【正文】 式中： 是綜合反映主應(yīng)力差（ Δσ1－ Δσ3） 作用下孔隙應(yīng)力變化情況的一個(gè)指標(biāo)。這一參數(shù)可在三軸壓縮試驗(yàn)中模擬土的實(shí)際受力狀態(tài)來(lái)測(cè)定。 B飽和土 B=1： Δu1=BΔσ3 = Δσ3 Δu2=BA（ Δσ1－ Δσ3 ） =A（ Δσ1－ Δσ3 ） 飽和土不固結(jié)不排水試驗(yàn)中： Δu= Δu1+ Δu2=BΔσ3 + BA（ Δσ1－ Δσ3 ） 飽和土固結(jié)不排水試驗(yàn)中： Δu= Δu2= BA（ Δσ1－ Δσ3 ） 固結(jié)排水試驗(yàn)中： Δu= 0 55 三軸壓縮試驗(yàn)中的孔隙應(yīng)力系數(shù) 56 應(yīng)力路徑的概念及其在強(qiáng)度問(wèn)題中的應(yīng)用 一、應(yīng)力路徑表示法 31 ???1?e?p?土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系特性 … 、 彈塑性、 … 需要記錄加載歷史 應(yīng)力路徑概念 土體中一點(diǎn)應(yīng)力狀態(tài)連續(xù)變化，在應(yīng)力空間（平面）中的軌跡 應(yīng)力狀態(tài)： 土體中一點(diǎn)（微小單元）上作用的應(yīng)力的大小與方向 z?x?zx?xz?+ ?1 ? ? ? O ?z +?zx ?xz ?x 2? ?1 ?3 r p ? ? ?1 ?3 q p 莫爾 圓 應(yīng)力 狀態(tài) 圓上 特定點(diǎn) p O q p, q平面： 一個(gè) 點(diǎn)代表一個(gè)應(yīng)力狀態(tài) 131322pq????????56 應(yīng)力路徑的概念及其在強(qiáng)度問(wèn)題中的應(yīng)用 一、應(yīng)力路徑表示法 ?3 ?1 ?1??3 ?， p O ?， q 固結(jié)排水三軸試驗(yàn) ??保持為常數(shù) 3?3?13? ? ?3?用莫爾圓 用應(yīng)力平面 一點(diǎn)的 應(yīng)力狀態(tài) 一個(gè) 莫爾圓 一點(diǎn) 應(yīng)力的 變化過(guò)程 一系列 莫爾圓 一條線(xiàn) （應(yīng)力路徑） 極限應(yīng)力狀態(tài) 與強(qiáng)度包線(xiàn)相切的莫爾圓 破壞主應(yīng)力線(xiàn)上的一點(diǎn) 莫爾圓與 p, q 平面上的應(yīng)力路徑 56 應(yīng)力路徑的概念及其在強(qiáng)度問(wèn)題中的應(yīng)用 一、應(yīng)力路徑表示法 56 應(yīng)力路徑的概念及其在強(qiáng)度問(wèn)題中的應(yīng)用 二、 K0線(xiàn) K0線(xiàn)是靜止側(cè)壓力線(xiàn)即地基中原始應(yīng)力狀態(tài)線(xiàn)，將 和 作的應(yīng)力圓頂點(diǎn)連起來(lái)，這條應(yīng)力路徑線(xiàn)就是 K0線(xiàn)。 39。1039。139。339。339。1?39。p固結(jié)試驗(yàn)及 K0線(xiàn) 103 ?? K?1?1039。 tgR O A ??p q ? ? O ? c ? a ?f線(xiàn) Kf線(xiàn) O’ A R 39。 tgcOO ??39。 AB CED1?增加3?減小??O1?3?1? 3?實(shí)驗(yàn)室伸長(zhǎng)破壞的強(qiáng)度要比壓縮破壞的強(qiáng)度低 15%～ 20%。有效應(yīng)力路徑與總應(yīng)力路徑相同。 AMN56 應(yīng)力路徑的概念及其在強(qiáng)度問(wèn)題中的應(yīng)用 四、幾種典型條件下的應(yīng)力路徑 幾種典型工程的應(yīng)力路徑 )( hv21 ?? ?)( hv21 ?? ?hv ?? ?hv ?? ?57 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀 一、 無(wú)粘性土 的剪切性狀 的 內(nèi)摩擦角 由于 無(wú)粘性 土的透水性強(qiáng)，它在現(xiàn)場(chǎng)的受剪過(guò)程大多相當(dāng)于固結(jié)排水剪情況，由固結(jié)排水剪試驗(yàn)求得的強(qiáng)度包線(xiàn)一般為通過(guò)坐標(biāo)于原點(diǎn)的直線(xiàn)，可表達(dá)為 τf=σtanφd 式中： φd—— 固結(jié)排水剪求得的內(nèi)摩擦角。內(nèi)摩擦角與初始孔隙比 、顆粒形狀、表面粗糙度和級(jí)配 有關(guān) ； 松砂內(nèi)摩擦角大致等于天然休止角。