【正文】 超靜孔隙水壓力完全消散； 2 關(guān)閉排水閥門 ， 很快剪切破壞 ， 在施加軸向應(yīng)力差 ?????過程中不排水 ? 不固結(jié)不排水試驗(yàn) （ UU試驗(yàn) ） 1 關(guān)閉排水閥門 ， 圍壓 ??下不固結(jié)； 2 關(guān)閉排水閥門 ， 很快剪切破壞 ， 在施加軸向應(yīng)力差 ?????過程中不排水 cd 、 ?d ccu 、 ?cu cu 、 ?u 試驗(yàn)類型 54 抗剪強(qiáng)度試驗(yàn) 二、三軸壓縮試驗(yàn) ? 固結(jié)排水試驗(yàn) （ CD試驗(yàn) ） Consolidated Drained Triaxial test (CD) 抗剪強(qiáng)度指標(biāo) ： cd ?d （ c? ??） 試驗(yàn)英文名及所測(cè)指標(biāo) ? 固結(jié)不排水試驗(yàn) （ CU試驗(yàn) ） Consolidated Undrained Triaxial test (CU) 抗剪強(qiáng)度指標(biāo) ： ccu ?cu ? 不固結(jié)不排水試驗(yàn) （ UU試驗(yàn) ） Unconsolidated Undrained Triaxial test (UU) 抗剪強(qiáng)度指標(biāo) ： cu ?u （ cuu ?uu ） c? c? 3?? 3131??????????q3?? 不固結(jié)或固結(jié)是對(duì)周圍壓力增量而言的 不排水或排水是對(duì)附加軸向壓力而言的 = + + 54 抗剪強(qiáng)度試驗(yàn) 二、三軸壓縮試驗(yàn) 在進(jìn)行不同方法的三軸試驗(yàn)時(shí)，都要先使試樣在周圍壓力 σc下固結(jié)穩(wěn)定，若進(jìn)行不固結(jié)不排水剪試驗(yàn)，則在不排水條件下施加周圍壓力增量 Δσ3， 然后在不允許有水進(jìn)出的條件下，逐漸施加附加軸向壓力 q， 直至試樣剪破。 在增加 σ1時(shí)保持 σ3 不變，這樣條件下的試驗(yàn)稱為 常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn) 。 按常用的試驗(yàn)儀器可將剪切試驗(yàn)分為 : 直接剪切試驗(yàn)（直剪試驗(yàn)） 三軸壓縮試驗(yàn)（三軸試驗(yàn)） 無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn) 十字板剪切試驗(yàn) 一、直接剪切試驗(yàn) (direct shear test 或 shear box test) 應(yīng)變控制式直剪儀動(dòng)畫 直接剪切儀（直剪儀） 54 抗剪強(qiáng)度試驗(yàn) 54 抗剪強(qiáng)度試驗(yàn) 一、直接剪切試驗(yàn) 直剪試驗(yàn)原理圖 直剪儀分應(yīng)變控制式和應(yīng)力控制式兩種 為了考慮固結(jié)程度和排水條件對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響，根據(jù)加荷速率的快慢將直剪試驗(yàn)劃分為快剪 、 固結(jié)快剪 和 慢剪 三種。 角，正應(yīng)力 σ=(σ1+ σ3 )/2=345kPa, τf= = 剪應(yīng)力 τ= (σ1 σ3 )/2=130kPa ta nf c? ? ???由于 τ τf， 說明土單元中此點(diǎn)尚未達(dá)到破壞狀態(tài)。 53 土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件 220 220 53 土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件 問：此例題中最大剪應(yīng)力平面上，是否也達(dá)到破壞？ ?1 ?3 t a nf c? ? ???? ? O ? c 90 176。 53 土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件 220 220 220 =20+ 176。 （ 1）直接用 τ與 τf的關(guān)系來判別 53 土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件 注意：剪破面并不是剪應(yīng)力最大平面，先畫莫爾圓 ?1 ?3 t a nf c? ? ???? ? O ? c 90 176。 通過試驗(yàn)測(cè)得土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c=20kPa， υ＝ 18176。39。2239。239。4539。4539。 ? ? ? ?? ? ? ?24522452452245213231????????????????????????tgctgtgctg變換得到極限平衡狀態(tài)時(shí)大小主應(yīng)力之間的關(guān)系滿足： 上式也可適用于有效應(yīng)力，相應(yīng) c， υ應(yīng)該用 c’， υ’。 +φ/2 ?cr ?cr 2?cr 注意：剪破面并不是剪應(yīng)力最大平面 53 土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件 二、極限平衡條件 上式即為土的極限平衡條件。 極限平衡應(yīng)力狀態(tài) 極限平衡應(yīng)力狀態(tài)： 有一對(duì)面上的應(yīng)力狀態(tài)達(dá)到 ? = ?f 土的強(qiáng)度包線： 所有達(dá)到極限平衡狀態(tài)的莫爾園的公切線。圓心離圓點(diǎn)距離 圓半徑 ?13( ) / 2p ????13( ) / 2qr??? ? ?一、莫爾應(yīng)力圓 53 土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件 對(duì)于一般應(yīng)力狀態(tài)，即不知道大、小主應(yīng)力 ? ? O ?z +?zx ?xz ?x 2? ?1 ?3 r p ? ? 2 2( ) / 2x z x zr ? ? ?? ? ?( ) / 2xzp ????1 pr? ??3 pr? ??x ? zx?xz?+ ?1 ? 大主應(yīng)力： 小主應(yīng)力 : 圓心： 半徑： σz按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn) α σ x按順時(shí)針方向旋轉(zhuǎn) α 莫 爾 圓：代表一個(gè)土單元的應(yīng)力狀態(tài)； 圓上一點(diǎn)：代表一個(gè)面上的兩個(gè)應(yīng)力 ?與 ? 13( ) / 2qr??? ? ?13( ) / 2p ????? 極點(diǎn)的概念 ? 極點(diǎn)的應(yīng)用 二、極限平衡條件 53 土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件 如果已知土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，同時(shí)土中某點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)已經(jīng)確定，就可將抗剪強(qiáng)度線與莫爾應(yīng)力圓畫在同一坐標(biāo)紙上，從而判別該點(diǎn)是否達(dá)到極限平衡狀態(tài)。 ta n ??? ?f二、莫爾 —— 庫倫強(qiáng)度理論 52 土的抗剪強(qiáng)度理論 （ 1）土單元的某一個(gè)平面上的抗剪強(qiáng)度 ?f是該面上作用的法向應(yīng)力 ?的單值函數(shù) , ?f =f(?) （ 莫爾： 1900年） （ 2）在一定的應(yīng)力范圍內(nèi)，可以用線性函數(shù)近似： ?f = c +?tg? （ 3） 某土單元的任一個(gè)平面上 ? = ?f ， 該單元就達(dá)到了極限平衡應(yīng)力狀態(tài) 二、莫爾 —— 庫倫強(qiáng)度理論 52 土的抗剪強(qiáng)度理論 一、莫爾應(yīng)力圓 53 土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件 莫爾圓應(yīng)力分析符號(hào)規(guī)定 材料力學(xué) x?z?xz?zx? + z?x?xz?zx? + 土力學(xué) 正應(yīng)力 剪應(yīng)力 拉為正 壓為負(fù) 順時(shí)針為正 逆時(shí)針為負(fù) 壓為正 拉為負(fù) 逆時(shí)針為正 順時(shí)針為負(fù) 一、莫爾應(yīng)力圓 53 土中一點(diǎn)的應(yīng)力極限平衡條件 ? ? O ?x 2? ?1 ?3 ? 