清华大学土力学1-张丙印-第五章

清华大学土力学1-张丙印-第五章清华大学土木水利学院岩土 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 研究所张丙印《土力学1》之第五章土的抗剪强度12月6日习题讨论课范围：第四章内容：小测验习题讨论、方法讨论难点讨论、其它讨论提示答疑时间：12月5日晚8：00–10：00地点：新水利馆227（从正门进，上2楼，两个左拐，右手）本章提要学习难点第五章：土的抗剪强度土是如何破坏的？如何衡量土的强度？如何测定土的强度？如何应用土的强度指标？土的抗剪强度理论及本质土的抗剪强度指标及测试方法土的抗剪强度指标的种类及选取作业5-15-35-53-95-85-45-9§5.1概述§5.2土体破坏与土的强度理论§5.3土的抗剪强度的测定试验§5.4应力路径与破坏主应力线§5.5土的抗剪强度指标§5.6土的动强度与砂土的振动液化第五章：土的抗剪强度§5.1概述-土体强度及其特点概述土体强度及其特点工程中土的强度问题土的抗剪强度土的强度的特点各种类型的滑坡(sliding)挡土和支护结构的破坏地基的破坏砂土的液化(liquefaction)土的强度及其特点天然状态下的砂沿坡方向的平衡：天然休止角，也是最松状态下的砂内摩擦角砂堆TWN§5.1概述-土体强度及其特点土的强度及其特点静止砂丘移动砂丘30~35天然状态下的沙丘固定沙丘背风坡角度接近天然休止角，一般为=30-35，大于矿物滑动摩擦角颗粒间存在一定的咬合作用§5.1概述-土体强度及其特点土体强度的特点碎散性：强度不是颗粒矿物本身的强度，而是颗粒间相互作用-主要是抗剪强度与剪切破坏，颗粒间粘聚力与摩擦力三相体系：三相承受与传递荷载-有效应力原理自然变异性：土的强度的结构性与复杂性§5.1概述-土体强度及其特点各种类型的滑坡崩塌平移滑动旋转滑动流滑滑裂面§5.1概述-土体强度及其特点1994年4月30日崩塌体积400万方，10万方进入乌江死4人，伤5人，失踪12人；击沉多艘船只1994年7月2-3日降雨引起再次滑坡滑坡体崩入乌江近百万方；江水位差数米，无法通航。乌江武隆鸡冠岭山体崩塌§5.1概述-土体强度及其特点滑坡堰塞湖—易贡湖湖水每天上涨50cm！天然坝坝高290m滑坡堰塞湖库容15亿方2000年西藏易贡巨型滑坡§5.1概述-土体强度及其特点锚固破坏整体滑动底部破坏土体下沉墙体折断挡土支护结构的破坏§5.1概述-土体强度及其特点广州京光广场基坑塌方使基坑旁办公室、民工宿舍和仓库倒塌，死3人，伤17人§5.1概述-土体强度及其特点大阪的港口码头挡土墙由于液化前倾§5.1概述-土体强度及其特点地基的破坏地基P滑裂面§5.1概述-土体强度及其特点某谷仓地基的破坏§5.1概述-土体强度及其特点砂土的液化(liquefaction)日本新泻1964年地震引起大面积液化§5.1概述-土体强度及其特点土压力边坡稳定性地基承载力振动液化特性挡土结构物破坏各种类型的滑坡地基的破坏砂土的液化核心问题:土体的强度理论§5.1概述-土体强度及其特点§5.1概述§5.2土的抗剪强度理论§5.3土的抗剪强度的测定试验§5.4应力路径与破坏主应力线§5.5土的抗剪强度指标§5.6土的动强度与砂土的振动液化第五章：土的抗剪强度§5.2土的抗剪强度理论土的抗剪强度理论直剪试验与库仑公式土的抗剪强度机理莫尔-库仑强度理论§5.2土的抗剪强度理论法国军事工程师，在摩擦、电磁方面做出了奠基性的贡献。