西安理工大学第六章 土的抗剪强度

土的强度理论及应用邵生俊西安理工大学岩土工程研究所一、问题的提出强度破坏的现象土坡产生滑坡、地基的侧向挤出与下陷、挡土墙的失稳以及洞室的塌方。抗剪强度定义土材料抵抗剪切破坏的能力。破坏准则（破坏条件）土材料单元破坏时应力条件所服从的规律，或基本关系。测试方法二、应力莫尔圆三维应力状态xzyzzzyzxyzyyyxxzxyxxij321000000ij31q3/)(321p13莫尔应力圆2平面应变条件13xyx,yxy,2221322xyyxyxyxxy2tan211xyx,yxy,1二、土的抗剪强度和破坏理论土的屈服与破坏土的应力应变曲线311V屈服破坏峰值强度残余强度一般的材料强度理论物种材料强度理论最大拉应力理论：认为复杂应力条件下引起材料断裂破坏的主要原因是最大拉应力。l1最大拉应变理论：认为复杂应力条件下引起材料断裂破坏的主要原因是最大拉应变。l)(321最大剪应力理论：认为复杂应力条件下引起材料屈服破坏的主要原因是最大剪应力。ssmax312最大形状改变比能理论：认为复杂应力条件下引起材料屈服破坏的主要原因是最大形状改变比能。s2/121323222122221双剪强度理论：认为复杂应力条件下引起材料屈服破坏取决于两个较大剪切应力。ss2221222132313121三、莫尔－库伦强度理论pF直接剪切试验库伦定律tanftancfo极限平衡条件13f2CA'oc'sinOOACctgc2sin3131132450f245tan2245tan245tan2245tansin1cos2sin1sin1cos2sin0021300231313131cccco极限平衡条件（有效应力）1'3''f2CA'o''c''sinOOAC''2'''''sin3131ctgc132450f2'45tan'22'45tan''2'45tan'22'45tan'''sin1'cos'2'sin1'sin1'''cos'2'sin''''0021300231313131cccc莫尔－库伦强度理论的要点：1、破裂面上，材料的抗剪强度是法向应力的函数。2、当法向应力不大时，抗剪强度可以简化为法向应力的线性函数，即服从库伦定律。3、土单元体中，任意一个面上的剪应力大于该面上土的抗剪强度时，土单元即发生破坏；用破坏准测表示的应力条件即为极限平衡条件。4、破坏面与大主应力作用面的夹角一定。四、土的剪切试验三轴剪切实验常规三轴剪切试验方法:对于一个圆柱样施加各向均等的压力（通常称之为围压），控制排水条件，在轴向施加荷载，控制加荷速率，进行三轴压缩剪切，可以获得轴向应力增量与轴向应变的变化曲线。这种试验根据施加围压下排水与否可区分为固结（CONSOLIDATION）与不固结(UNCONSOLIDATION)两种情况；根据加荷速率及加荷过程中排水与否又区分为排水(DRAIN)剪切与不排水(UNDRAIN)剪切.不排水剪UU固结不排水剪CU固结排水剪CD破坏包线及强度指标311kPa1003kPa2003kPa3003应力应变曲线kPa1003kPa2003kPa3003强度包线c三轴剪切试验的应力路径2/)(31p总应力路径2/)''(31p有效应力路径三轴剪切试验的发展常规三轴剪切试验模拟的应力状态属轴对称情况，还不能模拟一般的三向不等的应力状态，因此，又有平面应变仪、真三轴仪和圆筒扭剪三轴仪等。直接剪切试验简单剪切试验pF快剪q固结快剪cq固结慢剪cs五、土的抗剪强度机理和影响因素摩擦强度粘聚强度滑动摩擦咬合摩擦范德华力库伦力胶结作用毛细压力密度－有效应力－抗剪强度的唯一性影响粘性土强度的因素土的组成、土的密度土的结构、土的应力状态当土的组成、湿度、结构一定时qpef,','pq六、土的剪切性状和各类抗剪强度指标在不排水和排水条件下土的剪切性状311u不排水剪311V排水剪总应力强度指标和有效应力强度指标0501001502002500100200300400500600正应力kPa剪应力kPa0501001502002500100200300400500600正应力kPa剪应力kPa不固结不排水剪切试验与快剪试验固结不排水剪切试验与固结快剪试验固结排水剪切试验与慢剪试验七、土的抗剪强度应用•确定挡土墙土压力•进行土质边坡的强度稳定分析，评价边坡的安全性•确定地基土的极限承载力，评价地基土的稳定性谢谢！