《【土木建筑】第六章 土的抗剪強(qiáng)度與地基承載力》由會員分享，可在線閱讀，更多相關(guān)《【土木建筑】第六章 土的抗剪強(qiáng)度與地基承載力（52頁珍藏版）》請?jiān)谘b配圖網(wǎng)上搜索。

1、土體抵抗剪切破壞的極限能力，是土的土體抵抗剪切破壞的極限能力，是土的重要力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。重要力學(xué)性質(zhì)指標(biāo)。工程中的地基承載力、擋土墻土壓力、土坡穩(wěn)定工程中的地基承載力、擋土墻土壓力、土坡穩(wěn)定等問題都與土的抗剪強(qiáng)度直接相關(guān)。因此，土的強(qiáng)度等問題都與土的抗剪強(qiáng)度直接相關(guān)。因此，土的強(qiáng)度實(shí)質(zhì)上就是土的抗剪強(qiáng)度。實(shí)質(zhì)上就是土的抗剪強(qiáng)度。1、抗剪強(qiáng)度參數(shù)的概念、抗剪強(qiáng)度參數(shù)的概念c、；2、土的極限平衡條件；、土的極限平衡條件；3、各類抗剪強(qiáng)度參數(shù)的實(shí)際應(yīng)用。、各類抗剪強(qiáng)度參數(shù)的實(shí)際應(yīng)用。無粘性土無粘性土 粘性土粘性土APFAFAP222111ffPPtantancfftantancff（抗剪強(qiáng)度）（抗剪強(qiáng)

2、度）C土的內(nèi)聚力，土的內(nèi)聚力，kpa-土的內(nèi)摩擦角，度土的內(nèi)摩擦角，度 來源于土粒間的摩擦力（內(nèi)摩擦力）。來源于土粒間的摩擦力（內(nèi)摩擦力）。包括：包括：a.一部分由于土顆粒粗糙產(chǎn)生的表面摩擦力；一部分由于土顆粒粗糙產(chǎn)生的表面摩擦力；b.另一部分是粗顆粒之間互相鑲嵌，聯(lián)鎖作用另一部分是粗顆粒之間互相鑲嵌，聯(lián)鎖作用 產(chǎn)生的咬合力。產(chǎn)生的咬合力。除內(nèi)摩擦力外，還有內(nèi)聚力。除內(nèi)摩擦力外，還有內(nèi)聚力。內(nèi)聚力主要來源于：土顆粒之間的電分子吸引力內(nèi)聚力主要來源于：土顆粒之間的電分子吸引力 和土中膠結(jié)物質(zhì)（和土中膠結(jié)物質(zhì)（eg.硅、鐵物質(zhì)和碳酸鹽等）對硅、鐵物質(zhì)和碳酸鹽等）對 土粒的膠結(jié)作用。土粒的膠結(jié)作用。

3、影響影響c，的因素可歸納為兩類：的因素可歸納為兩類：a.土粒的礦物成分、顆粒形狀與級配的影響。土粒的礦物成分、顆粒形狀與級配的影響。b.土的原始密度的影響。土的原始密度的影響。c.土的含水量的影響。土的含水量的影響。d.土的結(jié)構(gòu)的影響。土的結(jié)構(gòu)的影響。工程上，根據(jù)工程上，根據(jù) 實(shí)際地質(zhì)情況和孔隙水壓力消散程度，采用三實(shí)際地質(zhì)情況和孔隙水壓力消散程度，采用三種不同方法。種不同方法。a.排水剪；排水剪；b.不排水剪；不排水剪；c.固結(jié)不排水剪。固結(jié)不排水剪。假定土層為均勻、連續(xù)的半空間材料，研究地面以下任一深假定土層為均勻、連續(xù)的半空間材料，研究地面以下任一深度處度處M點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)。

4、下面僅研究平面問題，下面僅研究平面問題，在土體中取一微單元體，作在土體中取一微單元體，作用在該單元體上的兩個(gè)主應(yīng)用在該單元體上的兩個(gè)主應(yīng)力為力為 ，則作，則作用在與大主應(yīng)力作用面成用在與大主應(yīng)力作用面成 角的角的 平面上的正應(yīng)力平面上的正應(yīng)力 和剪應(yīng)力和剪應(yīng)力 可根據(jù)靜力平衡可根據(jù)靜力平衡條件求得：條件求得：3131,mn0sincoscos0cossinsin13-dsdsdsdsdsds 如下圖。如下圖。31,與-2sin212cos2121313131以上以上可用莫爾圓表示，可用莫爾圓表示，莫爾提出材料的破壞是剪切破壞，當(dāng)任一平面上莫爾提出材料的破壞是剪切破壞，當(dāng)任一平面上的剪應(yīng)力等于材

5、料的抗剪強(qiáng)度時(shí)該點(diǎn)就發(fā)生破壞，并的剪應(yīng)力等于材料的抗剪強(qiáng)度時(shí)該點(diǎn)就發(fā)生破壞，并提出在破壞面上的剪應(yīng)力提出在破壞面上的剪應(yīng)力 是該面上法向應(yīng)力是該面上法向應(yīng)力 的函的函數(shù)，即：數(shù)，即：f ff 是一條曲線，稱為是一條曲線，稱為莫爾包線（抗剪強(qiáng)度包線），莫爾包線（抗剪強(qiáng)度包線），如右圖實(shí)線，通常用一直線代如右圖實(shí)線，通常用一直線代替，該直線方程就是庫倫公式替，該直線方程就是庫倫公式表示的方程。由庫倫公式表示表示的方程。由庫倫公式表示莫爾包線的強(qiáng)度理論稱為莫爾包線的強(qiáng)度理論稱為莫爾莫爾庫倫強(qiáng)度理論庫倫強(qiáng)度理論。f 如果給定了土的抗剪強(qiáng)度參數(shù)如果給定了土的抗剪強(qiáng)度參數(shù) 和和c以及土中某點(diǎn)的應(yīng)力以及土中

