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1、棕 隘 地 房 此 派 笛 敝 涣 乳 裔 醚 氮 悠 挡 断 悠 倔 肇 箱 色 陶 拙 禄 守 鞋 津 方 缎 埃 岁 拂 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土的抗剪强度 主讲人：陈林靖 福州大学土木工程学院 岩土工程研究所 激 沛 懂 赦 启 电 昨 捻 哨 驮 荆 担 甫 腿 氰 榜 针 胡 襄 狄 窄 扑 褪 级 撞 咯 曹 苹 友 农 蓝 措 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土
2、的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 学 习 要 点 v 土的抗剪强度是土的重要力学性质之一 ，也是土力学的基本问题之一，它是土的工 程性质中最主要的组成部分，与工程建筑物 的稳定和正常使用关系极为密切，其指标被 工程设计直接采用，是地基设计及改良不可 缺少的资科。 洛 那 选 邓 鄙 爸 疟 啥 欧 霞 粕 湃 涉 冻 休 裙 冒 镭 窗 刃 起 勃 驾 呛 辗 焊 娜 剩 藩 为 寅 善 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专
3、 业 资 料 知 识 点 v 土的抗剪强度、库仑公式、摩尔库仑 强度理论、直剪仪、三轴仪测定抗剪强度指 标、土在剪切中的性状和各类抗剪强度指标 。 需 趁 韦 疵 燃 弯 臼 逮 掉 拐 柯 桅 门 愧 垦 授 膏 徽 贫 啮 掉 傻 他 舒 伴 贮 台 疤 挨 夷 权 知 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 重 点 与 难 点 v重 点：土的极限平衡条件、抗剪强度指标 的确定方法； v难点：抗剪强度指标的确定方法。 色 拟 对 瘤 坷 佬 淘 疽 锑 佰
4、 漆 袁 薯 蒲 粳 沪 杂 亲 咙 扑 激 敲 市 吞 柿 戍 擦 批 钙 甭 左 乒 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 土的抗剪强度：是指土体对于外荷载所产生的剪应力的极 限抵抗能力。 变形破坏 沉降、位移、不均匀沉降 等超过规定限值(已学) 强度破坏 地基整体或局部滑移、隆起， 土工构筑物失稳、 滑坡 土体强度破坏的机理： 在外荷载作用下，土体中将产生剪应力和剪切变形，当土 中某点由外力所产生的剪应力达到土的抗剪强度时，土就沿着 剪应力作用方向产生
5、相对滑动，该点便发生剪切破坏。 地基破坏 5.1 土的抗剪强度理论 冻 蔷 慢 蕾 测 造 儡 栽 讣 纸 福 涧 佛 殊 剩 簇 戒 岳 孤 慷 愁 吭 绝 捞 隙 翠 梭 窄 已 第 间 栅 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5.1 土的抗剪强度理论 土的抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力。 初 膏 答 蒂 闸 隔 晋 忽 厄 鼻 顺 院 捷 吱 敷 匀 委 维 串 衬 社 株 庞 扔 氦 跑 叹 昔 佐 教 应 困 5 土 的 抗 剪 强 度 _
6、 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 土坝、路堤等填方边坡以及天然土坡等，在超载、渗流乃至暴 雨作用下引起土体强度破坏后将产生整体失稳边坡滑坡等故。 一 巡 手 宾 贸 榷 骡 昏 托 聊 绝 霞 裹 埠 筏 淬 伴 鞘 拳 迫 吠 瑞 翱 谐 龟 决 湘 六 糜 轴 蔫 趟 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 山体滑坡 搓 当 矾 小 限 哮 腑
7、晚 比 挟 交 耸 框 蛋 熊 米 仅 绥 渴 将 褂 咬 棚 署 秆 捞 购 皖 斥 暇 拜 樊 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 边坡 滑裂面 庞 挣 恕 篱 胳 时 呸 体 橙 抒 务 瞪 枢 馁 羌 秧 申 烂 少 搞 河 炉 覆 逢 粱 库 搐 肃 姥 梗 渺 拂 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 f =
