土的抗剪强度3

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1、五、例题分析五、例题分析 【例】地基中某一单元土体上的大主应力为地基中某一单元土体上的大主应力为430kPa430kPa，小，小主应力为主应力为200kPa200kPa。通过试验测得土的抗剪强度指标。通过试验测得土的抗剪强度指标c c=15 =15 kPakPa， =20=20o o。试问该单元土体处于何种状态？单元。试问该单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？面发生剪破？【解答解答】已知已知 1=430kPa=430kPa， 3=200kPa=200kPa，c=15kPa=15kPa， =20

2、=20o o 1.1.计算法计算法 kPacoof8 .450245tan2245tan231计算结果表明：计算结果表明： 1f大于该单元土体实际大主应力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元土体处于弹性平衡状态 kPacoof8 .189245tan2245tan213计算结果表明：计算结果表明： 3f小于该单元土体实际小主应小于该单元土体实际小主应力力 3，实际应力圆半径小于极限应力圆半径，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所以，该单元土体处于弹性平衡

3、状态 在剪切面上在剪切面上 552459021fkPaf7.2752cos21213131kPaf1 .1082sin2131库仑定律库仑定律 kPacf3 .115tan 由于由于f ，所以，该单元土体处于弹性平衡状态，所以，该单元土体处于弹性平衡状态 2.2.图解法图解法 c 1 1f 3f实际应力圆实际应力圆极限应力圆极限应力圆最大剪应力与主应力作用面成最大剪应力与主应力作用面成4545o okPa11590sin2131max最大剪应力面上的法向应力最大剪应力面上的法向应力kPa31590cos21213131库仑定律库仑定律 kPacf7 .129tan最大剪应力面上最大剪应力面上f

4、 ，所以，不会沿剪应力最大的面发生破，所以，不会沿剪应力最大的面发生破坏坏 max土的 抗剪强度试验 一、室内试验一、室内试验 二、野外试验二、野外试验直剪试验、三轴试验等直剪试验、三轴试验等 制样（重塑土）或现场取样制样（重塑土）或现场取样 缺点：扰动缺点：扰动 优点：应力条件清楚，易重复优点：应力条件清楚，易重复十字板扭剪试验、旁压试验等十字板扭剪试验、旁压试验等 原位试验原位试验 缺点：应力条件不易掌握缺点：应力条件不易掌握 优点：原状土的原位强度优点：原状土的原位强度 一、直接剪切试验（室内试验）一、直接剪切试验（室内试验）试验仪器：试验仪器：直剪仪（应力控制式，应变控制式）直剪仪（应

5、力控制式，应变控制式） 土的抗剪强度试验 直接剪切仪分为应变控制式和应力控制式两种，前者直接剪切仪分为应变控制式和应力控制式两种，前者是等速推动试样产生位移测定相应的剪应力，后者是等速推动试样产生位移测定相应的剪应力，后者则是对试件分级施加水平剪应力测定相应的位移，目则是对试件分级施加水平剪应力测定相应的位移，目前我国普遍采用的是应变控制式直剪仪。前我国普遍采用的是应变控制式直剪仪。 一、直剪试验土样土样 剪前施加在试样顶面上的竖向压力为剪破面上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的法向应力 ，剪应力由剪切力除以试样面积：剪应力由剪切力除以试样面积：APATf一、直接剪切试验（室

6、内试验）一、直接剪切试验（室内试验） 1、试验过程：试验过程：试验时，由杠杆系统通过加压活试验时，由杠杆系统通过加压活塞和透水石对试样施加某一垂直压力塞和透水石对试样施加某一垂直压力 ，然后等速转动手然后等速转动手轮对下盒施加水平推力，使试样在上下盒的水平接触面轮对下盒施加水平推力，使试样在上下盒的水平接触面上产生剪切变形，直至破坏，剪应力的大小可借助与土上产生剪切变形，直至破坏，剪应力的大小可借助与土盒接触的量力环的变形值计算确定。盒接触的量力环的变形值计算确定。在法向应力在法向应力 作用下，得到剪应力与剪切位移关系曲作用下，得到剪应力与剪切位移关系曲线，根据曲线得到该线，根据曲线得到该 作

7、用下作用下，土的抗剪强度土的抗剪强度4mm4mm a a b b 剪切位移剪切位移l (0.01mm)(0.01mm) 剪应力剪应力 （kPa)kPa) 1 1 2 2 一、直接剪切试验（室内试验）一、直接剪切试验（室内试验）2 2、抗剪强度指标的选取、抗剪强度指标的选取对硬黏土和密砂，曲线出现剪应力对硬黏土和密砂，曲线出现剪应力峰值，峰后强度随剪切位移增大而峰值，峰后强度随剪切位移增大而减小，称为应变软化现象，取减小，称为应变软化现象，取峰值峰值强度强度（a点）作为抗剪强度点）作为抗剪强度对软黏土和松砂，曲线不出现剪应对软黏土和松砂，曲线不出现剪应力峰值，强度随剪切位移增大而增力峰值，强度随

8、剪切位移增大而增大，称为应变硬化现象，此时大，称为应变硬化现象，此时应按应按某一剪切位移值（一般某一剪切位移值（一般4mm）作为作为抗剪破坏强度控制点（抗剪破坏强度控制点（b点）点）PSTA = 100KPa S = 200KPa = 300KPa Oc 3 3、试验结果的整理、试验结果的整理一、直接剪切试验（室内试验）一、直接剪切试验（室内试验）对对同一种土至少取对对同一种土至少取4个重度和含个重度和含水量相同的试样，分别在不同垂直水量相同的试样，分别在不同垂直压力压力 下剪切破坏，一般可取垂直下剪切破坏，一般可取垂直压力为压力为100、200、300、400 kPa，将试验结果绘制抗剪强度

9、将试验结果绘制抗剪强度f 和垂直和垂直压力压力 之间关系曲线。之间关系曲线。 在不同的垂直压力在不同的垂直压力 下进行剪切试验，得相应的抗剪下进行剪切试验，得相应的抗剪强度强度f，绘制，绘制f - 曲线，得该土的抗剪强度包线曲线，得该土的抗剪强度包线3 3、试验结果的整理、试验结果的整理通过控制剪切速率通过控制剪切速率来近似模拟排水条来近似模拟排水条件件（1 1） 快剪：快剪： 施加正应力后立即快速施加正应力后立即快速(0.02mm/(0.02mm/分分) )施加水平剪应力，以保证无超静孔施加水平剪应力，以保证无超静孔压力产生压力产生（2 2）固结快剪）固结快剪 施加正应力施加正应力- -充分