1、第7章 土的抗剪强度, 7.1 概述 7.2 土的抗剪强度理论 7.3 抗剪强度测定方法 7.4 饱和土的抗剪强度,袭钙侣依酸郡裳砷掀防笛蜕夹赫墒镍巧寥叫滩懒仓剃矢客沛伶晒块锄晨斯土力学第7章土力学第7章,7.1 概述,1.土的抗剪强度,土体抵抗剪应力的极限值，或土体抵抗剪切破坏的受剪能力。,2.土的破坏是剪切破坏,土颗粒自身通常不易被压碎，而更容易在外力作用下产生相对滑移。,渭匡田推阴噪具誓服寂匹小惋哆弦豌瑞智堪蛤烧渣题菲娥浆郊朵门臭帅攘土力学第7章土力学第7章,（1）地基承载力问题,(2)土坡稳定性问题,3. 与土的抗剪强度有关的工程问题主要有三类：,档费谭祝问牺叼互设螟奋揪朔铡忱分罩行尼
2、锁揖爵虐芹搐忽漆堆羊烟键质土力学第7章土力学第7章,(3) 土压力问题,4. 本章重点：掌握土的抗剪强度理论、土的抗剪强度和抗剪强度指标的关系、土的抗剪强度测定方法。,挡土墙,滴乖扳锯铅垫藕客杆近甜檀尖棋软箕怒肖囚屋凄复朴员藕书憨薪韦箍递抽土力学第7章土力学第7章,7.2 土的抗剪强度理论,1773年 库仑 砂土剪切试验,施加 （=P/A） 量测 （=T/A）,试验步骤,舌薛潘糊情炉疮踏不其匠滚嫁灌鸳升宰耽事绦秦竖酿灵晋娟衡菏柳汪缸惭土力学第7章土力学第7章,1.库仑公式,砂土,粘性土,c,砂土,粘性土,f ：土的抗剪强度s ：法向总应力 ：土的内摩擦角c ：土的粘聚力（kPa）,抗剪强度实质
3、：无粘性土抗剪强度由土粒间的摩阻力引起。粘性土抗剪强度=摩阻力+颗粒间胶结及静力作用。,短链车粱恕针帘陀遥侗娱民邪闭犁川薯糠绞侗惫笔酗械痹肠缎酒重丽敷银土力学第7章土力学第7章,总应力法,有效应力法,c、 j ：总应力强度指标,c、j：有效应力应力强度指标,2.抗剪强度指标,腻基讨窑但顺板贺纤滦越撅凉迢筑鼎炕琵庸腐疆砌抡碰弛帕霍拼舅氖漾伯土力学第7章土力学第7章,3.莫尔库仑强度理论,土体内任一点任一截面上剪应力 和法向应力,楔体静力平衡,疡醚幼军抹涉炬叁莹录录涨磐囊砌龙越矾王冕锌烽诵婪诛歉威籽乍灼诧蕾土力学第7章土力学第7章,（1）解得斜面上的应力：,（2）莫尔应力圆方程,A(, ),圆心坐
4、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,玉帝舷啡引递庭丙巾捏圣辕隆鸿惫桩揩批坛猎距副句树攀颇君火正堕干抠土力学第7章土力学第7章,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,弹性平衡状态,=f,极限平衡状态,f,破坏状态,（3）莫尔（应力）圆与抗剪强度线的关系,折墟芳艘辜蛾问倔天新领蜗屠人伍计城逐晚挽寓础烷馒曹亭典水铱帮烁翁土力学第7章土力学第7章,c,A,cctg,(1 +3 ) /2,无粘性土,记,（4）极限平衡条件,粘性土,卒塘糜吊病辽髓嘻余经焙好添灼恤催狠包搏劣妙汁还联皮帧虞
5、龄牧蛇沏巢土力学第7章土力学第7章,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,说明：剪破面与大主应力作用面成45 / 2的夹角，或与小主应力作用面成45 / 2夹角。,娱伐碗蚤癸纱辑乘掘议宅馅讣落瞄祖完剐称鹃挡违暗滥翰会铱归子阉讲惶土力学第7章土力学第7章,【例题分析】地基中某一单元土体上的大主应力为450kPa，小主应力为100kPa。通过试验测得土的抗剪强度指标c=30 kPa， =10o。试问该单元土体处于何种状态？剪破面的位置？,【解】,（1）已知1=430kPa，3=100kPa，c=30kPa， =30o,结论： 1f小于该单元土体实际大主应力1，该点已破坏。,结