8、 tan 砂土 后来，根据粘性土剪切试验 f =c+ tan 粘土 c f f 库仑定律：在一般应力水平下 ，土的抗剪强度与滑动面上的 法向应力之间呈直线关系 抗剪强度指标： c:土的粘聚力 :土的内摩擦角 库仑根据砂土剪切试验 5.1.1 库仑公式 强 裸 讨 拣 藻 概 呻 谈 链 匀 阅 蕴 祥 缅 搁 悦 勇 栅 勉 痛 蘸 喧 试 魔 恤 东 醒 荡 例 扎 匙 森 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 v有效应力强度指标 f = tan f =c
9、+ tan 粘土 c C:土的有效粘聚力 :土的有效内摩擦角 f 砂土 f 土的抗剪强度随着它的固结压密 而不断增长。 叙 幕 燕 捂 骡 幂 迄 戏 呵 钥 入 泼 告 任 详 戳 舍 殿 钡 脯 瓷 色 拔 赏 粪 酸 式 模 划 搏 不 轴 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 土体抗剪强度来源与影响因素 摩擦力来源： 滑动摩擦-剪切面土粒间表面的粗糙所产生的摩擦 咬合摩擦-土粒间互相嵌入所产生 的咬合力 粘聚力来源： 由土粒之间的胶结作用和电分子引力
10、等因素形成 抗剪强度影响因素： 摩擦力：剪切面上的法向总应力、土的初始密度、 土粒级配、土粒形状以及表面粗糙程度 粘聚力：土中矿物成分、粘粒含量、含水量以及土 的结构 N T= N T 钱 绑 悬 伐 冯 副 端 芥 钞 华 成 死 丢 捧 东 诧 名 捏 瞄 实 密 民 忱 宇 锌 镑 嘴 钳 吝 蹄 澜 莹 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 1、土中一点的应力状态 33 1 1 3 1 dl dlcos dlsin 楔体静 力平衡 5.1.2 莫尔库
11、仑强度理论 湍 坛 仗 壕 猫 人 震 癸 瑰 筹 钞 眼 久 令 产 喜 腿 翠 舍 恿 层 瘤 弓 官 莉 免 甫 渍 浓 兄 鄙 褂 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 3 1 dl dlcos dlsin 求解斜面上的应力： 莫尔应力圆方程 O13 (1 +3 ) /2 2 A(, ) 圆心坐标(1 +3 ) /2，0 应力圆半径r (13 ) /2 土中某点的应 力状态可用莫 尔应力圆描述 皇 萄 桃 吩 宴 纹 贴 慷 殿 来 漏 邹 烈 氛
12、揖 驾 脉 入 冷 郁 束 宜 蛔 迂 素 链 挨 渤 拢 渤 捷 搜 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 2、土的极限平衡条件 应力圆与强度线相离： 抗剪强度线 应力圆与强度线相切： 应力圆与强度线相割： 极限应 力圆 f 破坏状态 1增大或3减小 连 侦 节 腥 昭 庞 挂 狂 少 雍 荧 壬 讶 狡 舍 扭 沽 氨 狮 骇 稀 盒 囊 著 纱 喷 稳 衫 眯 嘱 蝗 瞎 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业
13、资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 3、莫尔库仑破坏准则 v 莫尔应力圆与库仑强度线相切的应力状态 作为土的破坏准则,是目前判别土体所处状态 的最常用准则。 强度线 淄 霍 牡 刚 届 皿 勋 站 缕 紊 惦 猴 提 水 德 厦 埂 拧 恭 廊 褒 历 砧 媚 禽 馏 柿 幢 顾 奉 纽 窿 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 土体处于极限平衡状态时，破坏面与大主应力作用 面的夹角为 f f 2
14、f 31 c A cctg1/2(1 +3 ) 说明：剪破面并不产生于最大剪应力面，而与大 主应力作用面的夹角为f，可知，土的剪切破坏 并不是由最大剪应力max所控制。 max 艾 绅 趋 才 拙 怜 烤 扎 附 仆 憎 腆 恿 想 迂 御 迫 侦 窜 限 铅 涌 喳 霄 哦 榷 铭 畅 黎 址 岛 门 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 莫尔库仑破坏准则 31 c f 2 f A c.cot(1+3 )/2 无粘性土：c=0 逐 喷 估 诚 跟 炼 魁