1773年发 表 关于同志近三年现实表现材料材料类招标技术评分表图表与交易pdf视力表打印pdf用图表说话 pdf 了关于土压力方面论文，成为土压力的经典理论库仑（C.A.Coulomb）(1736-1806)§5.2土的抗剪强度理论–直剪试验与库伦公式直剪试验PT土样下盒上盒S面积A直剪试验法向应力：剪应力：剪切变形S1S23§5.2土的抗剪强度理论–直剪试验与库伦公式直剪试验的强度包线S123Oc库仑公式：（1776）f1f2f3f：土的抗剪强度tg：摩擦强度-正比于压力：土的内摩擦角c：粘聚强度-与所受压力无关§5.2土的抗剪强度理论–直剪试验与库伦公式土的抗剪强度指标c和是决定土的抗剪强度的两个指标，称为抗剪强度指标当采用总应力时，称为总应力抗剪强度指标当采用有效应力时，称为有效应力抗剪强度指标对无粘性土通常认为，粘聚力C=0库仑公式:§5.2土的抗剪强度理论–直剪试验与库伦公式摩擦强度摩擦强度：决定于剪切面上的正应力σ和土的内摩擦角由颗粒之间发生滑动时颗粒接触面粗糙不平所引起，与颗粒的形状，矿物组成，级配等因素有关0.020.060.20.623020颗粒直径(mm)滑动摩擦角u粗粉细砂中砂粗砂滑动摩擦咬合摩擦包括如下两个组成部分：滑动摩擦§5.2土的抗剪强度理论–土的抗剪强度机理摩擦强度：决定于剪切面上的正应力σ和土的内摩擦角滑动摩擦咬合摩擦包括如下两个组成部分：是指相邻颗粒对于相对移动的约束作用当发生剪切破坏时，相互咬合着的颗粒A必须抬起，跨越相邻颗粒B，或在尖角处被剪断（C），才能移动土体中的颗粒重新排列，也会消耗能量咬合摩擦CABCAB剪切面§5.2土的抗剪强度理论–土的抗剪强度机理摩擦强度摩擦强度密度粒径级配颗粒的矿物成分粒径的形状粘土颗粒表面的吸附水膜影响土的摩擦强度的主要因素:§5.2土的抗剪强度理论–土的抗剪强度机理凝聚强度细粒土：粘聚力c取决于土粒间的各种物理化学作用力作用机理：库伦力（静电力）、范德华力、胶结作用力和毛细力等影响因素：地质历史、粘土颗粒矿物成分、密度与离子浓度粗粒土：一般认为是无粘性土，不具有粘聚强度：当粗间有胶结物质存在时可具有一定的粘聚强度非饱和砂土，粒间受毛细压力，具有假粘聚力§5.2土的抗剪强度理论–土的抗剪强度机理应力状态与莫尔圆极限平衡应力状态莫尔-库仑强度理论破坏判断方法滑裂面的位置莫尔-库仑强度理论§5.2土的抗剪强度理论–莫尔-库仑强度理论应力状态yyzxyzxxz三维应力状态二维应力状态zxzxzx§5.2土的抗剪强度理论–莫尔-库仑强度理论莫尔圆应力 分析 定性数据统计分析pdf销售业绩分析模板建筑结构震害分析销售进度分析表京东商城竞争战略分析 符号规定材料力学+-正应力剪应力拉为正压为负顺时针为正逆时针为负+-土力学压为正拉为负逆时针为正顺时针为负§5.2土的抗剪强度理论–莫尔-库仑强度理论应力莫尔圆O213rp大主应力：小主应力:圆心：半径：zxzxzx1(z,zx)(x,xz)莫尔圆：单元的应力状态圆上点：一个面上的与莫尔圆转角2：作用面转角§5.2土的抗剪强度理论–莫尔-库仑强度理论极限平衡应力状态§5.2土的抗剪强度理论–莫尔-库仑强度理论极限平衡应力状态：当一面上的应力状态达到=f土的强度包线：所有达到极限平衡状态的莫尔圆的公切线切点=破坏面应力莫尔圆与强度包线f强度包线以下：任何一个面上的一对应力与都没有达到破坏包线，不破坏与破坏包线相切：有一个面上的应力达到破坏与破坏包线相交：有一些平面上的应力超过强度§5.2土的抗剪强度理论–莫尔-库仑强度理论不可能发生土单元的某一个平面上的抗剪强度f是该面上作用的法向应力的单值函数,f=f()（莫尔：1900年）在一定的应力范围内，可以用线性函数近似f=c+tg某土单元的任一个平面上=f，该单元就达到了极限平衡应力状态莫尔—库仑强度理论§5.2土的抗剪强度理论–莫尔-库仑强度理论Ocf=c+tg13莫尔-库仑强度理论的破坏准则土的极限平衡条件：处于极限平衡状态时，1和3之间应满足的关系无粘性土§5.2土的抗剪强度理论–莫尔-库仑强度理论土单元是否破坏的判别根据极限平衡条件可以用来判别一点土体是否已发生剪切破坏计算主应力1,3：确定土单元体的应力状态（x，z，xz）判别是否剪切破坏：由31f，比较1和1f由13f，比较3和3f由1,3m，比较和m§5.2土的抗剪强度理论–莫尔-库仑强度理论cf=c+tgO土单元是否破坏的判别1=1f极限平衡状态（破坏）1<1f安全状态1>1f不可能状态（破坏）1f3方法一：由31f，比较1和1f§5.2土的抗剪强度理论–莫尔-库仑强度理论Ocf=c+tg土单元是否破坏的判别方法二：由13f，比较3和3f3=3f极限平衡状态（破坏）3>3f安全状态3<3f不可能状态（破坏）13f§5.2土的抗剪强度理论–莫尔-库仑强度理论Of=c+tgOc土单元是否破坏的判别方法三：由1,3m，比较和mm<安全状态m=极限平衡状态（破坏）m>不可能状态（破坏）处于极限平衡状态所需的内摩擦角§5.2土的抗剪强度理论–莫尔-库仑强度理论剪切破坏面的位置31f22=90+=45+/2O1f3可见土体破坏的剪切破坏不在45º最大剪应力面上，为什么？