松砂受剪時(shí)，顆粒滾落到平衡位置，排列得更緊密些，所以它的體積縮小，把這種因剪切而體積縮小的現(xiàn)象稱(chēng)為剪縮性；反之，緊砂受剪時(shí)，顆粒必須升高以離開(kāi)它們?cè)瓉?lái)的位置而彼此才能相互滑過(guò)，從而導(dǎo)致體積膨脹，把這種現(xiàn)象稱(chēng)為剪脹性。在高周?chē)鷫毫ο?，不論砂土的松緊如何 ,受剪都將剪縮。 緊砂的強(qiáng)度達(dá)一定值后，隨著軸向應(yīng)變的繼續(xù)增加強(qiáng)度反而減小，應(yīng)力～軸向應(yīng)變關(guān)系最后呈隨應(yīng)變軟化型，它的體積開(kāi)始時(shí)稍有減小，繼而增加，超過(guò)了它的初始體積。 密砂的這種強(qiáng)度減小被認(rèn)為是剪應(yīng)變克服了土粒間的咬合作用之后，無(wú)粘性土結(jié)構(gòu)崩解變松的結(jié)果。對(duì)于飽和疏松的粉細(xì)砂，當(dāng)受到突發(fā)的動(dòng)力荷載時(shí)，例如地震荷載，一方面由于動(dòng)剪應(yīng)力的作用有使體積縮小的趨勢(shì)，另一方面由于時(shí)間短來(lái)不及向外排水，因此就產(chǎn)生了很大的孔隙水應(yīng)力。 此外，振動(dòng)液化也可能發(fā)生在低塑性粘性土、粉土之中。所以 ， 0?u?231 ffuf c??? ???不固結(jié)不排水強(qiáng)度（ UU） 正常固結(jié)粘土 固結(jié)不排水強(qiáng)度（ CU） 固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)的過(guò)程如圖所示。 其抗剪強(qiáng)度可表示為 cu? 0?cuccuf tg ??? ??57 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀 固結(jié)不排水強(qiáng)度（ CU） 若在固結(jié)不排水剪試驗(yàn)中量測(cè)孔隙水應(yīng)力，則結(jié)果可用有效應(yīng)力整理。由于正常固結(jié)土剪破時(shí)的孔隙水應(yīng)力為正值，則剪破時(shí)的有效應(yīng)力圓總在總應(yīng)力圓的左邊。 如圖所示，由于試驗(yàn)過(guò)程中孔隙水應(yīng)力始終保持為零，有效應(yīng)力就等于外加總應(yīng)力，極限總應(yīng)力圓就是極限有效應(yīng)力圓，因而總應(yīng)力強(qiáng)度包線(xiàn)即為有效應(yīng)力強(qiáng)度包線(xiàn)。其強(qiáng)度包線(xiàn)是一條通過(guò)坐標(biāo)原點(diǎn)的直線(xiàn)，其傾角為 ， 。由圖可見(jiàn)，對(duì)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(yàn)方法來(lái)測(cè)定其抗剪強(qiáng)度時(shí)，其強(qiáng) 度包線(xiàn)是不同的。三種方法所得 到的強(qiáng)度指標(biāo)間的關(guān)系是 ， 0???dcuu ccc 0??? ucud ???57 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀 正常固結(jié)粘土 三種試驗(yàn)結(jié)果比較 試驗(yàn)結(jié)果表明，當(dāng)用有效應(yīng)力表示試驗(yàn)結(jié)果時(shí)，三種剪切試驗(yàn)將得到基本相同的強(qiáng)度包線(xiàn)及十分接近的有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)，這就意味著同一種土三種試驗(yàn)的試樣將沿著同一平面剪破。而粘性土的 一般在30176。 正常固結(jié)土為應(yīng)變硬化型，體變多表現(xiàn)為剪縮 。其三軸 試驗(yàn)結(jié)果 出現(xiàn)類(lèi)似于密砂的剪漲特性 。 57 三軸試驗(yàn)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(xiàn) CD試驗(yàn) 體變－應(yīng)變 曲線(xiàn) 超 固結(jié)粘土 三軸試驗(yàn)應(yīng)力－應(yīng)變特性 在 UU、 CU試驗(yàn)中，試樣體積不變，試樣內(nèi)先出現(xiàn)正的孔壓，隨后減小。 