6、某點(diǎn)的應(yīng)力狀態(tài)，則可將抗剪強(qiáng)度包線與莫爾應(yīng)力圓畫在同一張坐標(biāo)圖上。狀態(tài)，則可將抗剪強(qiáng)度包線與莫爾應(yīng)力圓畫在同一張坐標(biāo)圖上。它們之間的關(guān)系有三種情況：它們之間的關(guān)系有三種情況：（1）莫爾圓位于抗剪強(qiáng)度包線下方（圓）莫爾圓位于抗剪強(qiáng)度包線下方（圓1），說明該點(diǎn)在任何），說明該點(diǎn)在任何平面上的剪應(yīng)力都小于土所能發(fā)揮的抗剪強(qiáng)度平面上的剪應(yīng)力都小于土所能發(fā)揮的抗剪強(qiáng)度 ，因此不會發(fā)生剪切破壞；因此不會發(fā)生剪切破壞；（2）圓）圓3實(shí)際上不存在；實(shí)際上不存在；（3）圓）圓2，說明在，說明在A點(diǎn)所代點(diǎn)所代表的平面上剪應(yīng)力正好等于表的平面上剪應(yīng)力正好等于抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度 ，該點(diǎn)，該點(diǎn)處于極限平衡狀態(tài)。處于極限平

7、衡狀態(tài)。ffc 根據(jù)極限應(yīng)力根據(jù)極限應(yīng)力圓與抗剪強(qiáng)度包線圓與抗剪強(qiáng)度包線相切的幾何關(guān)系，相切的幾何關(guān)系，可建立以下極限可建立以下極限平平衡條件衡條件：sin21cot213131-c-245tan2245tan245tan2245tan213231cc對無粘性土：對無粘性土：-245tan245tan213231破裂面破裂面245902ff破裂角：破裂角：化簡后得：化簡后得：抗剪強(qiáng)度的試驗(yàn)方法有多種，抗剪強(qiáng)度的試驗(yàn)方法有多種，常用的有：常用的有：直接剪切試驗(yàn)、三軸壓縮試驗(yàn)和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)；直接剪切試驗(yàn)、三軸壓縮試驗(yàn)和無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)；的有十字板剪切試驗(yàn)、大型直接剪切試的有十字板剪切試驗(yàn)、

8、大型直接剪切試驗(yàn)等。驗(yàn)等。應(yīng)變控制式直剪儀應(yīng)變控制式直剪儀1、試驗(yàn)裝置；、試驗(yàn)裝置；2、驗(yàn)試成果。、驗(yàn)試成果。-f由由 曲線可得曲線可得抗剪強(qiáng)度參數(shù)抗剪強(qiáng)度參數(shù)-f,c 為了近似模擬土體在現(xiàn)場受剪的排水條件，直剪為了近似模擬土體在現(xiàn)場受剪的排水條件，直剪試驗(yàn)可分為試驗(yàn)可分為和和三種方法。三種方法。構(gòu)造簡單、操作方便；構(gòu)造簡單、操作方便；剪切面限定在上下盒之間的平面，而不是沿土樣最剪切面限定在上下盒之間的平面，而不是沿土樣最薄弱的剪切面破壞；薄弱的剪切面破壞；剪切面上剪應(yīng)力分布不均，在剪切面上剪應(yīng)力分布不均，在邊緣發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象；邊緣發(fā)生應(yīng)力集中現(xiàn)象；在剪切過程中，剪切面逐在剪切過程中，剪切面

9、逐漸縮小，而計(jì)算抗剪強(qiáng)度時(shí)卻按圓截面計(jì)算；漸縮小，而計(jì)算抗剪強(qiáng)度時(shí)卻按圓截面計(jì)算；試驗(yàn)試驗(yàn)時(shí)不能嚴(yán)格控制排水條件，不能量測孔隙水壓力。時(shí)不能嚴(yán)格控制排水條件，不能量測孔隙水壓力。1、試驗(yàn)裝置；、試驗(yàn)裝置；2、試驗(yàn)成果。、試驗(yàn)成果。三軸壓縮試驗(yàn)按剪切前的固結(jié)程度和剪切時(shí)的排三軸壓縮試驗(yàn)按剪切前的固結(jié)程度和剪切時(shí)的排水條件，分為以下三種試驗(yàn)方法：水條件，分為以下三種試驗(yàn)方法：（1）不固結(jié)不排水試驗(yàn)（）不固結(jié)不排水試驗(yàn)（）；）；（2）固結(jié)不排水試驗(yàn)（）固結(jié)不排水試驗(yàn)（）；）；（3）固結(jié)排水試驗(yàn)（）固結(jié)排水試驗(yàn)（）。）。三軸壓縮儀的優(yōu)點(diǎn)三軸壓縮儀的優(yōu)點(diǎn)：能較為嚴(yán)格地控制排水條件以：能較為嚴(yán)格地控制排水