与大主应力面夹角:2§5.2土的抗剪强度理论–莫尔-库仑强度理论小结直剪试验与库仑公式土的抗剪强度机理莫尔-库仑强度理论直剪试验库仑公式土的抗剪强度指标c和应力状态与莫尔圆极限平衡应力状态莫尔-库仑强度理论土体破坏判断方法滑裂面的位置摩擦强度：滑动、咬合摩擦凝聚强度§5.2土的抗剪强度理论–莫尔-库仑强度理论§5.1概述§5.2土的抗剪强度理论§5.3土的抗剪强度的测定试验§5.4应力路径与破坏主应力线§5.5土的抗剪强度指标§5.6土的动强度与砂土的振动液化第五章：土的抗剪强度§5.3土的抗剪强度的测定试验室内试验：直剪试验三轴试验等野外试验：十字板扭剪试验旁压试验等抗剪强度测定试验重塑土制样或现场取样缺点：扰动优点：应力和边界条件清楚，易重复缺点：应力和边界条件不易掌握优点：原状土的原位强度§5.3土的抗剪强度的测定试验直剪试验PT土样下盒上盒S面积AOc1S23f1f2f3直剪仪(directsheartestapparatus)§5.3土的抗剪强度的测定试验–直剪试验直剪试验的类型(1)固结慢剪施加正应力-充分固结剪切速率很慢，<0.02mm/分，以保证无超静孔压(2)固结快剪施加正应力-充分固结在3-5分钟内剪切破坏(3)快剪施加正应力后立即剪切3-5分钟内剪切破坏通过控制剪切速率近似模拟排水条件§5.3土的抗剪强度的测定试验–直剪试验直剪试验的优缺点设备和操作简单人为固定剪切面剪切面应力状态复杂应力、应变不均匀主应力方向旋转剪切面积逐渐减小排水条件不明确PT土样TP试样内的变形分布§5.3土的抗剪强度的测定试验–直剪试验直剪试验中的应力状态 ppt 关于艾滋病ppt课件精益管理ppt下载地图下载ppt可编辑假如ppt教学课件下载triz基础知识ppt z=P/Ax=k0zxz=0剪切前剪切破坏时xzz=P/AxOz=P/Ak0z剪切前剪切破坏时§5.3土的抗剪强度的测定试验–直剪试验试样围压力3阀门阀门马达横梁量力环百分表量水管孔压量测三轴试验试样应力特点与试验方法强度包线试验类型优缺点§5.3土的抗剪强度的测定试验–三轴试验应力特点与试验方法方法：固结：试样施加围压力1=2=3剪切：施加应力差Δ1=1-3应力特点：试样是轴对称应力状态垂直应力z一般是大主应力1侧向应力总是相等x=y，且为中、小主应力2=3试样水压力c轴向力F§5.3土的抗剪强度的测定试验–三轴试验应力特点与试验方法类型施加3施加1-3量测固结排水固结排水体变固结不排水固结不排水孔隙水压力不固结不排水不固结不排水孔隙水压力常用试验类型试样围压力3阀门阀门马达横梁量力环百分表量水管孔压量测§5.3土的抗剪强度的测定试验–三轴试验1-31(1-3)f(1-3)f破坏偏差应力取值方法松砂密砂取曲线的最大偏差应力值作为(1-3)f取规定的轴向应变值（通常15%）所相应的偏差应力作为(1-3)f以最大有效主应力比((1/3)max处的偏差应力值作为(1-3)f15%§5.3土的抗剪强度的测定试验–三轴试验1-313=100kPa3=300kPa3=500kPa三轴试验确定土的强度包线O31f强度包线c由不同围压的三轴试验，得到破坏时相应的（1-)f分别绘制破坏状态的应力摩尔圆，其公切线即为强度包线，可得强度指标c与15%(1-3)f§5.3土的抗剪强度的测定试验–三轴试验固结排水试验（CD试验）ConsolidatedDrainedTriaxialtest(CD)总应力抗剪强度指标：cdd（c）试验类型与强度指标固结不排水试验（CU试验）ConsolidatedUndrainedTriaxialtest(CU)总应力抗剪强度指标：ccucu不固结不排水试验（UU试验）UnconsolidatedUndrainedTriaxialtest(UU)总应力抗剪强度指标：cuu（cuuuu）§5.3土的抗剪强度的测定试验–三轴试验常规三轴试验优缺点单元体试验，试样内应力和应变相对均匀应力状态和应力路径明确排水条件清楚，可控制破坏面不是人为固定的设备操作复杂现场无法试验常规三轴试验不能反映2的影响说明：3＝0即为无侧限抗压强度试验§5.3土的抗剪强度的测定试验–三轴试验十字板剪切试验一般适用于测定软粘土的不排水强度指标钻孔到指定的土层，插入十字形的探头通过施加的扭矩计算土的抗剪强度M§5.3土的抗剪强度的测定试验–十字板剪切试验M2fvfhM1DHM假定土体为各向同性，fh=fv=f：十字板剪切试验§5.3土的抗剪强度的测定试验–十字板剪切试验§5.1概述§5.2土的抗剪强度理论§5.3土的抗剪强度的测定试验§5.4应力路径与破坏主应力线§5.5土的抗剪强度指标§5.6土的动强度与砂土的振动液化第五章：土的抗剪强度§5.4应力路径与破坏主应力线应力路径及表示法强度包线与破坏主应力线总应力路径与有效应力路径应力路径与破坏主应力线§5.4应力路径与破坏主应力线应力状态及应力路径yyzxyzxxz123应力状态：土体中一点（微小单元）上作用的应力的大小与方向应力路径：土体中一点应力状态连续变化，在应力空间（平面）中的轨迹§5.4应力路径与破坏主应力线O13Rr应力状态及莫尔圆应力状态可用莫尔圆表示圆心坐标：R=()半径：r=()顶点坐标：(p,q)其中，p=()q=()应力状态也可用莫尔圆上的点，如（p,q）来表示(p,q)§5.4应力路径与破坏主应力线O强度包线O应力路径及破坏主应力线方法一：用一系列的莫尔圆表示破坏时的莫尔圆与强度包线相切不直观，易混乱31pqO3O方法二：用p-q图上莫尔圆的顶点坐标的变化线表示破坏点位于破坏主应力线上方法直观，使用方便破坏主应力线§5.4应力路径与破坏主应力线莫尔圆p-q应力平面土中一点的应力状态一个莫尔圆一点应力的变化过程一系列莫尔圆一条线（应力路径）极限应力状态与强度包线相切的莫尔圆破坏主应力线上的一点莫尔圆与应力路径的比较§5.4应力路径与破坏主应力线两条直线与横坐标交于一点O强度包线f：在坐标系中所有破坏状态莫尔圆的公切线破坏主应力线Kf：在pq坐标系中所有处于极限平衡应力状态点的集合强度包线与破坏主应力线pqO破坏主应力线KfO强度包线f§5.4应力路径与破坏主应力线pqOKf线Of线acACB二者参数之间的关系(>,c>a)用最小二乘法确定a和然后计算强度指标c和确定强度指标:强度包线与破坏主应力线§5.4应力路径与破坏主应力线pOq总应力与有效应力状态有效应力原理：+u或-u孔隙水压力：u=B3+AB(1-3)1331u有效应力总应力uu§5.4应力路径与破坏主应力线pOqKf线三轴试验的总应力路径固结过程：p0p0=3剪切过程：3=010AB剪切p0=3固结11§5.4应力路径与破坏主应力线ppOqq饱和土固结不排水试验uuf三轴试验的有效应力路径固结过程：p0p0=3剪切过程：3=010u0总应力Kf线当A是常数时，有效应力路径为直线，一般情况下A不为常数，有效应力路径为曲线有效应力Kf线p0=3§5.4应力路径与破坏主应力线孔压系数A与有效应力路径弹性体：A=1/3松砂或正常固结粘土：剪缩A>1/3密砂或超固结粘土：剪胀A<1/3pOqp0=3A=0(u=0)饱和土固结排水试验A<0A=0.5A=1A=1/3§5.4应力路径与破坏主应力线应力路径p-q平面上的应力路径与莫尔圆强度包线与破坏主应力线sin=tg；a=ccos总应力路径与有效应力路径有效应力原理孔隙水压力系数总应力状态与有效应力状态三轴试验的总应力路径与有效应力路径小结§5.4应力路径与破坏主应力线§5.1概述§5