57 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀 UU試驗(yàn) 孔壓－應(yīng)變 曲線(xiàn) CU試驗(yàn) 孔壓－應(yīng)變 曲線(xiàn) 強(qiáng)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(yàn) UU試驗(yàn) 在 UU試驗(yàn)中，一組試樣具有相同直徑的破壞應(yīng)力圓，強(qiáng)度包線(xiàn)是一條水平線(xiàn)，有效應(yīng)力圓與總應(yīng)力圓等直徑。 57 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀 O有效應(yīng)力圓 ucf? f1?39。 超 固結(jié)粘土 三軸試驗(yàn) CU試驗(yàn) 超固結(jié)粘土 CU試驗(yàn)的強(qiáng)度包線(xiàn)（ ）是一條不通過(guò)圓點(diǎn)的直線(xiàn)。 57 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀 O有效應(yīng)力強(qiáng)度包線(xiàn) cucf?ABcu??c?? ?39。c39。 超 固結(jié)粘土 三軸試驗(yàn) CD試驗(yàn) CD試驗(yàn)過(guò)程中總應(yīng)力等于有效應(yīng)力，所以總應(yīng)力強(qiáng)度包線(xiàn)即有效應(yīng)力強(qiáng)度包線(xiàn)。 57 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀 O強(qiáng)度包線(xiàn) 39。?? ?d?)( 39。f1f1 ?? 強(qiáng)度指標(biāo)關(guān)系 ， 57 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀 O超固結(jié) 正常固結(jié) ucf?cu??c?? ?39。3c?試驗(yàn)UUcucd?0?u?試驗(yàn)CU試驗(yàn)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(gè)試樣進(jìn)行固結(jié)不排水剪試驗(yàn)。試求總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo) ， 和有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo) ， 。 10kPa, 39。) kPaq(q39。 1 0 . 0 8 k P a, 39。 1 0 . 0 8 k P a, 39。 4. 粘土的結(jié)構(gòu)性與靈敏度 土的強(qiáng)度同 土的結(jié)構(gòu) 有著密切的關(guān)系。 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(dòng)的粘土，稱(chēng)為 重塑土 。 靈敏度定義為原狀試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度與相同含水率下重塑試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度之比 式中： St—— 粘土的靈敏度； qu—— 原狀試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度； qu′—— 重塑試樣的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度。在含水率不變的條件下粘土因重塑而軟化（強(qiáng)度降低），軟化后又隨靜置時(shí)間的延長(zhǎng)而硬化（強(qiáng)度增長(zhǎng)）的這種性質(zhì)稱(chēng)為 粘土的觸變性 。 如圖為 三軸不排水試驗(yàn)中在不同（ σ1 σ3)作用下軸向應(yīng)變變化過(guò)程線(xiàn)，即 蠕變曲線(xiàn) 。 當(dāng)主應(yīng)力差較大時(shí)，蠕變速率會(huì)相應(yīng)增大。 57 三軸試驗(yàn)中土的剪切性狀 如圖所示，蠕變破壞的過(guò)程包括以下幾個(gè)階段： （ 1） 彈性應(yīng)變階段 ：圖中 OA段，對(duì)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(shí)卸除主應(yīng)力差，則先恢復(fù)瞬時(shí)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(shí)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(zhǎng)，最后