10、條件以及可以量測試件中孔隙水壓力的變化，試件中的應(yīng)及可以量測試件中孔隙水壓力的變化，試件中的應(yīng)力狀態(tài)比較明確，破裂面發(fā)生在最薄弱的部位。力狀態(tài)比較明確，破裂面發(fā)生在最薄弱的部位。缺點(diǎn)缺點(diǎn)：試件中的主應(yīng)力：試件中的主應(yīng)力 ，而實(shí)際上土體的受，而實(shí)際上土體的受力狀態(tài)未必都屬于軸對稱情況。力狀態(tài)未必都屬于軸對稱情況。32uuc,cucuc,ddc,，對一般粘性土就難以，對一般粘性土就難以作出破壞包線。而對飽和粘性土，根作出破壞包線。而對飽和粘性土，根據(jù)在三軸不固結(jié)不排水實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，據(jù)在三軸不固結(jié)不排水實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，其破壞包線近于一條水平線，其破壞包線近于一條水平線，三、無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)三、無側(cè)限抗壓

11、強(qiáng)度試驗(yàn)1、試驗(yàn)裝置。、試驗(yàn)裝置。2、試驗(yàn)結(jié)果：只能作出一個(gè)應(yīng)力圓、試驗(yàn)結(jié)果：只能作出一個(gè)應(yīng)力圓0,31uq即即0u土的不排水抗剪強(qiáng)度時(shí)，就可利土的不排水抗剪強(qiáng)度時(shí)，就可利用構(gòu)造簡單的無側(cè)限抗壓試驗(yàn)。用構(gòu)造簡單的無側(cè)限抗壓試驗(yàn)。這樣，僅為測定飽和粘性。這樣，僅為測定飽和粘性2uufqc 不排水不排水抗剪強(qiáng)度?？辜魪?qiáng)度。uc四、十字板剪切試驗(yàn)四、十字板剪切試驗(yàn)1、試驗(yàn)裝置。、試驗(yàn)裝置。2、抗剪強(qiáng)度公式：、抗剪強(qiáng)度公式：HVDDDDHM34222為簡化計(jì)算，設(shè)：為簡化計(jì)算，設(shè)：VH322DHDMf3、優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡單、操作方便、對土的擾、優(yōu)點(diǎn)：構(gòu)造簡單、操作方便、對土的擾動小。動小。4、測定飽和粘性

12、土的原位不排水剪，特別、測定飽和粘性土的原位不排水剪，特別適用于均勻飽和軟粘土。適用于均勻飽和軟粘土。飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度一、不固結(jié)不排水抗剪強(qiáng)度一、不固結(jié)不排水抗剪強(qiáng)度0u3121-ufc在試驗(yàn)中如果分別量測在試驗(yàn)中如果分別量測試樣破壞時(shí)的孔隙水壓試樣破壞時(shí)的孔隙水壓力力 ，試驗(yàn)結(jié)果可以，試驗(yàn)結(jié)果可以用有效應(yīng)力整理，結(jié)果用有效應(yīng)力整理，結(jié)果表明，三個(gè)試件只能得到同一個(gè)有效應(yīng)力圓，并且有效應(yīng)力圓表明，三個(gè)試件只能得到同一個(gè)有效應(yīng)力圓，并且有效應(yīng)力圓的直徑與三個(gè)總應(yīng)力圓的直徑相等，即：的直徑與三個(gè)總應(yīng)力圓的直徑相等，即：fucBA31313131-飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度飽和粘性

13、土的抗剪強(qiáng)度 這是由于在不排水條件下，試樣在試驗(yàn)過程中含這是由于在不排水條件下，試樣在試驗(yàn)過程中含水量不變，體積不變，飽和粘性土的孔隙壓力系數(shù)水量不變，體積不變，飽和粘性土的孔隙壓力系數(shù)B=1，改變周圍壓力增量只能引起孔隙水壓力的變化，改變周圍壓力增量只能引起孔隙水壓力的變化，并不會改變試樣中的有效應(yīng)力，各試件在剪切前的有并不會改變試樣中的有效應(yīng)力，各試件在剪切前的有效應(yīng)力相等，因此抗剪強(qiáng)度不變。效應(yīng)力相等，因此抗剪強(qiáng)度不變。由于一組試件實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有效應(yīng)力圓是同一個(gè)，由于一組試件實(shí)驗(yàn)結(jié)果，有效應(yīng)力圓是同一個(gè)，因而就不能得到有效應(yīng)力破壞包線和因而就不能得到有效應(yīng)力破壞包線和 值，所以值，所以這種

14、試驗(yàn)一般只用于測定飽和土的不排水強(qiáng)度。這種試驗(yàn)一般只用于測定飽和土的不排水強(qiáng)度。,c正常固結(jié)飽和土正常固結(jié)飽和土飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度二、固結(jié)不排水抗剪強(qiáng)度二、固結(jié)不排水抗剪強(qiáng)度分兩種情況討論：一種是試樣所受到的周圍壓力分兩種情況討論：一種是試樣所受到的周圍壓力3大于前期固結(jié)壓力大于前期固結(jié)壓力，屬正常固結(jié)狀態(tài)的試樣；，屬正常固結(jié)狀態(tài)的試樣；cp如果如果cp3其抗剪強(qiáng)度的性狀是不同的。其抗剪強(qiáng)度的性狀是不同的。，則屬于超固結(jié)試樣。這兩種狀態(tài)，則屬于超固結(jié)試樣。這兩種狀態(tài)，飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度超固結(jié)土的固結(jié)不排水強(qiáng)度：超固結(jié)土的固結(jié)不排水強(qiáng)度：cucufct