.2土的抗剪强度理论§5.3土的抗剪强度的测定试验§5.4应力路径与破坏主应力线§5.5土的抗剪强度指标§5.6土的动强度与砂土的振动液化第五章：土的抗剪强度§5.5土的抗剪强度指标强度指标的类型总应力指标与有效应力指标三轴试验强度指标直剪试验强度指标土的强度指标的工程应用土的抗剪强度指标库仑公式:f=c+tgc和称为土的抗剪强度指标§5.5土的抗剪强度指标抗剪强度指标的类型峰值强度与残余强度指标总应力强度与有效应力强度指标直剪强度与三轴试验指标三种强度指标：根据应力变形特性分根据应力分析方法分根据试验方法分§5.5土的抗剪强度指标–指标类型峰值强度残余强度指标直剪和三轴试验中应变软化时:f峰值强度指标r残余强度指标大变形完全破坏了土的结构强度和咬合作用，残余强度破坏包线通过原点，其内摩擦角r只决定于土的矿物成分，与其所受的应力历史等因素无关q=()frqfqr§5.5土的抗剪强度指标–指标类型总应力指标与有效应力指标抗剪强度的有效应力指标c，c+tg=-u符合土的破坏的机理，但有时孔隙水压力u无法确定抗剪强度的总应力指标c，c+tg是一种“全额生产率”的概念，因u不能产生抗剪强度，不符合强度机理。在无法确定u时便于应用，但要符合工程条件§5.5土的抗剪强度指标–指标类型抗剪强度u抗剪强度的总应力指标ctg我叫u郭处士，充数而已！在难以确定孔隙水压力的情况下使用注意正确使用的方法：确定c，的试验中，应能大致模拟工程现场孔隙水压力的特性§5.5土的抗剪强度指标–指标类型正常固结土的有效和总应力指标思考题1：实际破裂面的方向？思考题2：如果破坏时孔隙水压力u(负孔压)，有效应力莫尔圆在总应力莫尔圆哪边？O11uf有效应力fppOqqp0=3总应力Kf线uf有效应力Kf线总应力f§5.5土的抗剪强度指标–指标类型超固结粘土的有效应力与总应力指标u2f>0u1f<0O有效应力f总应力fppOqq总应力Kf线uf2>0有效应力Kf线u1f<0u>0u<0§5.5土的抗剪强度指标–指标类型常规三轴压缩试验类型施加3施加1-3量测强度指标固结排水CD固结排水体变cd,d=(c,)固结不排水CU固结不排水孔隙水压力ccu,cuc,不固结不排水UU不固结不排水孔隙水压力cu,u试验类型与强度指标§5.5土的抗剪强度指标–三轴试验指标固结排水试验强度指标：cd,d=c,试验条件松砂与正常固结粘土试验曲线与强度包线密砂与超固结粘土试验曲线与强度包线超固结粘土+正常固结粘土的强度包线§5.5土的抗剪强度指标–三轴试验指标固结排水试验试验条件施加围压充分固结施加(1-)时，排水阀门始终打开，剪切速度慢足以使试样内的孔压消散始终u=0，=-u=,总应力指标即为有效应力指标试样围压力3阀门始终打开阀门马达横梁量力环百分表量水管§5.5土的抗剪强度指标–三轴试验指标固结排水试验v轴向应力渐进增加体应变是体缩最终二者均趋于稳定强度包线过原点cd=0松砂与正常固结粘土试验曲线与强度包线O=13d=f=f2333132333§5.5土的抗剪强度指标–三轴试验指标思考题1：为什么正常固结粘土强度包线过原点？什么是实验室三轴试验中的正常固结粘土如对一个三轴试验3p=z，则不是正常固结土固结排水试验有效固结压力3等于先期固结压力p地基中的正常固结粘土，取样在试验室进行三轴试验时，是否一定为正常固结土在三轴试验中，固结压力为0的正常固结粘土，是在其历史上最大固结压力为0的土，也即处于泥浆状态的土，其抗剪强度为0§5.5土的抗剪强度指标–三轴试验指标思考题2：c=0是否意味着正常固结粘土无粘聚力?固结排水试验粘性土粘聚力的存在是客观的。