土的抗剪強度及其工程問題(高大釗)(參考版)
2024-09-22 20:44本頁面
【正文】 有些試驗的名稱雖然和飽和土的試驗名稱一樣，但是實際發(fā)生的物理過程是不同的，例如非飽和土固結(jié)的過程與飽和土不同，它包括了孔隙水與孔隙氣的外排，也包括氣體部分的溶解與水或者水中氣泡的逸出。 圖 是采用軸平移技術(shù)在非飽和土試樣中量測孔隙水壓力的示意圖 。 此時 ，水將出現(xiàn)水蝕現(xiàn)象 ， 使量測系統(tǒng)中充滿氣體 ， 量測系統(tǒng)中的水會被迫進入土中 。 按照試驗的要求 ， 可以選用不同進氣值規(guī)格的陶瓷板 ， 在國外這種陶瓷板都有專門的生產(chǎn) 。 收縮膜上方的空氣壓力與收縮膜下面的水壓之間的差值定義為基質(zhì)吸力 。陶瓷板用高嶺土焙燒制成 ， 一旦充水飽和 ， 由于收縮膜的阻擋 ， 空氣就不能通過陶瓷板 。 ? 如果要得到上述公式中的 3個抗剪強度的參數(shù) ， 試驗時不僅需要量測孔隙水壓力 ， 而且還需要量測孔隙氣壓力 ，這在一般的常規(guī)三軸儀上是無法進行試驗的 ， 必須配備特殊的量測孔隙氣壓力的設(shè)備 。由于理解上的誤區(qū)和一些規(guī)范的規(guī)定不合適，引起了人們認識上的混亂，用飽和土的試驗方法來測定非飽和土的抗剪強度，這怎么能夠得到符合實際的指標呢？ 非飽和土的抗剪強度公式 bfwafaff uuuc ???? t a n)(t a n)( ??????= 式中 c ? －有效粘聚力； fafu )( ?? －破壞面上的凈法向應(yīng)力； afu －破壞面上的孔隙氣壓力； ? ? －與凈法向應(yīng)力狀態(tài)有關(guān)的內(nèi)摩擦角； fwa uu )( ? －破壞面上的基質(zhì)吸力； b? －表示抗剪強度隨基質(zhì)吸力而增加的速率。不知道是否合理。 ? 靈敏度 2uuqC =uut qqS?=例 題 ? 1. 計算大主應(yīng)力； ? 2. 計算有效的大、小主應(yīng)力； ? 3. 分別計算總應(yīng)力圓和有效應(yīng)力圓的半徑和圓心坐標。 ?cu z ? 不適當?shù)氖褂貌还探Y(jié)不排水剪 ? 用以計算地基承載力，不能反映基礎(chǔ)埋置深度對承載力的影響； ? 用以計算土壓力，不能反映實際的情況。 231 ?? ?231 ?? ?固結(jié)不排水剪資料整理 ? 試樣固結(jié)后的高度 ? 試樣固結(jié)后的面積 ? 試樣面積校正 3100 1 ???????? ??=VVhh c3200 1 ???????? ??=VVAAc11 ??= caAA總應(yīng)力分析 chh?=1? 231 ?? ?231 ?? ?軸向應(yīng)變 圓心坐標 莫爾圓半徑 有效應(yīng)力分析 ? 有效應(yīng)力 ? 孔隙水壓力對強度的影響 ? 用有效應(yīng)力表示的強度 ? ?? ? ?f c u tg= ? ? ? ?? ? ?f c tg= ? ? ? ?u?=? ??? 有效應(yīng)力圓的圓心坐標與半徑的計算公式表明，有效應(yīng)力圓的圓心與總應(yīng)力圓的圓心之差為破壞時的孔隙水壓力，有效應(yīng)力圓的半徑與總應(yīng)力圓相同。 ? 破壞應(yīng)力圓的半徑 ? 主應(yīng)力差加小主應(yīng)力就得到大主應(yīng)力 ?1。 ? 軸向力除以校正后的試樣面積，就得到主應(yīng)力差 ?1 ?3 。 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(yīng)力如表所示。 固結(jié)排水試驗（ CD試驗） ? 在施加周圍壓力和偏應(yīng)力的全過程中，土樣始終處在排水狀態(tài)，剪切速率應(yīng)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。 ? 固結(jié)不排水試驗得出的抗剪強度指標用 ccu、 ?cu 表示。 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 。 ? 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(yīng)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 。 ? 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 。 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(shè)備通過量力環(huán) 、 活塞桿對土樣施加軸向的偏應(yīng)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(yīng)力 ， 偏應(yīng)力與周圍壓力之和 ?3 +(?1?3)即為大主應(yīng)力 ?1 。 三軸儀設(shè)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 。在破壞圓上，有兩個特征點，一個的最大剪
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