15、antancf總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)；總應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)；有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)。有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)。cucuc,c飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度三、固結(jié)排水抗剪強(qiáng)度三、固結(jié)排水抗剪強(qiáng)度 固結(jié)排水試驗(yàn)在整個(gè)試驗(yàn)過程中，孔隙水壓力始終為零，固結(jié)排水試驗(yàn)在整個(gè)試驗(yàn)過程中，孔隙水壓力始終為零，總應(yīng)力最后全部轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力，所以總應(yīng)力圓就是有效應(yīng)力總應(yīng)力最后全部轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力，所以總應(yīng)力圓就是有效應(yīng)力圓，總應(yīng)力破壞包線就是有效應(yīng)力破壞包線。下圖為固結(jié)排水圓，總應(yīng)力破壞包線就是有效應(yīng)力破壞包線。下圖為固結(jié)排水試驗(yàn)的應(yīng)力試驗(yàn)的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系和體積變化，在剪切過程中，正常固結(jié)應(yīng)變關(guān)系和體積變化，在剪切過程中，正常固結(jié)粘

16、性土發(fā)生剪縮，而超固結(jié)土則是先壓縮，繼而主要呈現(xiàn)剪脹。粘性土發(fā)生剪縮，而超固結(jié)土則是先壓縮，繼而主要呈現(xiàn)剪脹。飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度正常固結(jié)正常固結(jié)超固結(jié)超固結(jié)固結(jié)不排水試驗(yàn)結(jié)果固結(jié)不排水試驗(yàn)結(jié)果正常固結(jié)土的破壞包線通過原正常固結(jié)土的破壞包線通過原點(diǎn)，粘聚力點(diǎn)，粘聚力 ，內(nèi)摩擦，內(nèi)摩擦角角 為為 。超固結(jié)。超固結(jié)土的破壞包線略彎曲，實(shí)用上土的破壞包線略彎曲，實(shí)用上用一條直線代替，用一條直線代替，約約為為 ，比正常固比正常固結(jié)土的內(nèi)摩擦角要小。結(jié)土的內(nèi)摩擦角要小。試驗(yàn)證明，試驗(yàn)證明，與固結(jié)不排與固結(jié)不排水試驗(yàn)得到的水試驗(yàn)得到的 很接近，很接近，由于固結(jié)排水試驗(yàn)所需時(shí)間太由于固結(jié)

17、排水試驗(yàn)所需時(shí)間太長，故實(shí)用上用長，故實(shí)用上用 代替代替0dc4020ddcakP255dddc,c,cddc,飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度三種不同排水條件下的試驗(yàn)結(jié)果：三種不同排水條件下的試驗(yàn)結(jié)果：如果以總應(yīng)力表示，將得出完全不同的試驗(yàn)結(jié)果，而以如果以總應(yīng)力表示，將得出完全不同的試驗(yàn)結(jié)果，而以有效應(yīng)力表示，則不論采用那種試驗(yàn)方法，都得到近乎一條有效應(yīng)力表示，則不論采用那種試驗(yàn)方法，都得到近乎一條有效應(yīng)力破壞包線（虛線），可見，有效應(yīng)力破壞包線（虛線），可見，抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度與與有效應(yīng)力有效應(yīng)力的的唯一對應(yīng)唯一對應(yīng)關(guān)系。關(guān)系。飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度四、抗剪強(qiáng)度指標(biāo)

18、的選擇四、抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的選擇 首先要根據(jù)工程問題的性質(zhì)確定分析方法，進(jìn)而首先要根據(jù)工程問題的性質(zhì)確定分析方法，進(jìn)而決定采用總應(yīng)力或有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)，然后選擇測試決定采用總應(yīng)力或有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)，然后選擇測試方法。一般認(rèn)為，由三軸固結(jié)不排水試驗(yàn)確定的有效方法。一般認(rèn)為，由三軸固結(jié)不排水試驗(yàn)確定的有效應(yīng)力強(qiáng)度參數(shù)應(yīng)力強(qiáng)度參數(shù) 和和 宜用于分析地基的長期穩(wěn)定性宜用于分析地基的長期穩(wěn)定性（如土坡的長期穩(wěn)定分析，估計(jì)擋土結(jié)構(gòu)的長期土壓（如土坡的長期穩(wěn)定分析，估計(jì)擋土結(jié)構(gòu)的長期土壓力等）；而對于飽和粘性土的短期穩(wěn)定問題，則宜采力等）；而對于飽和粘性土的短期穩(wěn)定問題，則宜采用不固結(jié)不排水試驗(yàn)的強(qiáng)度指標(biāo)用不固