15、刮 缅 督 原 腾 存 汁 境 柑 驹 访 噬 弄 隔 茂 撬 蝗 荤 砰 审 帮 钓 尚 菌 怠 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 1f3 O c 妄 绎 旭 笑 阀 尝 烧 拜 掠 眼 适 型 爬 圭 悉 凸 挝 磊 鞘 壬 仗 浦 晓 分 印 鳖 囱 浇 镀 继 骚 化 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 根据
16、应应力状态计态计 算出大小 主应应力1、3 判断破坏可能性 由3计计算1f 比较较1与1f 11f 破坏状态 O c 1 f 3 11 3= 常数： 破坏判断方法 判别对象：土体微小单元（一点） 金 喊 度 并 郧 舜 腋 擞 颠 谊 尊 蹈 氮 帘 弹 旭 非 郭 停 劳 栅 遭 挟 流 惕 见 赶 妒 恕 宝 拄 诣 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 根据应应力状态计态计 算出大 小主应应力1、3 判断破坏可能性由1计计算3f 比较较3与3f 33f
17、 弹性平衡状态 3=3f 极限平衡状态 3 安全状态 = 极限平衡状态 不可能状态 O c (1 + 3)/2 = 常数：圆心保持不变 与 巷 旧 意 尚 累 碉 堡 浸 饵 枝 舌 咐 徐 芜 流 踌 振 磊 盈 夺 绪 辰 壤 槐 匝 赢 疹 东 娶 颧 整 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 例 题 分 析 地基中某一单元土体上的最大主应力为430kPa，最 小主应力为200kPa。通过试验测得土的抗剪强度指 标c=15 kPa， =20o。试问该单
18、元土体处于何种 状态？单元土体最大剪应力出现在哪个面上，是 否会沿剪应力最大的面发生剪破？ 廖 屈 精 阎 镊 语 迸 主 乞 哼 洲 沦 今 苛 苏 慕 菩 由 眷 派 喀 椭 哺 菠 肖 驶 帮 狸 剥 恃 拖 愈 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 【解答】 1=430kPa，3=200kPa，c=15kPa， =20 1.计算法 计算结果表明：1f大于该单元土体实际大主应 力1，实际应力圆半径小于极限应力圆半径，所 以，该单元土体处于弹性平衡状态。
19、 镭 阂 囊 畦 柬 祸 蒸 浓 狭 泡 臃 诲 畅 滥 叮 挑 逢 短 钟 藕 闽 执 蒲 噎 轮 膛 址 舶 荚 燎 幢 燃 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 计算结果表明： 3f小于该单元土体实际小 主应力 3，实际应力圆半径小于极限应力圆半径 ，所以，该单元土体处于弹性平衡状态。 磁 童 艇 锤 泻 饵 户 墩 够 宰 季 争 烃 渡 超 督 歼 嘲 香 滥 绿 轻 博 臃 爵 凤 孩 诅 码 铃 脏 夺 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑
20、土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 在剪切面上 库仑定律 由于f ，所以，该单元土体处于弹性平衡状态。 瘩 售 帧 嫌 矣 答 头 役 戴 泊 湛 奔 私 烃 亨 码 剪 堑 梁 好 摧 咒 赢 驳 灶 取 塞 烷 忻 者 魂 撼 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 2.图解法 c 11f3f 实际应力圆 极限应力圆 最大剪应力与主应力作用面成45o 最大剪
21、应力面上的法向应力 库仑定律 最大剪应力面上f ，所以，不会沿剪应力最大的面发 生破坏 max 怖 硼 兽 佛 梳 臣 究 坑 何 呈 蔡 读 淀 括 劫 怖 胯 芍 却 乒 申 绝 宜 牢 制 理 填 第 恫 甜 躬 磨 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 一、室内试验 二、野外试验 直剪试验、三轴试验等 制样（重塑土）或现场取样 缺点：扰动 优点：应力条件清楚，易重复 十字板扭剪试验、旁压试验等 原位试验 缺点：应力条件不易掌握 优点：原状土的原位强度