在正常固结情况下，粘聚力c随增加而增加，从而使其隐含在摩擦强度之内c和在物理意义上并不严格“真实”地反映粘聚和摩擦两个抗剪强度分量，而通常是“你中有我，我中有你”，从而失去其物理意义，变成仅为计算参数的含义§5.5土的抗剪强度指标–三轴试验指标固结排水试验v应力应变关系软化，体应变后段发生剪胀峰值强度包线,密砂过原点，超固结粘土不过原点残余强度包线两者均过原点O=13峰值强度f=f2333133323d=cd=c密砂与超固结粘土试验曲线与强度包线残余强度r=r§5.5土的抗剪强度指标–三轴试验指标固结排水试验天然土的强度包线–先期固结压力ppp时正常固结粘土；p时超固结粘土p压缩曲线ep初始加载卸载再加载强度包线正常固结超固结近似f§5.5土的抗剪强度指标–三轴试验指标松砂与正常固结粘土试验曲线与强度包线密砂的试验曲线与强度包线超固结粘土试验曲线与强度包线天然粘土：超固结+正常固结粘土的强度包线固结排水试验小结应变硬化与体积收缩，cd=0应变软化与剪胀性，cd=0应变软化与剪胀性，cd与d折线→c≠0的直线近似§5.5土的抗剪强度指标–三轴试验指标接教务科通知，期末土力学（1）的考试时间计划由原定的1月10日调整到1月9日。和上述调整有冲突的同学务请速到土水学院教务科协商。重要通知！考试时间2005年1月9日（星期三）上午8:00~10:00，地点：5教510411月27日习题讨论课范围：第五章内容：小测验习题讨论、方法讨论难点讨论、其它讨论提示答疑时间：12月26日晚8：00–10：00地点：新水利馆227（从正门进，上2楼，两个左拐，右手）固结不排水试验强度指标：ccu,cuc,试验条件正常固结粘土试验曲线与强度包线超固结粘土试验曲线与强度包线固结不排水试验确定的的强度参数粘性土的孔隙比有效应力抗剪强度唯一性关系§5.5土的抗剪强度指标–三轴试验指标试样围压力3阀门阀门马达横梁量力环百分表量水管孔压量测固结不排水试验施加围压充分固结施加(1-)时，排水阀门关闭，量测剪切过程中产生的超静孔隙水压力u一般u0，=-u=,总应力指标同有效应力指标不同试验条件§5.5土的抗剪强度指标–三轴试验指标对于饱和土试样：孔压系数B=1.0u=A(剪切过程中的超静孔隙水压力u固结不排水试验无剪缩（弹性体）：A=1/3剪缩：A>1/3剪胀：A<1/3(甚至可能A<0，u<0）超静孔压由土骨架体积变形的趋势决定，骨架收缩的趋势使孔压增加不排水试验的孔压，同相应排水试验的体变之间常有类似的规律§5.5土的抗剪强度指标–三轴试验指标确定的强度指标试验量测的项目：，-，u计算的项目：=u；=确定的强度指标：ccu，cuc，固结不排水试验§5.5土的抗剪强度指标–三轴试验指标u轴向应力和孔压u渐进增加并趋于稳定u>0，cu<强度包线过原点ccu=c=0正常固结粘土试验曲线与强度包线O=13f2333cufu3f固结不排水试验u3f§5.5土的抗剪强度指标–三轴试验指标固结不排水试验u应力应变关系软化，孔压后段减小，可小于零强度包线不过原点，ccu>c,cu<与超固结度有关O=1323超固结粘土试验曲线与强度包线cufccuu1fu2fu1fu2ffc§5.5土的抗剪强度指标–三轴试验指标固结不排水试验小结剪切过程中的超静孔压：u=A()试验确定的强度指标：cu，ccu和，c正常固结粘土：cu<；ccu＝c=0超固结粘土：cu；ccu>c>0§5.5土的抗剪强度指标–三轴试验指标粘性土有效应力密度抗剪强度间的唯一性关系Henkel(1960)等学者证实，对饱和正常固结粘土，在有效应力密度抗剪强度间存在唯一性关系：存在单一的有效应力强度包线破坏时含水量（孔隙比）和强度间存在唯一性关系土体有效应力和含水量（孔隙比）间存在唯一性关系和试验的类型及应力路径等无关对具有相同的前期固结压力的超固结土也有相似的规律§5.5土的抗剪强度指标–三轴试验指标pOqKf线固结排水试验固结不排水试验粘性土有效应力密度抗剪强度间的唯一性关系ef=ef两种试验得到相同的Kf线Kf线上，pfqfef间存在唯一性关系A点：ef=ef有效应力和孔隙比间存在唯一性关系B点：eB=eBABeB=eB土样的密度不变，强度相同§5.5土的抗剪强度指标–三轴试验指标不固结不排水试验强度指标：cuu(cu),uu(u)试验条件饱和试样的不排水强度指标cu不排水试验与固结不排水试验无侧限压缩试验：3=0的不排水试验不饱和试样的不排水强度§5.5土的抗剪强度指标–三轴