變階段 ：圖中 OA段，對土而言，此階段的應(yīng)變值很??； （ 2） 初始蠕變階段 ：圖中 AB段，在這一階段，蠕變速率由大變小，如果這時卸除主應(yīng)力差，則先恢復(fù)瞬時彈性應(yīng)變，繼而恢復(fù)初期蠕變； （ 3） 穩(wěn)定蠕變階段 ：圖中 BC段，這一階段的蠕變速率為常數(shù)，這時若卸除主應(yīng)力差，土也將存在永久變形； （ 4） 加速蠕變階段 ：在這一階段，蠕變速率迅速增長，最后達到破壞。 57 三軸試驗中土的剪切性狀 End of Chapter 5 結(jié)束