3 1 ? 3 ? ? ? ? ? ? 1 ? O’ 由材料力學(xué)知識(shí)，已知大小主應(yīng)力，可以求得與大主應(yīng)力作用平面成 角的平面上的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力。 t a n ??? ?? cf39。39。試驗(yàn)研究表明，土的抗剪強(qiáng)度取決于土粒間的有效應(yīng)力，然而， 由庫倫公式建立的概念在應(yīng)用上比較方便，許多土工問題的分析方法都還建立在這種概念的基礎(chǔ)上，故在工程上仍沿用至今 。 首先需要了解土的強(qiáng)度特點(diǎn) 51 概述 52 土的抗剪強(qiáng)度理論 一 、 庫倫公式及 抗剪強(qiáng)度 指標(biāo) 庫倫 (Coulomb, 1773) 根據(jù)砂土的試驗(yàn)，將土的抗剪強(qiáng)度 ， 表達(dá)為滑動(dòng)面上法向總應(yīng)力 的函數(shù)，即 (5 － 1) ??? ta n?ff???P S T A ? ? O ? σ = 100KPa ?S σ = 200KPa σ = 300KPa 摩擦強(qiáng)度 σ = 100KPa ? S σ = 200KPa σ = 300KPa 直剪試驗(yàn)結(jié)果 以后又提出了適合粘性土的更普遍的 表達(dá)式： （ 5 － 2） 式中 ： c － 土的粘聚力 (內(nèi)聚力 )， kPa； － 土的內(nèi)摩擦角，度 ； 式 (51) 和 (52) 統(tǒng)稱為庫倫公式， 或庫倫定律， c 、 稱為抗剪強(qiáng)度指標(biāo) (抗剪強(qiáng)度參數(shù) ) 。 土的破壞主要是由于剪切所引起的 ，剪切破壞是土體破壞的主要特點(diǎn)。 51 概述 51 概述 51 概述 ? 土壓力 ? 邊坡穩(wěn)定 ? 地基承載力 ? 擋土結(jié)構(gòu)物破壞 ? 各種類型的滑坡 ? 地基的破壞 核心 強(qiáng)度理論 工程中土體的破壞類型 在外荷載的作用下，土體中任一截面將同時(shí)產(chǎn)生法向應(yīng)力和剪應(yīng)力，其中 法向應(yīng)力作用將使土體發(fā)生壓密，而 剪應(yīng)力作用可使土體發(fā)生剪切變形 。第五章 土的抗剪強(qiáng)度 上海大學(xué) 土木工程系 土工結(jié)構(gòu)物或地基 土 ?滲透問題 ?變形問題 ?強(qiáng)度問題 ?滲透特性 ?變形特性 ?強(qiáng)度特性 51 概述 與土體強(qiáng)度有關(guān)的工程問題： 建筑物地基穩(wěn)定性、填方或挖方邊坡、擋土墻土壓力 等。 土體強(qiáng)度表現(xiàn)為 ： 一部分土體相對(duì)與另一部分土體的滑動(dòng)，滑動(dòng)面上剪應(yīng)力超過了極限抵抗能力－ 抗剪強(qiáng)度 ； 土的 抗剪強(qiáng)度 是指土體對(duì)于外荷載所產(chǎn)生的剪應(yīng)力的極限抵抗能力。 當(dāng)土中一點(diǎn)某一截面上由外力所產(chǎn)生的剪應(yīng)力達(dá)到土的抗剪強(qiáng)度時(shí)，它將沿著剪應(yīng)力作用方向產(chǎn)生相對(duì)滑動(dòng)，該點(diǎn)便發(fā)生剪切破壞。 51 概述 1. 碎散性： 強(qiáng)度不是顆粒礦物本身的強(qiáng)度，而是顆粒間相互作用 —— 主要是抗剪強(qiáng)度（剪切破壞），顆粒間粘聚力與摩擦力； 2. 三相體系 ： 三相承受與傳遞荷載 —— 有效應(yīng)力原理； 3. 自然變異性： 土的強(qiáng)度的結(jié)構(gòu)性與復(fù)雜性。 ? ? O c ? t a nf c? ? ???粘聚強(qiáng)度 ?摩擦強(qiáng)度 + P S T A 52 土的抗剪強(qiáng)度理論 N T= Ntgφu T 滑動(dòng)摩擦 ? ?