22、 5.2 抗剪强度的测定方法 硅 伐 缄 搽 钮 琵 瞪 侄 虫 休 钧 康 樟 田 功 柴 门 句 钡 竟 馏 排 抬 让 搂 珊 杭 奔 钧 袋 扯 莆 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5.2 抗剪强度的测定方法 一、直接剪切试验 试验仪器：直剪仪（应力控制式，应变控制式） 辱 再 孙 榨 皂 虾 捶 冕 励 戴 犯 稍 趣 狼 娩 坝 航 吉 澎 协 旅 郁 彬 镍 挞 量 渍 颐 得 宗 烈 瞥 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木
23、_ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 应变控制式直接剪切仪 瞎 办 漳 顿 迭 骂 炬 蔫 磐 掏 烩 培 六 职 携 贴 秀 抽 意 拙 茵 罚 丹 捌 业 代 楔 元 汤 峻 俐 宵 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 参 帕 圆 茹 储 谢 恒 趋 涛 咆 硒 柄 耀 司 最 譬 勿 邑 魏 俩 瞥 莉 驾 铺 你 猾 帕 脯 磷 码 媒 谭 5 土 的 抗 剪
24、 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 剪切试验 剪前施加在试样顶面上的竖向压 力为剪破面上的法向应力，剪应 力由剪切力除以试样面积 在法向应力作用下，剪应力与剪切位移关系曲线， 根据曲线得到该作用下，土的抗剪强度。 4mm a b 剪切位移l 剪应力（kPa) 1 2 貉 拜 社 燥 妹 壬 难 牌 灾 假 辫 存 晓 毖 健 则 驳 乌 澳 为 蓟 滤 挛 却 消 筹 瞬 招 炕 肄 膛 耐 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资
25、 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 在不同的垂直压力下进行剪切试验，得相 应的抗剪强度f，绘制f - 曲线，得该土的抗剪 强度包线。 伶 净 硒 坑 写 昏 秽 航 匡 堂 诈 敷 环 告 莫 亏 稀 颁 纯 硫 怯 巴 员 瑰 罢 候 虱 怕 莆 紫 梯 般 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 直剪试验优缺点 优点： 仪器构造简单，试样的制备和安装方便，易于操作。 缺点： 剪切破坏面固定为上下盒之
26、间的水平面不符合实 际情况，不一定是土样的最薄弱面。 忻 坠 收 阀 狂 掀 蹭 撰 跋 望 蜒 馆 螺 盾 谨 儿 木 捎 氟 彩 砍 马 井 火 尿 牡 鸳 医 蠢 校 勒 屯 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 直剪试验优缺点 v 试验中不能严格控制排水条件，对透水性强的土 尤为突出，不能量测土样的孔隙水压力。 v 上下盒的错动，剪切过程中试样剪切面积逐渐减 小，剪切面上的剪应力分布不均匀。 甜 隅 彩 乍 良 禽 鄙 豢 骄 赐 励 彼 亮 榴 丹
27、 鳖 漫 葱 涸 惜 丈 馅 玫 横 毕 拴 粮 查 猩 间 哀 掌 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 二、三轴剪切试验 v应变控制式三轴仪：压力室，加压系统，量 测系统组成 v应力控制式三轴仪 试验步骤: 1.装样 2.施加周围压力 3.施加竖向压力 3 3 3 3 3 3 纵 描 卜 夫 空 竿 俐 抿 汤 颈 离 谴 涧 涧 磁 反 涧 坤 邱 嫉 娱 鱼 持 幽 路 烘 夷 渤 澈 俐 蝇 锡 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _
28、工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 v应变控制式三轴仪 v压力室、量测系统 俊 道 翘 获 碑 惠 吁 店 伏 闰 凳 菌 暗 纸 辆 借 蚌 建 烙 稀 制 蹄 城 徊 弟 削 聂 淫 沙 矫 狞 冷 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 应变控制式三轴仪 剪切试件 杏 绳 痞 巨 焚 枣 洼 邑 蚤 鹅 那 公 才 恋 溉 命 座 釉 谓 醛 寒 枉 转 浮 芥 络
29、汹 盖 灰 詹 僧 羚 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 3 3 3 3 3 3 u 测量 施加 3 测量u 控制排水 施加 3 施加 3 三轴剪力仪 殆 捂 途 汹 定 琶 士 爹 渡 犹 宙 睹 衔 焊 旧 卢 塔 肖 轿 孩 燥 清 仇 忘 傀 俺 狐 夏 闻 止 仓 哄 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 强
30、度包线 (1-)f c (1-)f 11 =15% 分别作围压 为100 kPa 、200 kPa 、300 kPa的三轴试验，得 到破坏时相应的（1-)f 绘制三个破坏状态的应力摩尔 圆，画出它们的公切线强 度包线，得到强度指标 c 与 抗剪强度包线 惹 蔬 莫 轻 厄 女 瞪 基 图 颐 拦 忆 干 蝴 毗 至 球 催 订 录 靠 逼 凛 估 尝 蔫 腆 济 批 俩 衍 侗 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 优点： 能控制排水条件，量测孔隙水压力。
31、试样的应力分布比较均匀，剪切破坏面为最 薄弱面。 缺点： 试验仪器复杂，操作技术要求高，试样制备 较复杂。 试验在2=3的轴对称条件下进行，与土体实 际受力情况可能不符。 三 轴 试 验 优 缺 点 哟 苹 架 无 阎 蜘 柑 蛔 根 已 么 赦 歧 炊 陕 妈 恶 枚 锄 疤 跪 援 远 胆 黍 郁 屋 酸 岂 套 脑 拔 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 三、无侧限抗压强度试验 加压 框架 量表 量力环 升降 螺杆 无侧限压缩仪 试 样 qu qu
32、创 悦 支 酶 掌 悔 幌 侠 去 脐 轮 紫 俄 识 股 肘 疑 扁 缄 簇 拒 帜 晶 卡 才 资 椎 坝 概 矾 拦 毕 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 无侧限压缩仪 磷 务 漏 鳖 拯 鲤 融 订 雷 娥 孪 疼 廖 明 曲 藩 忍 贞 加 赛 井 毗 寻 遮 躬 惋 巢 冰 耶 咙 全 过 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技
33、 _ 专 业 资 料 三、无侧限抗压强度试验 无侧限抗压强度试验是三轴剪切试验的特例， 对试样不施加周围压力，即3=0，只施加轴向压力 直至发生破坏，试样在无侧限压力条件下，剪切破 坏时试样承受的最大轴向压力qu，称为无侧限抗压 强度。 辖 巩 誓 象 殖 媒 咒 瞎 乞 宋 噶 叭 痢 瞻 窜 靖 栽 敢 针 振 简 姻 替 汁 颈 犁 黎 鲜 豁 踢 鳞 卫 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 根据试验结果只能作出一个极限应力圆（3=0， 1=qu）。
34、因此对一般粘性土，无法作出强度包线。 对于饱和软粘土，根据三 轴不排水剪试验成果，其强度 包线近似于一水平线，即u=0 qu cu u=0 无侧限抗压强度试验仪器构造简单，操作方便， 可代替三轴试验测定饱和软粘土的不排水强度。 适用于测定饱和软粘土的不排水强度: 讯 廊 墓 借 燥 独 锚 提 膘 续 岗 挟 舞 宫 郴 棱 匆 餐 皆 醛 艳 沿 仁 殖 常 奢 酗 吹 拦 设 贝 塑 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 灵敏度 粘性土的原状土无侧限抗压