试验指标试样围压力3阀门阀门马达横梁量力环百分表量水管孔压量测不固结不排水试验排水阀门关闭，施加围压，产生孔隙水压力u1=B施加(1-)时，排水阀门关闭，量测剪切过程中产生的超静孔隙水压力u2=BA()试验条件§5.5土的抗剪强度指标–三轴试验指标饱和试样的不排水强度指标cu不固结不排水试验O=13u=0fcu23fcB=1u1=u2=A()试验过程中不排水，试样密度不变，不论周围压力3多大，抗剪强度和破坏时的有效应力状态相同总应力抗剪强度包线水平u=0，cu=(1-3)f/2破坏时不同3试验的有效应力莫尔圆相同u1fu2f有效应力莫尔圆总应力莫尔圆§5.5土的抗剪强度指标–三轴试验指标思考题1：不排水试验的破裂面的方向？思考题2：u=0是否意味着土体不具有摩擦强度？思考题3：可否由UU试验确定有效应力强度指标？O=13u=0fcu23fc有效应力莫尔圆总应力莫尔圆不固结不排水试验§5.5土的抗剪强度指标–三轴试验指标O=cuf正常固结粘土层p1先期固结压力p2p3cu1cu2cu3p1p2p3不排水试验与固结不排水试验不固结不排水试验固结不排水试验强度包线上的每一点对应于一个具有相同先期固结压力的不排水强度指标§5.5土的抗剪强度指标–三轴试验指标无侧限压缩试验不固结不排水试验O=u=0fcu3=0qu=3=0的不排水试验f=cu=qu/2由于土样扰动等的影响，一般稍低于原位不排水强度§5.5土的抗剪强度指标–三轴试验指标不饱和试样的不排水强度不固结不排水试验=f开始段非饱和，有效应力随围压增加增加，试样密度增加，强度增高围压较大时，孔隙气被压缩或溶解于水，试样饱和，强度包线趋于水平线不饱和区饱和区§5.5土的抗剪强度指标–三轴试验指标饱和试样的不排水强度指标:u=0,cu饱和CD与CU强度指标:有关联无侧限压缩试验：3=0,是特殊的UU试验不饱和试样的UU强度指标:随3增加而增加并趋于稳定不固结不排水试验小结§5.5土的抗剪强度指标–三轴试验指标试验类型试验方法强度指标慢剪SlowShear施加正应力-充分固结慢剪，保证无超静孔压cs，s固结快剪ConsolidatedQuickShear施加正应力-充分固结快剪，在3-5分钟内剪切坏ccq，cq快剪QuickShear施加正应力后不固结，立即快剪，3-5分钟内剪坏cq，q直剪试验类型和强度指标§5.5土的抗剪强度指标–直剪试验强度指标排水条件不明确，但可以模拟实际工程问题直剪试验强度指标对于砂土，三种试验结果都接近于c对于粘性土，慢剪：csc，s，一般强度指标稍大，常乘系数0.9固结快剪：ccqccucqcu快剪：对于k<10-7cm/s的粘土cqcuqu§5.5土的抗剪强度指标–直剪试验强度指标土的强度指标的工程应用有效应力指标还是总应力指标？三轴试验指标还是直剪试验指标？峰值强度指标还是残余强度指标？§5.5土的抗剪强度指标–工程应用土的强度指标的工程应用有效应力指标与总应力指标凡是可以确定（测量、计算）孔隙水压力u的情况，都应当使用有效应力指标c，采用总应力指标时，应根据现场土体可能的固结排水情况，选用不同的总应力强度指标§5.5土的抗剪强度指标–工程应用三轴试验指标与直剪试验指标应优先采用三轴试验指标应按照不同土类和不同的固结排水条件，合理选用直剪试验指标砂土：c,三轴CD试验与直剪试验（直剪偏大）粘土：有效应力指标：三轴CD或CU试验总应力指标：三轴CU、UU试验或直剪cq、q试验土的强度指标的工程应用§5.5土的抗剪强度指标–工程应用峰值强度指标与残余强度指标土的强度指标的工程应用峰值强度：一般问题残余强度古旧滑坡断层夹泥大变形问题§5.5土的抗剪强度指标–工程应用土的强度指标的工程应用名称指标应用不排水剪(快剪)cu、ucq、q软土地基快速施工固结不排水剪(固结快剪)ccu、cuccq、cq固结完成后受突然荷载固结排水剪(慢剪)cd、dcs、s地基透水性强施工较慢或正常运行期§5.5土的抗剪强度指标–工程应用不固结不排水剪（快剪）cu、u（cq、q）粘土地基上快速施工的建