19、結(jié)不排水試驗(yàn)的強(qiáng)度指標(biāo) ，即，即 ，以總應(yīng)力法分析。一般工程問題多采用總應(yīng)力法分析，以總應(yīng)力法分析。一般工程問題多采用總應(yīng)力法分析，其指標(biāo)和測試方法大致如下：其指標(biāo)和測試方法大致如下：c)(uc0u飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度 若建筑物若建筑物施工速度較快施工速度較快，而地基土的透水，而地基土的透水性和排水條件不良時(shí)，可采用三軸儀性和排水條件不良時(shí)，可采用三軸儀不固結(jié)不不固結(jié)不排水試驗(yàn)排水試驗(yàn)或直剪儀快剪試驗(yàn)的結(jié)果；如果地基或直剪儀快剪試驗(yàn)的結(jié)果；如果地基荷載增長速率較慢荷載增長速率較慢，地基透水性不太?。ㄈ绲?，地基透水性不太小（如低塑性的粘土）以及排水條件又較佳時(shí)（如粘土塑性的粘

20、土）以及排水條件又較佳時(shí)（如粘土中夾砂層），則可采用中夾砂層），則可采用固結(jié)排水固結(jié)排水或慢剪試驗(yàn)；或慢剪試驗(yàn)；如介于上述兩種情況之間，可用固結(jié)不排水或如介于上述兩種情況之間，可用固結(jié)不排水或固結(jié)快剪試驗(yàn)固結(jié)快剪試驗(yàn)結(jié)果結(jié)果。飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度由由飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度不同加荷方法的應(yīng)力路徑不同加荷方法的應(yīng)力路徑應(yīng)力路徑應(yīng)力路徑 對加荷過程中的土體內(nèi)某點(diǎn)，其應(yīng)力狀態(tài)的變化對加荷過程中的土體內(nèi)某點(diǎn)，其應(yīng)力狀態(tài)的變化可在應(yīng)力坐標(biāo)圖中以應(yīng)力點(diǎn)的移動軌跡表示，這種軌可在應(yīng)力坐標(biāo)圖中以

21、應(yīng)力點(diǎn)的移動軌跡表示，這種軌跡稱為跡稱為應(yīng)力路徑應(yīng)力路徑。常用的特征點(diǎn)是應(yīng)力圓的頂點(diǎn)（剪。常用的特征點(diǎn)是應(yīng)力圓的頂點(diǎn)（剪應(yīng)力為最大），其坐標(biāo)為應(yīng)力為最大），其坐標(biāo)為 和和 。按應(yīng)力變化過程順序把這些點(diǎn)連接起來就是應(yīng)力路徑，按應(yīng)力變化過程順序把這些點(diǎn)連接起來就是應(yīng)力路徑，并以箭頭指明應(yīng)力狀態(tài)發(fā)展方向。并以箭頭指明應(yīng)力狀態(tài)發(fā)展方向。231p231-q應(yīng)力路徑應(yīng)力路徑應(yīng)力路徑應(yīng)力路徑 下圖表示正常固結(jié)粘土三軸固結(jié)不排水試驗(yàn)的應(yīng)力路徑，總下圖表示正常固結(jié)粘土三軸固結(jié)不排水試驗(yàn)的應(yīng)力路徑，總應(yīng)力路徑應(yīng)力路徑AB是直線，而有效應(yīng)力路徑是直線，而有效應(yīng)力路徑 是曲線，兩者之間的距是曲線，兩者之間的距離即為孔

22、隙水壓力離即為孔隙水壓力 ，因?yàn)檎９探Y(jié)粘性土在不排水剪切時(shí)產(chǎn)，因?yàn)檎９探Y(jié)粘性土在不排水剪切時(shí)產(chǎn)生正的孔隙水壓力，如果生正的孔隙水壓力，如果AB線上任意一點(diǎn)的坐標(biāo)為線上任意一點(diǎn)的坐標(biāo)為 ，則相應(yīng)于，則相應(yīng)于 上該點(diǎn)的坐標(biāo)為上該點(diǎn)的坐標(biāo)為 ，故有效應(yīng)力路徑在總應(yīng)力路徑的左邊，從，故有效應(yīng)力路徑在總應(yīng)力路徑的左邊，從A點(diǎn)點(diǎn)開始，沿曲線至開始，沿曲線至 點(diǎn)剪破，點(diǎn)剪破，BA u3121-q3121p和31312121-qBA up-3121和BfufKfK 為剪破時(shí)的孔隙水壓力，為剪破時(shí)的孔隙水壓力，圖中圖中 和和 分別為以總應(yīng)分別為以總應(yīng)力和有效應(yīng)力表示的極限應(yīng)力和有效應(yīng)力表示的極限應(yīng)力圓頂點(diǎn)的

23、連線。力圓頂點(diǎn)的連線。應(yīng)力路徑應(yīng)力路徑 下圖為超固結(jié)土的應(yīng)力路徑，下圖為超固結(jié)土的應(yīng)力路徑，為弱超固結(jié)為弱超固結(jié)土的總應(yīng)力路徑和有效應(yīng)力路徑，由于弱超固結(jié)土在土的總應(yīng)力路徑和有效應(yīng)力路徑，由于弱超固結(jié)土在受剪過程中產(chǎn)生正的孔隙水壓力，故有效應(yīng)力路徑在受剪過程中產(chǎn)生正的孔隙水壓力，故有效應(yīng)力路徑在總應(yīng)力路徑左邊；總應(yīng)力路徑左邊；表示一強(qiáng)超固結(jié)試樣的表示一強(qiáng)超固結(jié)試樣的應(yīng)力路徑，由于強(qiáng)超固結(jié)試樣開始出現(xiàn)正的孔隙水壓應(yīng)力路徑，由于強(qiáng)超固結(jié)試樣開始出現(xiàn)正的孔隙水壓力，以后逐漸轉(zhuǎn)為負(fù)值，故有效應(yīng)力路徑開始在總應(yīng)力，以后逐漸轉(zhuǎn)為負(fù)值，故有效應(yīng)力路徑開始在總應(yīng)力路徑左邊，后來逐漸轉(zhuǎn)移到右邊，至力路徑左邊，后