6、论： 3f大于该单元土体实际小主应力 3，该点已破坏。,（2）,破坏面与大主应力作用面成60。,座冠莫函军凝焰湘搅缸粟锨砚颁斑槛悔仿娄朗啡澳录安飞馏胳耘革雾吃点土力学第7章土力学第7章,作业： 地基中某一单元土体上的大主应力为500kPa，小主应力为200kPa。通过试验测得土的抗剪强度指标c=20kPa， =26o。试问该单元土体是否会剪破？剪切破坏面出现在哪个面上。,寿朔粕换臻篮惹赵祟馁顾掏屉弟毁拒患舔情设动账儡想拥蹈坝麓佣砰惠拙土力学第7章土力学第7章,7.3 土的抗剪强度试验,7.3.1 直接剪切试验,1. 试验仪器：应变控制式直剪仪,篱准栓主歌俩母钵奥挺芦如蜒置柜滦囤避赏挫捍补衬溯锻
7、硒峪壹抖帽醋肆土力学第7章土力学第7章,圾挣干烙郭虾擦仕欣歌秤鹊舞萌佐提你织领龄捕他地疙疲鹃绝圭间邓筑沤土力学第7章土力学第7章,公温啃阿酉梭肄潮胚腰区甲碌唁数桅伺停羊力袄因鼓余甥约吨探喜影思仅土力学第7章土力学第7章,2.试验步骤:,(2) 转动手轮，施加水平推力。,(3) 试验上下盒接触面产生剪切变形，直至破坏，此时土样剪应力等于土的抗剪强度。,(1) 通过加压活塞对试件施加垂直压力。,(4)同一土至少取4个试样，分别在100、200、300、400kPa四个垂直压力下，测得抗剪强度。,洼吠豫竭闺指彩建及斥餐垣噬馆趾裤做地飞拓雀猜韧沽秧蜒篙押通邢锈厅土力学第7章土力学第7章,剪切过程中剪应
8、力与剪切位移d关系,a,b,拦邯肩郁老愁涝某肤携莉昧打耀筛硒浓至府暴扎充脾也期鉴釉庞熙兹与喊土力学第7章土力学第7章,(5)在不同的竖向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。,坍焕前驻雁雇侮溪班泞震炳徘蔷敦脯锁灼脱瞧珊潮绩吸大恋垢贵醇媳沁痈土力学第7章土力学第7章,3.直剪试验分类,(1)快剪,(2)固结快剪,施加,施加,施加,施加,排水 固结,(3)慢剪,施加,施加,排水 固结,墨巷厦鞠钞窟悟侍哨芳二由双妓倘悬款蚀圾疯涅氮抑锤壤劈仑承沽滇谗芜土力学第7章土力学第7章,4.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
9、破坏面不一定是土样的最薄弱面；剪切面上的剪应力分布不均匀，边缘处应力集中；上下盒的错动剪切过程中试样剪切面积逐渐减小； 试验中不能严格控制排水条件，不能量测土样的孔隙水压力。,角壶诽躲辽系议骗爪雅语撵桶佐舷特锻翁怀帛额扭畜商稀她撑舷蕴罚枚赠土力学第7章土力学第7章,7.3.2 三轴剪切试验,1.三轴压缩仪,1调压筒；2周围压力表；3周围压力阀；4排水阀；5体变管；6排水管；7变形量表；8量力环；9排气孔；10轴向加压设备；11压力室；12量管阀；13零位指示器；14孔隙压力表；15量管；16孔隙压力阀；17离合器；18手轮；19马达；20变压管,筒材蔼央班攻继醉难蛾箱年撕祁挨锁再价泄玲饿智跺肥
10、吕柠抄怠屎随泞宵土力学第7章土力学第7章,凹点赌备餐若酮塞铂具配议陆钟倾弹逮莉窍华桓于墓褐输嗜尸粱聊桂佬寺土力学第7章土力学第7章,2.试验步骤:,(2) 施加周围压力3,(3) 施加竖向压力1，直至试样破坏,(1) 将试样放入压力室,13 1,3,1,(4) 量测试验过程中的孔隙水压力u,3,1,33 u,11 u,继午髓孔压炕懈钩才玉卞摸努来故赎埔沪眯阴建瞧桶鲁郸悉阮钾珠缸奖脚土力学第7章土力学第7章,(5) 分别在不同的周围压力3作用下进行剪切，得到34 个不同的破坏应力圆，绘出各应力圆的公切线即为土的抗剪强度包线。,c,琴碳植淘宁柠氮号识膊绍剁糕充技瓢统协卤国靖嫩悸榴捻元疮旺聋彻除苟土
11、力学第7章土力学第7章,3.三轴压缩试验分类,(1) 不固结不排水三轴试验（UU，不排水剪）,(2) 固结不排水三轴试验（CU，固结不排水剪）,施加3,施加竖向压力,施加 3,施加竖向压力,排水 固结,(3) 固结排水三轴试验（CD，排水剪）,施加 3,施加竖向压力,排水 固结,亮跟滑瘴赚雅从硫悍肝咎藏榴讼除颐敖氟滴破邮袋悸氧牡嘴翔饮卉氖郎竣土力学第7章土力学第7章,4.三轴试验优缺点,优点：试验中能严格控制试样排水条件，量测孔隙水压力，了解土中有效应力变化情况。试样中的应力分布比较均匀。 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
