第五章图的抗剪强度.ppt

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第五章土的抗剪强度1本章特点本章特点有较严格的理论体系有较严格的理论体系各种关系较复杂各种关系较复杂前面各章知识的综合运用前面各章知识的综合运用理清应力、应变、强度间的关系理清应力、应变、强度间的关系砂性土与粘性土强度的区别与联系砂性土与粘性土强度的区别与联系试验条件与实际工程情况的对应关系试验条件与实际工程情况的对应关系正常固结粘性土的强度正常固结粘性土的强度不固结不排水剪的应力应变关系及强度不固结不排水剪的应力应变关系及强度强度指标的运用强度指标的运用主要难点主要难点学习要点学习要点5土的抗剪强度2土工结构物或地基土渗透渗透问题问题变形问题变形问题强度强度问题问题渗透渗透特性特性变形特性变形特性强度强度特性特性5土的抗剪强度35土的抗剪强度5.15.1土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论5.25.2抗剪强度测定试验抗剪强度测定试验5.5.33抗剪强度指标抗剪强度指标5.5.44砂土的振动液化砂土的振动液化455土的抗剪强度土的抗剪强度5.15.1土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论5土的抗剪强度一、土的强度特点一、土的强度特点二、工程中土体的破坏类型二、工程中土体的破坏类型三、土的强度机理三、土的强度机理四、莫尔四、莫尔-库仑强度理论库仑强度理论555土的抗剪强度土的抗剪强度5.15.1土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论5土的抗剪强度1.1.碎散性：

碎散性：

强度不是颗粒矿物本身的强度，而是颗粒间强度不是颗粒矿物本身的强度，而是颗粒间相互作用相互作用主要是抗剪强度（剪切破坏），颗粒间粘主要是抗剪强度（剪切破坏），颗粒间粘聚力与摩擦力；聚力与摩擦力；2.2.三相体系：

三相体系：

三相承受与传递荷载三相承受与传递荷载有效应力原理；有效应力原理；3.3.自然变异性：

自然变异性：

土的强度的结构性与复杂性。

土的强度的结构性与复杂性。

一、土的强度特点一、土的强度特点6美国某桥头挡土墙破坏（美国某桥头挡土墙破坏（2003年年9月月10日）日）55土的抗剪强度土的抗剪强度二、工程中土体的破坏类型二、工程中土体的破坏类型1.挡土结构物的破坏5土的抗剪强度5.15.1土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论71.1.挡土结构物的破坏挡土结构物的破坏55土的抗剪强度土的抗剪强度二、工程中土体的破坏类型二、工程中土体的破坏类型广州京光广场基坑塌方广州京光广场基坑塌方使基坑旁办公室、民使基坑旁办公室、民工宿舍和仓库倒塌，工宿舍和仓库倒塌，死死33人，伤人，伤1717人。

人。

5土的抗剪强度5.15.1土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论8挡土墙挡土墙滑裂面滑裂面基坑支护基坑支护55土的抗剪强度土的抗剪强度二、工程中土体的破坏类型二、工程中土体的破坏类型5土的抗剪强度1.1.挡土结构物的破坏挡土结构物的破坏5.15.1土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论9龙观嘴龙观嘴黄崖沟黄崖沟乌江乌江20002000年西藏易贡巨型滑坡年西藏易贡巨型滑坡55土的抗剪强度土的抗剪强度二、工程中土体的破坏类型二、工程中土体的破坏类型5土的抗剪强度5.15.1土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论2.2.各种类型的滑坡各种类型的滑坡10立面示意图高程（高程（m）滑距（滑距（m）553022004000扎扎木木弄弄沟沟滑坡堆积体滑坡堆积体08000400020006000坡高坡高3330m3330m堆积体宽堆积体宽约约2500m2500m总方量总方量约约33亿方亿方55土的抗剪强度土的抗剪强度二、工程中土体的破坏类型二、工程中土体的破坏类型20002000年西藏易贡巨型滑坡年西藏易贡巨型滑坡5土的抗剪强度2.2.各种类型的滑坡各种类型的滑坡5.15.1土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论关西空港一期关西空港一期1717倍倍11平面示意图易贡滑坡堰塞湖易贡滑坡堰塞湖滑滑坡坡堆堆积积区区扎扎木木弄弄沟沟2264m2210m2165m2340m5520m滑坡堆滑坡堆积体体55土的抗剪强度土的抗剪强度二、工程中土体的破坏类型二、工程中土体的破坏类型20002000年西藏易贡巨型滑坡年西藏易贡巨型滑坡5土的抗剪强度2.2.各种类型的滑坡各种类型的滑坡5.15.1土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论12天然坝天然坝坝高坝高290m滑坡堰塞湖滑坡堰塞湖库容库容15亿方亿方10个月后溃坝个月后溃坝湖水每天上涨湖水每天上涨50cm50cm?