24、來逐漸轉(zhuǎn)移到右邊，至 點(diǎn)剪壞。點(diǎn)剪壞。BAAB和DCCD和D應(yīng)力路徑應(yīng)力路徑 利用固結(jié)不排水試驗(yàn)的有效應(yīng)力路徑確定的利用固結(jié)不排水試驗(yàn)的有效應(yīng)力路徑確定的 線，可以求得有效應(yīng)力強(qiáng)度參數(shù)線，可以求得有效應(yīng)力強(qiáng)度參數(shù) 和和 ，多數(shù)試驗(yàn)，多數(shù)試驗(yàn)表明，在試件發(fā)生剪切破壞時(shí)，應(yīng)力路徑發(fā)生轉(zhuǎn)折或表明，在試件發(fā)生剪切破壞時(shí)，應(yīng)力路徑發(fā)生轉(zhuǎn)折或趨于水平，因此認(rèn)為應(yīng)力路徑發(fā)生轉(zhuǎn)折點(diǎn)可作為判斷趨于水平，因此認(rèn)為應(yīng)力路徑發(fā)生轉(zhuǎn)折點(diǎn)可作為判斷試件破壞的標(biāo)準(zhǔn)。試件破壞的標(biāo)準(zhǔn)。將將 線與破壞包線繪在同一張圖上，有如下關(guān)系：線與破壞包線繪在同一張圖上，有如下關(guān)系：fKcfKtansincosac可以根據(jù)可以根據(jù) 反算反算

25、 。a,c無粘性土的抗剪強(qiáng)度無粘性土的抗剪強(qiáng)度 下圖表示不同初始空隙比的同一種砂土在相同周圍壓力下圖表示不同初始空隙比的同一種砂土在相同周圍壓力 下受剪時(shí)的應(yīng)力下受剪時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系和體積變化。由圖可見，密實(shí)的應(yīng)變關(guān)系和體積變化。由圖可見，密實(shí)的緊砂初始孔隙比較小，其應(yīng)力緊砂初始孔隙比較小，其應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系有明顯的應(yīng)變關(guān)系有明顯的峰值峰值，超過，超過峰值后，隨應(yīng)變的增加應(yīng)力逐漸降低，呈峰值后，隨應(yīng)變的增加應(yīng)力逐漸降低，呈應(yīng)變軟化型應(yīng)變軟化型，其體積，其體積變化是開始稍有減小，繼而增加（剪脹），這是由于較密的砂變化是開始稍有減小，繼而增加（剪脹），這是由于較密的砂土顆粒之間排列比較緊密，剪切時(shí)

26、顆粒之間產(chǎn)生相對滾動，土顆粒之間排列比較緊密，剪切時(shí)顆粒之間產(chǎn)生相對滾動，土顆粒之間的位置重新排列的結(jié)土顆粒之間的位置重新排列的結(jié)果。松砂的強(qiáng)度隨軸向壓力的增果。松砂的強(qiáng)度隨軸向壓力的增加而增大，應(yīng)力加而增大，應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系呈應(yīng)應(yīng)變關(guān)系呈應(yīng)變變硬化型硬化型，對同一種土，緊砂和，對同一種土，緊砂和松砂的強(qiáng)度最終趨向同一值。松松砂的強(qiáng)度最終趨向同一值。松砂受剪其體積減少（剪縮），在砂受剪其體積減少（剪縮），在高周圍壓力下，不論砂土的松緊高周圍壓力下，不論砂土的松緊如何，受剪時(shí)都將減縮。如何，受剪時(shí)都將減縮。3無粘性土的抗剪強(qiáng)度無粘性土的抗剪強(qiáng)度 由不同初始空隙比的試樣在同一壓力下進(jìn)行剪切由不同初始

27、空隙比的試樣在同一壓力下進(jìn)行剪切試驗(yàn)，可以得出初始孔隙比試驗(yàn)，可以得出初始孔隙比 與體積變化與體積變化 之間之間的關(guān)系，如下圖所示，相應(yīng)于體積變化為零的初始孔的關(guān)系，如下圖所示，相應(yīng)于體積變化為零的初始孔隙比稱為隙比稱為臨界孔隙比臨界孔隙比 。在三軸試驗(yàn)中，臨界孔隙比。在三軸試驗(yàn)中，臨界孔隙比是與側(cè)壓力是與側(cè)壓力 有關(guān)的，不同的有關(guān)的，不同的 可以得出不同的值?？梢缘贸霾煌闹怠Ｈ绻柡蜕巴恋某跏伎紫侗热绻柡蜕巴恋某跏伎紫侗?大于臨界孔隙比大于臨界孔隙比 ，在，在剪應(yīng)力作用下由于剪縮必然剪應(yīng)力作用下由于剪縮必然使孔隙水壓力增高，而有效使孔隙水壓力增高，而有效應(yīng)力降低，致使砂土的抗剪應(yīng)力降低，