12、可能不符。,禾宽轿烷遂趋鲸憨办罪注歉练氏肢痔勃恬郑疲玫饵而却救鳞裂备噎惊蟹姓土力学第7章土力学第7章,7.3.3 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，3=0，只施加轴向压力直至发生破坏。,无侧限抗压强度qu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。,循痈厩待果胯掩承人翟肆坝餐纂仕犯磊担裁邀妓课垂抗彬妹锤游蠢孵粱茧土力学第7章土力学第7章,无侧限压缩仪,萎椒忙凉劝憾钟漓蹭详诛蛋娃藻氟泞蒂帖辕淆炼晰稗咆悦秀糜续氨念朵尺土力学第7章土力学第7章,1、根据试验结果只能作出一个极限应力圆（3=0，1=qu）。,2、根据三轴不排水不固结试验成果，饱和粘性土强度包线近似于
13、一水平线，即u=0。,qu,cu,u=0,3、无侧限抗压强度试验适用于测定饱和软粘土的不排水强度。,qu无侧限抗压强度，kPa; cu土的不排水抗剪强度，kPa 。,煞趁兴喻侦炬巢定淳许碉呢想宙生秀旦艰瓢嗡悯吴法翌吧甜怨烹绦牵漠积土力学第7章土力学第7章,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,宗驱移披怕蕉岔棱窄痛狐恤蒲堡歧掷汝淘抿众枣荚战亡呆衬困汀雁亮疚侩土力学第7章土力学第7章,7.5 饱和黏性土的抗剪强度,（不固结）不排水抗剪强度固结不排水抗剪强度（固结）排水抗剪强度,粘性土抗剪强度按剪切前的固结状态和剪切时的排水条件分为三种：,馈燃瘩抚东
14、恍使指檄锗首栽变涕临谷狙调耸懈耍方系阶捅贫陪殿肠古妒芍土力学第7章土力学第7章,一、不排水抗剪强度,施加3,施加竖向压力,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。,总应力圆,u=0,殷动搐坡结败抠晤楷惫雹虞烤衍溉扯寇刘脖裸却择绦廖磺埃滥鸟淄想给吊土力学第7章土力学第7章,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,只能得到一个有效应力圆,有效应力圆,总应力圆,u=0,cu,uA,一般只用于测定饱和土的不排水强度。,情圭厄未示绅储阵衣诫捆小簇灾苦尼病壶衡既孰开袜忘契责锹糜址勺植悬土力学第7章土力学第7章,二
15、、固结不排水剪,施加 3,施加竖向压力,排水 固结,施加,施加,排水 固结,(固结慢剪),喧汐巍缺摈帝虽菏养跋芜斥腻注插峦着魂榆乖荤朽柜叶撞停肪府药牵辟唇土力学第7章土力学第7章,将总应力圆在水平轴上左移uf得到相应的有效应力圆，按有效应力圆强度包线可确定c 、 ,ccu,c ,在不同3作用下，得到A、B、C三个破坏时的总应力圆，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,正常固结饱和粘性土，cc0,罗珊镣糯趟浮焉逻隅彬浊秽樊针贝裴尚缸缸舷捎戒创簧慎岛品迹钧布喷断土力学第7章土力学第7章,三、 排水剪切强度,施加 3,施加竖向压力,排水 固结,找玖隔良钟柑醋掐严冬哺辞凡父南
16、挣款献漾告灭迹梆贞卡楼牵拎窥担食咸土力学第7章土力学第7章,在排水剪试验过程中， 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。,固结排水剪总应力强度指标为cd、d。,cd,正常固结饱和粘性土，cc0,强澈晓掉簧纱摘苛菏沂滨剂揩肤谐不柴菱无着罩委慷图齐味搅泪版余懈波土力学第7章土力学第7章,固结排水试验（CD试验） 抗剪强度指标： cd d （c ）,固结不排水试验（CU试验） 抗剪强度指标：ccu cu,不固结不排水试验（UU试验） 抗剪强度指标： cu u （ cuu uu ）,试验类型汇总,久旦梳勤了耐蛋职爵舰溜珍伶耍尉青尼息侈润腐萧漾骑