55土的抗剪强度土的抗剪强度二、工程中土体的破坏类型二、工程中土体的破坏类型20002000年西藏易贡巨型滑坡年西藏易贡巨型滑坡5土的抗剪强度2.2.各种类型的滑坡各种类型的滑坡5.15.1土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论13边坡边坡滑裂面滑裂面55土的抗剪强度土的抗剪强度二、工程中土体的破坏类型二、工程中土体的破坏类型5土的抗剪强度2.2.各种类型的滑坡各种类型的滑坡5.15.1土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论14粘土地基上的某谷仓地基破坏粘土地基上的某谷仓地基破坏3.3.地基的破坏地基的破坏55土的抗剪强度土的抗剪强度二、工程中土体的破坏类型二、工程中土体的破坏类型5土的抗剪强度5.15.1土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论15地基地基p滑裂面滑裂面55土的抗剪强度土的抗剪强度二、工程中土体的破坏类型二、工程中土体的破坏类型5土的抗剪强度3.3.地基的破坏地基的破坏5.15.1土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论16p土压力土压力p边坡稳定边坡稳定p地基承载力地基承载力u挡土结构物破坏挡土结构物破坏u各种类型的滑坡各种类型的滑坡u地基的破坏地基的破坏核心强度理论55土的抗剪强度土的抗剪强度二、工程中土体的破坏类型二、工程中土体的破坏类型5土的抗剪强度5.15.1土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论1755土的抗剪强度土的抗剪强度5.15.1土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论5土的抗剪强度一、土的强度特点一、土的强度特点二、工程中土体的破坏类型二、工程中土体的破坏类型三、土的强度机理三、土的强度机理四、莫尔四、莫尔-库仑强度理论库仑强度理论18三、土的强度机理三、土的强度机理55土的抗剪强度土的抗剪强度施加施加（=P/A）施加施加SS量量测测（=T/A）上盒上盒下盒下盒PSTA5土的抗剪强度1、直剪试验（库仑1776）试验方法试验方法=100KPaS=200KPa=300KPa5.15.1土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论19Occ：

粘聚力粘聚力：

内摩擦角：

内摩擦角=100KPaS=200KPa=300KPa三、土的强度机理三、土的强度机理55土的抗剪强度土的抗剪强度库仑公式库仑公式f：

土的抗剪强度土的抗剪强度tan：

摩擦强度与正应力摩擦强度与正应力成正比成正比c：

粘聚强度粘聚强度5土的抗剪强度1.1.直剪试验直剪试验试验结果试验结果抗剪强度指标抗剪强度指标5.15.1土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论20NT=NtanuuT滑动摩擦三、土的强度机理三、土的强度机理55土的抗剪强度土的抗剪强度（11）滑动摩擦）滑动摩擦5土的抗剪强度2、摩擦强度tan由颗粒之间发生滑动时颗粒接触面粗糙由颗粒之间发生滑动时颗粒接触面粗糙不平所引起，与颗粒大小、矿物组成等不平所引起，与颗粒大小、矿物组成等因素有关因素有关5.15.1土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论21（22）咬合摩擦咬合摩擦三、土的强度机理三、土的强度机理55土的抗剪强度土的抗剪强度5土的抗剪强度2.2.摩擦强度摩擦强度tanCABCAB剪切面剪切面u是指相邻颗粒对于相对移动的约束作用是指相邻颗粒对于相对移动的约束作用u当发生剪切破坏时，相互咬合着的颗粒当发生剪切破坏时，相互咬合着的颗粒A必须抬起，跨越相邻颗粒必须抬起，跨越相邻颗粒B，或在尖角处，或在尖角处被剪断（被剪断（C），才能移动），才能移动u土体中的颗粒重新排列，也会消耗能量土体中的颗粒重新排列，也会消耗能量5.15.1土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论22密度（密度（e,粒径级配（粒径级配（Cu,Cc）颗粒的矿物成分颗粒的矿物成分对于对于：

