1、,土的抗剪强度定律库仑定律,剪切试验,6-1 土的极限平衡条件与破坏理论,土的抗剪强度定律库仑定律,库仑定律 (1776年),砂土抗剪强度,粘性土抗剪强度,0,0,6-1 土的极限平衡条件与破坏理论,土的抗剪强度定律库仑定律,库仑定律 (1776年),6-1 土的极限平衡条件与破坏理论,T4,T3,T2,T1,6-1 土的极限平衡条件与破坏理论,土中一点应力的极限平衡条件,摩尔库仑破坏准则,破坏应力圆包线,归纳摩尔库仑理论，可表达为如下三个要点： 1、破裂面上，材料的抗剪强度是法向应力的函数：= f () 2、当法向应力不很大时，抗剪强度可简化为法向应力的函数，即库仑公式:f= C+tg 3、
2、土单元体中，任一个面上的剪应力大于该面上土的抗剪强度，土单元体即发生破坏，,6-1 土的极限平衡条件与破坏理论,土中一点应力的极限平衡条件,1、无粘性土的极限平衡条件,6-1 土的极限平衡条件与破坏理论,土中一点应力的极限平衡条件,2、粘性土的极限平衡条件,破坏面,与破坏面平行,已知土单元体实际上所受的应力和土的抗剪强度指标,可以利用极限平衡条件很容易判断该单元是否破坏,6-1 土的极限平衡条件与破坏理论,土中一点应力的极限平衡条件,3、极限平衡条件的应用,三种判断方法,6-2 土的抗剪强度指标的测定,一、土的直剪试验 二、土的三轴试验 三、土的无侧限抗压强度试验 四、土的十字板试验,第六章
3、土的抗剪强度与地基承载力,6-2 土的抗剪强度指标测定,一、土的直剪试验,1、仪器设备及试验方法,6-2 土的抗剪强度指标测定,一、土的直剪试验,1、仪器设备及试验方法,6-2 土的抗剪强度指标测定,一、土的直剪试验,2、优缺点,优点: 仪器简单, 操作方便，在一般工程中被广泛采用。,缺点: （1）试验中不能控制试件排水，不能测量试验过程中试件内孔隙水压力的变化 （2）试验中人为限定上下盒的接触面为剪切面, 而不是 沿土样最薄弱的面剪切破坏。 （3）剪切过程中剪切面上的剪应力分布不均匀 , 剪切面随剪切位移的增加而减小。,6-2 土的抗剪强度指标测定,一、土的直剪试验,3、三种不同排水条件的试
4、验,（1）快剪 （2）固结快剪 （3）慢剪,适用于地基透水性较好，施工速度较慢的工程地基稳定性分析,6-2 土的抗剪强度指标测定,二、土的三轴试验,优点: a. 能较严格地控制试样的排水条件 , 能量测试样中的孔隙水压力 , 以定量地获得土中有效应力的变化情况。 b. 试样中的应力分布比较均匀, 试验成果较直剪试验成果更加可靠、准确。,缺点: a. 试验仪器较复杂 , 操作技术要求高 , 且试样制备也比较麻烦。 b. 试验是在轴对称情况下进行的 , 这与一般土体实际受力有所差异。,6-2 土的抗剪强度指标测定,二、土的三轴试验,试 样,1、试验设备及试验方法,6-2 土的抗剪强度指标测定,二、
5、土的三轴试验,2、三种试验方法,不固结不排水剪切试验 (UU试验),试 样,有效应力圆,总应力圆,6-2 土的抗剪强度指标测定,二、土的三轴试验,2、三种试验方法,不固结不排水剪切试验 (UU试验),6-2 土的抗剪强度指标测定,二、土的三轴试验,2、三种试验方法,固结不排水剪切试验 (CU试验),试 样,正常固结粘土的固结不排水试验,6-2 土的抗剪强度指标测定,二、土的三轴试验,2、三种试验方法,固结不排水剪切试验 (CU试验),6-2 土的抗剪强度指标测定,二、土的三轴试验,2、三种试验方法,固结不排水剪切试验 (CU试验),超固结粘土的固结不排水试验,无粘土的固结排水试验,6-2 土的
6、抗剪强度指标测定,二、土的三轴试验,2、三种试验方法,固结排水剪切试验 (CD试验),试 样,粘土的固结排水试验,6-2 土的抗剪强度指标测定,二、土的三轴试验,2、三种试验方法,固结排水剪切试验 (CD试验),试 样,6-2 土的抗剪强度指标测定,二、土的三轴试验,2、三种试验方法,三种剪切试验方法结果比较,6-2 土的抗剪强度指标测定,三、无侧限抗压强度试验,0,6-2 土的抗剪强度指标测定,一、十字板剪切试验,深度可达30m,0.75m,影响土体抗剪强度的因素,1）土的性质 2）土的结构 3）应力历史 4）加荷条件 5）土的各向异性 6）时间因素,第六章 土的抗剪强度与地基承载力,63
7、应力历史、应力路径与抗剪强度的关系,第六章 土的抗剪强度与地基承载力,一、土的应力历史对抗剪强度的影响 二、土的应力路经与抗剪强度的关系,3,2,1,5,4,1,5,4,3,一、土的应力历史对抗剪强度的影响,土体受荷载作用后,土的孔隙比、含水量、土粒的相互位置等均会发生变化,从而影响土的抗剪强度特征,6-3 土的应力历史、应力路径与抗剪强度的关系,B,D,C,A,应力路径,二、土的应力路径与抗剪强度的关系,D,C,B,A,1、应力路径概念,应力路径是指土体受荷载作用过程中，其应力状态变化过程在应力坐标图上的轨迹线,6-3 土的应力历史、应力路径与抗剪强度的关系,2、土的应力路径表示方法,卸荷应