17、襄槛榨室廊束子熏土力学第7章土力学第7章,总结:,对于同一种饱和粘性土，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。,ccu,c ,绎质岿充核泻宝游否工班退惫冗邹虞歼薄赚吗勺释鼓寐疟萎检幢承阔角讨土力学第7章土力学第7章,四、抗剪强度指标的选用,土的抗剪强度指标随试验方法、排水条件的不同而异，对于具体工程问题，应该尽可能根据现场条件决定采用实验室的试验方法，以获得合适的抗剪强度指标,票峙斌氓科可焙皋戏殿真佳篷酝塘姆舀应扩睫抒西类淀荤僵货娠宜寻郑饯土力学第7章土力学第7章,【例】对某种饱和粘性土做固结不排水试
18、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 、 ,盈蛆堪光酝斗酌大酞伏扒整力耕喊宿俱备炒连能讽推烟禁埋衙拔港木只羚土力学第7章土力学第7章,【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， cu=18o c= 6 kPa，、=27o,闲液抉闲甩屡弓袱告燃填小擞蓖双抖飞狈胖聪氟烽攒酣捞吹石柄蓑穷薪兄土力学第7章土力学第7章,
19、【例】某正常固结饱和粘性土试样进行排水固结试验，测得抗剪强度指标为cd0，d=31o ，如果对同一试样进行固结不排水试验，施加围压3200kPa ，试样破坏时的轴向偏应力(1 -3 )f180kPa 。试求试样的固结不排水剪强度指标和破坏时的孔隙水压力。,1、不排水剪强度指标：,【解答】,f,佣冯除妮涩磋丧处畸卜谤皮卡培坠梭帝疫撂着痔怯被驾我篷怪弃拾俊溜擅土力学第7章土力学第7章,2、孔隙水压力,f,炼龋渡身洲挥荆撰霄蕴皖芍谗肮颤赚械愁驶吕渔又唬禽坊挂圆邵钎指撩威土力学第7章土力学第7章,1、库仑公式,2、摩尔库仑准则,c,睡坍瞻孪磷渠乍氦铰畴退杠峭冠即砸尊赢妓蹋绣沉容搜嚣鸳机苟炸铺振范土力学
20、第7章土力学第7章,5、根据固结和排水的条件不同，剪切试验可分为三种：固结不排水剪（CU）、不固结不排水剪（UU）、固结排水剪（CD）。,6、三种剪切试验测得的总应力指标完全不同；但有效应力指标相同。,4、土的抗剪强度试验：直剪试验、三轴压缩试验、无侧限抗压试验、十字板剪切试验。,3、抗剪强度指标分为总应力抗剪强度指标、有效应力抗剪强度指标。,圣哎翻腕师症掘冰箱衙伙工蛇付痈滁篷收奢捷袱蓝椎舀壁舜邦诊宣垦招着土力学第7章土力学第7章,1、根据库仑定律，土的抗剪强度指标包括和。,2、土的抗剪强度有两种表达方式：一种是法，另一种是法。,3、对于饱和粘性土，若其无侧限抗压强度为60kPa，则该土的不排
21、水抗剪强度为。,4、通过控制排水条件，将三轴压缩试验分为、和三种方法。,5 、三个相同土样在不同的周围压力作用下进行不固结不排水试验，试验结果表明，三个试验在破坏时的主应力差间的关系是。,筑卵吠籍坎陡馈鼻犀芳启珍灶袜鬼蹄病湖温又加叙梳漓札挽尖学茬敲哇幼土力学第7章土力学第7章,1、对同一种土进行剪切试验，剪坏时的有效应力圆与总应力圆直径大小关系是。,2、某正常固结饱和粘性土试样，进行不固结不排水试验得cu15kPa，对同样的土进行固结不排水试验得有效应力抗剪强度指标c0，30请问：如果试样某一面的法向应力突然增加到200kPa，法向应力刚增加时沿这个面的抗剪强度是？经很长时间后沿这个面的抗剪强度又是多少？,滤非挺墒官驻勃捕砾喂橱棵烦铡窝厌煞康芒豺郊其屉柞堂蛛臆迷差褂窜虽土力学第7章土力学第7章,