28、致使砂土的抗剪能力降低。能力降低。0eVV/cve330ecve無粘性土的抗剪強(qiáng)度無粘性土的抗剪強(qiáng)度 當(dāng)飽和松砂受到動荷載作用（例如地震），由當(dāng)飽和松砂受到動荷載作用（例如地震），由于孔隙水來不及排出，孔隙水壓力不斷增加，就有于孔隙水來不及排出，孔隙水壓力不斷增加，就有可能使有效壓力降低到零，因而使砂土象流體那樣可能使有效壓力降低到零，因而使砂土象流體那樣完全失去抗剪強(qiáng)度，這種現(xiàn)象稱為砂土的完全失去抗剪強(qiáng)度，這種現(xiàn)象稱為砂土的液化液化，因，因此，臨界孔隙比對研究砂土液化也具有重要意義。此，臨界孔隙比對研究砂土液化也具有重要意義。無粘性土的抗剪強(qiáng)度決定于有效法向應(yīng)力和內(nèi)無粘性土的抗剪強(qiáng)度決定于有

29、效法向應(yīng)力和內(nèi)摩擦角。密實(shí)砂土的內(nèi)摩擦角與初始孔隙比、土粒摩擦角。密實(shí)砂土的內(nèi)摩擦角與初始孔隙比、土粒表面的粗糙度以及顆粒級配等因素有關(guān)。初始孔隙表面的粗糙度以及顆粒級配等因素有關(guān)。初始孔隙比小、土粒表面粗糙、級配良好的砂，其內(nèi)摩擦角比小、土粒表面粗糙、級配良好的砂，其內(nèi)摩擦角較大。較大。破壞時(shí)形成了延續(xù)至地面的連續(xù)滑動面，破壞曲破壞時(shí)形成了延續(xù)至地面的連續(xù)滑動面，破壞曲線三階段明顯，如曲線（線三階段明顯，如曲線（A）。）。形成局部滑動面，壓力與沉降關(guān)系一開始就呈顯形成局部滑動面，壓力與沉降關(guān)系一開始就呈顯非線性關(guān)系，如曲線（非線性關(guān)系，如曲線（B）。）。基礎(chǔ)近乎豎直基礎(chǔ)近乎豎直刺如土中，如刺

30、如土中，如曲線（曲線（C）。）。整體剪切破壞整體剪切破壞局部剪切破壞局部剪切破壞沖剪破壞沖剪破壞P-S曲線曲線P-S曲線曲線1、密砂、硬粘土地基一般發(fā)生整體剪切破壞；松砂、軟粘土、密砂、硬粘土地基一般發(fā)生整體剪切破壞；松砂、軟粘土地基發(fā)生局部或沖剪破壞。地基發(fā)生局部或沖剪破壞。Kppua/容許承載力：容許承載力：極限承載力；極限承載力；K 安全系數(shù)（安全系數(shù)（23）；up臨塑荷載：臨塑荷載：crp2、基礎(chǔ)埋深較淺時(shí)會發(fā)生整體剪切破壞；、基礎(chǔ)埋深較淺時(shí)會發(fā)生整體剪切破壞；較深時(shí)會發(fā)生局部或沖剪破壞較深時(shí)會發(fā)生局部或沖剪破壞。地基承載力：指地基承受荷載的能力。地基承載力：指地基承受荷載的能力。無埋

31、深無埋深1、地基受條形均布荷載；、地基受條形均布荷載；2、各向的自重應(yīng)力相等。、各向的自重應(yīng)力相等。1、無埋深情況下、無埋深情況下M點(diǎn)的大小主應(yīng)力為：點(diǎn)的大小主應(yīng)力為：00030001sinsin-pp2、有埋深情況下地基中、有埋深情況下地基中任意點(diǎn)的大小主應(yīng)力為：任意點(diǎn)的大小主應(yīng)力為：zddpzddp-0000300001sinsin有埋深有埋深當(dāng)當(dāng)M點(diǎn)達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)，該點(diǎn)的大、小主應(yīng)力點(diǎn)達(dá)到極限平衡狀態(tài)時(shí)，該點(diǎn)的大、小主應(yīng)力應(yīng)滿足應(yīng)滿足極限平衡條件極限平衡條件：sin21cot213131-c將將 代入上式得：代入上式得：31,dcdpz0000tansinsin-（塑性區(qū)邊界方程）（

32、塑性區(qū)邊界方程）根據(jù)上式可繪出塑性區(qū)邊界線如右圖。根據(jù)上式可繪出塑性區(qū)邊界線如右圖。塑性區(qū)最大深度塑性區(qū)最大深度 可由可由dZ/do=0求求得：得：maxz-20將其代如上式得：將其代如上式得：dcdpz00maxtan2cot-當(dāng)當(dāng) 時(shí)，表示地基中剛要出現(xiàn)但尚未出現(xiàn)塑時(shí)，表示地基中剛要出現(xiàn)但尚未出現(xiàn)塑性區(qū)，相應(yīng)的荷載即為臨塑荷載性區(qū)，相應(yīng)的荷載即為臨塑荷載 ：0maxzcrpdcdpcr002cotcot-dcdpz00maxtan2cot-dcdpcr002cotcot-如果取如果取 作為淺基礎(chǔ)的地基承載力無疑是偏于保守作為淺基礎(chǔ)的地基承載力無疑是偏于保守的。在中心荷載下，的。在中心荷載下