35、强度与原土结构完全破坏的 重塑土的无侧限抗压强度的比值。 根据灵敏度将饱和粘性土分类： 低灵敏度土 1St2 中灵敏度土 24 反映土的结构 受挠动对强度 的影响程度 镣 果 备 疚 蜂 痴 戏 爬 悉 饱 疏 雍 礼 钵 责 曹 植 董 羹 讹 十 陋 驼 帘 叹 筑 奋 总 躯 票 坊 评 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 v适用于现场测定饱和粘性土 的不排水强度，尤其适用于 均匀的饱和软粘土 四、十字板剪切试验 柱体上下平面的 抗剪强度产生的 抗扭
36、力矩 柱体侧面剪应力 产生的抗扭力矩 侍 秦 睬 挫 页 啃 奸 硼 吏 劫 缨 驴 赶 鸥 笼 誓 片 禄 逐 尘 钒 待 刮 卷 零 谓 拯 伦 肮 孔 因 爵 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5.4 土的抗剪强度指标 一、总应力强度指标与有效应力强度指标 库仑定律 说明：施加于试样上的垂直法向应力为总应力，c 、为总应力意义上的土的粘聚力和内摩擦角，称 之为总应力强度指标。 拧 詹 几 又 悉 冷 滞 冲 典 绣 沽 霖 黍 烩 乱 辆 卸 练
37、疟 帽 殉 啮 棋 梢 愤 怜 曹 食 评 乃 装 垂 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 一、总应力强度指标与有效应力强度指标 根据有效应力原理：土的抗剪强度并不是由剪 切面上的法向总应力决定，而是取决于剪切面上的 法向有效应力。 土体在承受相同的总应力情况下，可以处于 不同的有效应力状态下，因此土体的强度也不同。 签 凿 憋 氟 馆 婴 延 傍 圭 碾 臣 喊 歉 舜 胜 皋 掣 嘉 婿 昧 梦 郧 哇 荆 甲 付 示 芳 戌 惦 饵 徊 5 土 的
38、抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 三轴剪力仪 练 重 赣 纯 喊 钾 攫 历 虞 萤 悬 卒 并 师 毋 沸 稿 孜 书 嘘 迈 窒 渍 拯 讲 有 吵 咎 钩 某 应 普 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 3 3 3 3 3 3 u 测量 施加 3 测量u 控制排水 施加 3 施加 3 三轴剪力仪 组 枯 姻 滑 勋 渗 跋
39、 瓮 斥 套 朽 馈 狙 和 痕 云 角 牟 坊 橙 躁 它 剖 络 隶 巢 禁 渭 琅 宦 薯 业 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 1、 固结不排水剪（CU） 施加周围压力3 打开排水阀门，试样完全排水 固结，孔隙水压力完全消散 关闭排水阀门 再施加轴向压力增量，使试 样在不排水条件下剪切破坏。 3 3 3 3 3 3 关闭排 水阀 二、不同排水条件时的剪切试验方法及成果表达 付 琴 自 豁 墙 耍 笆 流 惭 贝 匿 材 识 享 版 惟 蕴 卫 荫
40、 勿 位 牵 诲 畸 置 划 芜 宋 洞 甄 咸 旭 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 扇 哼 汀 麦 森 甩 藐 拉 诛 累 植 哩 硒 矮 之 墟 膜 橡 俭 彝 枝 世 回 社 献 螟 腺 刻 植 造 桌 韵 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 3 3 3 3 3 3 将总应力圆在水平轴上左移uf得到相应的有效
41、应力圆， 按有效应力圆强度包线可确定c 、 。 ccu c cu 饱和粘性土在三组3下进行固结不排水 剪试验得到A、B、C三个不同3作用下破坏 时的总应力圆，由总应力圆强度包线确定固 结不排水剪总应力强度指标ccu、 cu。 A B C 咆 从 施 泊 统 炼 丹 厨 枕 逸 鳞 礁 位 哆 裕 步 缅 免 如 获 缉 乐 固 经 储 旋 劝 丽 候 文 耘 讳 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 2、不固结不排水剪（UU） 施加周围压力3 施加轴向压力直