筑物土的强度指标的工程应用软土地基上的快速填方土坝快速施工，心墙未固结§5.5土的抗剪强度指标–工程应用固结不排水剪（固结快剪）ccu、cu（ccq、cq）土的强度指标的工程应用在天然土坡上快速填方水位骤降在1层固结后，施工2层12§5.5土的抗剪强度指标–工程应用固结排水剪（慢剪）ccd、cd（cs、s）粘土地基上慢速施工的建筑物土的强度指标的工程应用粘土地基上的分层慢速填方稳定渗流期的土坝§5.5土的抗剪强度指标–工程应用强度指标的类型总应力指标与有效应力指标三轴试验强度指标直剪试验强度指标土的强度指标的工程应用土的抗剪强度指标小结§5.5土的抗剪强度指标–工程应用§5.1概述§5.2土的抗剪强度理论§5.3土的抗剪强度的测定试验§5.4应力路径与破坏主应力线§5.5土的抗剪强度指标§5.6土的动强度与砂土的振动液化第五章：土的抗剪强度§5.6土的动强度与砂土的振动液化土的动强度-动三轴试验3311静力固结动载试验典型试验结果rdN总应变dN动应变uN孔压dN动荷载3311固结比Kc=1/3§5.6土的动强度与砂土的振动液化rdN总应变Nd动应变uN孔压土的动强度–破坏标准极限平衡、液化和应变破坏振次Nfu=3液化Nfd=5%动应变Nfrd=10%总应变NfO31ucrdo临界孔隙水压力ucr极限平衡Nfucr§5.6土的动强度与砂土的振动液化土的动强度动强度曲线：试件45º面上的动剪应力d（即动应力幅do的一半）或动应力比do/23与破坏振次Nf间的曲线破坏振次lgNf动剪应力dKc=3Kc=1Kc=2§5.6土的动强度与砂土的振动液化饱和松砂的振动液化液化现象时间T孔压u饱和松砂在振动情况下孔压急剧升高在瞬间砂土呈液态振动台松砂§5.6土的动强度与砂土的振动液化饱和松砂的振动液化液化机理（1）初始处于疏松状态（3）振后处于密实状态（2）振动过程中处于悬浮状态-孔压升高（液化）§5.6土的动强度与砂土的振动液化振前松砂的结构振中颗粒悬浮，有效应力为零振后砂土变密实饱和松砂的振动液化液化机理排出的剩余孔隙水§5.6土的动强度与砂土的振动液化松砂层地下水位地震荷载建筑物喷砂地面下沉喷砂遗井排出的剩余孔隙水地震前液化时液化后建筑物地基的液化§5.6土的动强度与砂土的振动液化喷砂遗井§5.5土的动强度与砂土的振动液化日本阪神地震引起的路面塌陷§5.5土的动强度与砂土的振动液化地基液化引起的储油罐倾斜—日本神户§5.5土的动强度与砂土的振动液化阪神地震中新干线的倾覆§5.5土的动强度与砂土的振动液化日本阪神地震引起的地面下沉房屋脱离地面§5.5土的动强度与砂土的振动液化桩基础（房屋基础露出地面）§5.5土的动强度与砂土的振动液化液化定义在饱和砂土中，由于振动引起颗粒的悬浮，超静孔隙水压力急剧升高，直到其孔隙水压力等于总应力时，有效应力为零，砂土的强度丧失，砂土呈液体流动状态，称为液化现象§5.5土的动强度与砂土的振动液化饱和度组成状态结构其他砂土液化的影响因素粉细砂：d50=0.07mm-1.0mm砾类土：粒径大于5mm<60%粉土：Ip=（3-10）Il=0.75-1.0排水条件应力状态及历史地震特性…….相对密度Dr<50%一般只能发生于饱和土§5.5土的动强度与砂土的振动液化加固地基土：换土、加密、排水围封加固建筑物深基础与桩基础砂土液化的工程防治§5.5土的动强度与砂土的振动液化§5.1概述§5.2土的抗剪强度理论§5.3土的抗剪强度的测定试验§5.4应力路径与破坏主应力线§5.5土的抗剪强度指标§5.6土的动强度与砂土的振动液化第五章：土的抗剪强度小结土的抗剪强度理论抗剪强度测定试验应力路径与破坏主应力线抗剪强度指标动强度与砂土液化直剪试验与库仑公式土的抗剪强度机理莫尔-库仑强度理论室内：直剪试验、三轴试验野外：十字板试验应力路径及表示法强度包线与破坏主应力线总应力路径与有效应力路径强度指标的类型及特点强度指标的工程应用动三轴试验及动强度沙土液化§5土的抗剪强度作业5-15-35-53-95-85-45-9谢谢观赏勤能补拙，学有成就！