砂土：

砂土粘性土；粘性土；高岭石高岭石伊里石伊里石蒙特石蒙特石颗粒的形状（颗粒的棱角与长宽比）颗粒的形状（颗粒的棱角与长宽比）在其它条件相同时：

在其它条件相同时：

一般，对于粗粒土，颗粒的棱角提高了内摩擦角一般，对于粗粒土，颗粒的棱角提高了内摩擦角影响土的摩擦强度的主要因素：

影响土的摩擦强度的主要因素：

三、土的强度机理三、土的强度机理55土的抗剪强度土的抗剪强度5土的抗剪强度2.2.摩擦强度摩擦强度tan5.15.1土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论23p粘聚强度机理粘聚强度机理u静电引力（库仑力）静电引力（库仑力）u范德华力范德华力u颗粒间胶结颗粒间胶结u假粘聚力（毛细力等）假粘聚力（毛细力等）p粘聚强度影响因素粘聚强度影响因素u地质历史地质历史u粘土颗粒矿物成分粘土颗粒矿物成分u密度密度u离子价与离子浓度离子价与离子浓度-+三、土的强度机理三、土的强度机理55土的抗剪强度土的抗剪强度33、粘聚强度、粘聚强度5土的抗剪强度5.15.1土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论2455土的抗剪强度土的抗剪强度5.15.1土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论5土的抗剪强度一、土的强度特点一、土的强度特点二、工程中土体的破坏类型二、工程中土体的破坏类型三、土的强度机理三、土的强度机理四、莫尔四、莫尔-库仑强度理论库仑强度理论2555土的抗剪强度土的抗剪强度四、莫尔四、莫尔-库仑强度理论库仑强度理论1.应力状态与莫尔圆2.极限平衡应力状态3.莫尔-库仑强度理论4.破坏判断方法5.滑裂面的位置5土的抗剪强度5.15.1土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论26PSTA55土的抗剪强度土的抗剪强度四、莫尔四、莫尔-库仑强度理论库仑强度理论固定滑裂面固定滑裂面一般应力状态，如何判断是否破坏？

一般应力状态，如何判断是否破坏？

借助于莫尔圆借助于莫尔圆库仑公式5土的抗剪强度5.15.1土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论27三维应力状态三维应力状态55土的抗剪强度土的抗剪强度四、莫尔四、莫尔-库仑强度理论库仑强度理论1.应力状态与莫尔圆二维应力状态二维应力状态5土的抗剪强度5.15.1土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论28莫尔圆应力分析符号规定莫尔圆应力分析符号规定55土的抗剪强度土的抗剪强度四、莫尔四、莫尔-库仑强度理论库仑强度理论5土的抗剪强度1.1.应力状态与莫尔圆应力状态与莫尔圆材料力学材料力学+-+-土力学土力学正应力正应力剪应力剪应力拉为正拉为正压为负压为负顺时针为正顺时针为正逆时针为负逆时针为负压为正压为正拉为负拉为负逆时针为正逆时针为正顺时针为负顺时针为负5.15.1土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论29Oz+zx-xzx213rp+-155土的抗剪强度土的抗剪强度四、莫尔四、莫尔-库仑强度理论库仑强度理论大主应力：

大主应力：

小主应力小主应力:

圆心：

圆心：

半径：

半径：

z按顺时针方向旋转按顺时针方向旋转xx按顺时针方向旋转按顺时针方向旋转莫莫尔尔圆：

圆：

代表一个单元的应力状态；代表一个单元的应力状态；圆上一点：

圆上一点：

代表一个面上的两个应力代表一个面上的两个应力与与5土的抗剪强度5.15.1土体破坏与强度理论土体破坏与强度理论1.1.应力状态与莫尔圆应力状态与莫尔圆30f直剪试验：

直剪试验：

破坏时的莫尔圆与库仑抗剪强度破坏时的莫尔圆与库仑抗剪强度线的关系如何？

为什么？

线的关系如何？

为什么？

（c（