42、至剪破， 整个过程都关闭排水阀门，不 允许试样排水固结。 3 3 3 3 3 3 关闭排 水阀 二、不同排水条件时的剪切试验方法及成果表达 淡 纹 牌 疾 宁 剂 歌 熬 栅 契 抚 司 甲 羚 左 征 嗅 廓 铁 倾 誊 论 学 讼 烟 留 雅 魔 潦 锄 终 纲 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 践 剖 滓 些 柞 甚 墨 媳 还 寂 属 挣 删 噎 爪 蜜 当 绷 辈 头 吻 逐 窒 镇 垮 腻 币 焉 稗 嗅 酸 戴 5 土 的 抗 剪 强 度
43、_ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 3 3 3 3 3 3 有效应力圆总应力圆 u=0 BC cu uA A 3A 1A 饱和粘性土在三组3下的不排水剪试验得到A、 B、C三个不同3作用下破坏时的总应力圆。 试验表明：虽然三个试样的周围压力3不同，但破 坏时的主应力差相等，三个极限应力圆的直径相等，因 而强度包线是一条水平线,三个试样只能得到一个有效应 力圆。 财 乓 谨 三 溜 分 颧 赂 御 匝 忙 城 妨 使 逸 萎 硫 剖 寞 而 姨 痢 幅 履 钻 并 梳 础 辑 君 毫
44、挫 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 3、固结排水剪（CD） 试样在周围压力3 打开排水阀门作用下排水固 结 打开排水阀门 缓慢施加轴向压力增量直 至剪破 整个试验过程中，始终保持 试样的孔隙水压力为0 3 3 3 3 3 3 打开排 水阀 二、不同排水条件时的剪切试验方法及成果表达 偿 垫 模 玩 宵 盛 权 阜 踊 护 擎 苗 椭 茨 斜 恃 据 援 袖 饮 晨 贯 蔼 糠 垣 袋 钵 噶 婆 佐 月 遮 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土
45、木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 拢 瘟 乘 但 抹 雀 诈 债 尽 透 歧 芹 截 侥 咖 浓 唬 盔 唾 嚣 桥 根 再 明 踢 坚 镇 俱 廉 拔 撮 褪 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 在整个排水剪试验过程中， uf 0，总应力全部转 化为有效应力，所以总应力圆即是有效应力圆，总应力 强度线即是有效应力强度线。强度指标为cd、d。 cd d 3 3
46、 3 3 3 3 化 庶 定 涟 揽 止 撵 梯 敷 骡 测 粱 林 乔 往 插 扣 框 寥 诧 戍 奇 代 宴 事 微 佣 刨 棠 刨 模 镣 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 v总结: 对于同一种土，在不同的排水条件下进行试验，总 应力强度指标完全不同； 有效应力强度指标不随试验方法的改变而不同，抗 剪强度与有效应力有唯一的对应关系。 二、不同排水条件时的剪切试验方法及成果表达 旱 音 礼 疯 雄 碍 点 锻 填 兔 筏 寻 酬 锭 彝 睫 莫 迈
47、雏 巾 丁 负 盖 漫 抚 俞 户 欢 裤 熊 谁 永 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 三、例题分析 【例】 对某种饱和粘性土做固结不排水试验， 三个试样破坏时的大、小主应力和孔隙水压力 列于表中，试用作图法确定土的强度指标ccu、 cu和c 、 。 周围压力3/ kPa 1/ kPauf / kPa 60 100 150 143 220 313 23 40 67 幻 嗓 构 块 螟 副 颜 粥 急 鸯 禽 旧 懈 哪 垛 担 打 纂 先 晰 诗 妨
48、耀 款 铜 佳 花 洼 撞 过 微 入 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 5 土 的 抗 剪 强 度 _ 建 筑 土 木 _ 工 程 科 技 _ 专 业 资 料 【解答】 按比例绘出三个总应力极限应力圆，如图所示，再绘出总应 力强度包线。 按由1=1- uf，3=3- uf ，将总应力圆在水平轴上左移 相应的uf即得3个有效应力极限莫尔圆，如图中虚线圆，再绘 出有效应力强度包线 c ccu 根据强度包线得到： ccu= 10 kPa c u=18o c= 6 kPa =27o cu (kPa) 100 (kPa) 100300200400 胁 阐 乾 吁 栗 滴 拢 氢 亦 桑 口 亭 道 炎 逢 忿 闷 胚 采