8、力路径,加载应力路径,kf,最大剪应力破坏线,抗剪强度曲线,s,（破坏主应力线）,6-3 土的应力历史、应力路径与抗剪强度的关系,2、土的应力路径表示方法,Kf 线与 S 线之间关系,DO1T中，,DO1B中，,O1B=O1T,由于,o,D,T,B,o1,总应力路径和有效应力路径,总应力路径,有效应力路径,三轴固结不排水试验,最大剪应力破坏线（破坏主应力线）,二、土的应力路径表示方法,3、应力路径应用举例,6-3 土的应力历史、应力路径与抗剪强度的关系,土体五种不同加载条件的排水剪切有效应力路径,加载 和卸载,3、应力路径应用举例,6-3 土的应力历史、应力路径与抗剪强度的关系,土体五种不同加
9、载条件的排水剪切有效应力路径,G,周压卸载、轴压加载,3、应力路径应用举例,6-3 土的应力历史、应力路径与抗剪强度的关系,土体五种不同加载条件的排水剪切有效应力路径,等向压退压,L,3、应力路径应用举例,6-3 土的应力历史、应力路径与抗剪强度的关系,土体五种不同加载条件的排水剪切有效应力路径,等向压缩,F,L,E,G,0,H,F,3、应力路径应用举例,土体五种不同加载条件的排水剪切有效应力路径,6-3 土的应力历史、应力路径与抗剪强度的关系,一、地基承载力概念,建筑物荷载通过基础作用于地基，对地基提出两个方面的要求,1.变形要求,建筑物基础在荷载作用下产生最大沉降量或沉降差，应该在该建筑物
10、所允许的范围内,2.稳定要求,建筑物的基底压力，应该在地基所允许的承载能力之内,地基承载力：地基所能承受荷载的能力,6-4 地基破坏过程与确定地基承载力的原理,6-4 地基破坏过程与确定地基承载力的原理,二、地基变形的三个阶段,（1）压密阶段,（2）局部塑性变形阶段,（3）整体剪切破坏阶段,三、地基破坏形式 (三种基本情况),冲切破坏,局部剪切破坏,整体剪切破坏,6-4 地基破坏过程与确定地基承载力的原理,破坏模式的影响因素地基土条件 基础条件,地基压缩性对破坏模式的影响也会随其它因素的变化而变化。,建在密实土层中的基础埋深大或受到瞬时冲击荷载，冲切剪切破坏； 建在饱和正常固结粘土上的基础，若
11、地基土在加荷时不发生体积变化，将发生整体剪切破坏；如果加荷很慢，地基土固结，体积变化，则发生刺入破坏,6-4 地基破坏过程与确定地基承载力的原理,四、地基的临塑荷载和临界荷载,6-4 地基破坏过程与确定地基承载力的原理,（1）塑性区的发展范围,根据弹性理论，地基中任意点由条形均布压力所引起的附加大、小主应力,假定在极限平衡区土的静止侧压力系数K0=1，M点土的自重应力所引起的大小主应力均为 (dz),M点达到极限平衡状态，大、小主应力满足极限平衡条件,6-4 地基破坏过程与确定地基承载力的原理,塑性区边界方程,塑性区最大深度zmax,6-4 地基破坏过程与确定地基承载力的原理,塑性区边界方程,
12、塑性区最大深度zmax,（2）临塑荷载pcr和界限荷载,当zmax0，地基所能承受的基底附加压力为临塑荷载,塑性区开展深度在某一范围内所对应的荷载为界限荷载,中心荷载,偏心荷载,6-4 地基破坏过程与确定地基承载力的原理,（1）普朗特尔-雷斯纳极限荷载理论解,普朗特假设 (1920),极限荷载公式：,6-4 地基破坏过程与确定地基承载力的原理,五、地基极限承载力,（1）普朗特尔-雷斯纳极限荷载理论解,雷斯纳改进 (1924),极限荷载公式：,6-4 地基破坏过程与确定地基承载力的原理,（1）普朗特尔-雷斯纳极限荷载理论解,卡柯特进一步改进,极限荷载公式：,6-4 地基破坏过程与确定地基承载力的
13、原理,（1）普朗特尔-雷斯纳极限荷载理论解,极限承载力公式：,6-4 地基破坏过程与确定地基承载力的原理,（2）太沙基的地基承载力理论,太沙基假设条件,6-4 地基破坏过程与确定地基承载力的原理,地基承载力公式推导,重力:,（2）太沙基的地基承载力理论,粘聚力:,极限荷载:,6-4 地基破坏过程与确定地基承载力的原理,太沙基公式承载力系数 Nc、Nq、Nr 值,使用时注意：用值时，查图中的虚线；用（降低后的）时，应查图中的实线。,6-4 地基破坏过程与确定地基承载力的原理,（2）太沙基的地基承载力理论,当地基是坚硬粘性土或密实砂土时，圆形基础：,方形基础：,修正后的经验公式,6-4 地基破坏过程与确定地基承载力的原理,（2）太沙基的地基承载力理论,方形基础：,当地基是软粘土或松砂时，圆形基础：,修正后的经验公式,6-4 地基破坏过程与确定地基承载力的原理,（3）其它地基承载力理论,考虑基底以上土体抗剪强度时地基的极限承载力：,梅耶霍夫课题（1951）,6-4 地基破坏过程与确定地基承载力的原理,（3）其它地基承载力理论,汉森极限承载力公式,主要贡献是对承载力进行五项修正，极限承载力公式：,6-4 地基破坏过程与确定地基承载力的原理,