33、，可控制在基礎(chǔ)寬度的可控制在基礎(chǔ)寬度的1/4，相，相應(yīng)的荷載用應(yīng)的荷載用 表示：表示：maxz41pdbcdp00412cot41cot-crp條形鋼板下的滑動線條形鋼板下的滑動線一、普朗德爾極限承載一、普朗德爾極限承載力理論力理論（一）基本假定（一）基本假定1、條形均布荷載；、條形均布荷載；2、基底光滑；、基底光滑；3、土體無質(zhì)量（、土體無質(zhì)量（r=0）；）；4、整體剪切破壞。、整體剪切破壞。（二）塑性區(qū)（二）塑性區(qū)朗肯主動區(qū)；朗肯主動區(qū)；徑向剪切區(qū)；徑向剪切區(qū)；朗肯被動區(qū)。朗肯被動區(qū)。auppdq0uptan0err aauaKcKp2-pppKcqK2取隔離體分析：取隔離體分析：得：得：

34、0BM由由qcuqNcNp245tan2taneNqcot1-qcNN二、太沙基承載力理論二、太沙基承載力理論（一）整體剪切破壞（一）整體剪切破壞一般情況一般情況=情況情況1+情況情況2+情況情況31、情況、情況1：2、情況、情況2：3、情況、情況3：0,0,00,0,00,0,0qcrqNcNpqcrcqrqcu(a)理論滑動面理論滑動面 (b)簡化的滑動面簡化的滑動面取土楔體取土楔體 為隔離體：為隔離體：baa 0ZN-cos2bEppu由由得：得：pEpEup隔離體隔離體aabzb令令-cos42bENpbNpu21三種情況疊加即得太沙基極限承載力公式：三種情況疊加即得太沙基極限承載力公

35、式：bNqNcNpqcu21承載力因數(shù)，僅與土的內(nèi)摩擦角有關(guān)，可承載力因數(shù)，僅與土的內(nèi)摩擦角有關(guān)，可由下圖查得：由下圖查得：NNNqc,（二）局部剪切破壞（二）局部剪切破壞tan32arctan32ccNbNqNcpqcu2132tan32arctan32cc（三）非條形基礎(chǔ)（三）非條形基礎(chǔ)bNdNcNpbNdNcNpqcuqcu6.02.14.02.100方形：方形：圓形：圓形：肚松衯宸&愮鐝D)?$?d悡!餯怉 扈鋹A 嘬貑 d?噡1/2001騫寸15鏈?-CRM鍦氱敤.files/imgr_logo.gif 冣杁9/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-CRM鍦氱敤.files/logo.

36、gif 冟?A/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-CRM鍦敤.files/logo_compute.gif 冡?疘1/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢噺.files/9/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢噺.files/0830.gif冧塖阇8/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢噺.files/4-2.gif 冨篰飁/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢噺.files/imgr_logo.gif 冨杁9/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢噺.files/logo.gif 冦旿?A/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-瀵瑰啿鍔涢噺.f

37、iles/logo_compute.gif 冧?疘4/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-灝忕櫧榧犲拰ERP.files/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-灝忕櫧榧犲拰ERP.files/0830.gif 冪阇?/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-灝忕櫧榧犲拰ERP.files/biaoshi.gif 冭賏?;/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-灝忕櫧榧犲拰ERP.files/cio.gif 冩?=/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-灝忕櫧榧犲拰ERP.files/email.gif冩?A/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-灝忕櫧榧犲拰ERP.files/imgr_logo.gif

38、冭聖杁/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-灝忕櫧榧犲拰ERP.files/logo.gif 冩碝?D/ERP鏂噡1/2001騫寸15鏈?-灝忕櫧榧犲拰ERP.files/logo_compute.gif 冭?疘:/ERP鏂噡1/2001騫寸17鏈?-鏂版湇鍔粡嫻庢誕鐜?files/F/ERP鏂噡1/2001騫寸17鏈?-鏂版湇鍔粡嫻庢誕鐜?files/astd_oct.gif 冮烜?E/ERP鏂噡1/2001騫寸17鏈?-鏂版湇鍔粡嫻庢誕鐜?files/biaoshi.gif 凅?C/ERP鏂噡1/2001騫寸17鏈?-鏂版湇鍔粡嫻庢誕鐜?files/email.gif 冮?G/ERP鏂噡1

39、/2001騫寸17鏈?-潕肚松衯?雎?lián)]=?牓2d?h糖=M 痞?(瘣滸?(h?棧哐鋃$*?z 3蓚W 傯=%u旄 冏?塧?腦?U ZYY h?鵓?鎂+x脲燴哠K?q 梽桃 羀徬?w?錭X?C?e?gei鎃+,nit噈鲃 c?u锳 9 硄 輕儍L8踇縎;W岐?u rH?Wx鵛 8 吷y 兞 戀W 六 堲?-猴w兂.+嬼?墎 娮?嗠鸊GiJ倭r J?侜!?u?唻蕛?凓|?縖鴰嬔r 責(zé)|A伾 鼐*?%磣嬓冴 苻 高 Hv霼?m|兪 T?4撠?聝?飌Z0?t蕞筍 訌?3髀続c?p?t 壉鄪Mr+?p;8齚 p 蕞驅(qū)_嬝3?%?佝較#?u嬻芺婩*?莀X _?萄阯K詴qM?x拱曃?鳡?+腰+?艃?U?葭?

40、橗?岶%媗祆?呿祴?峙%Ms?叫 篂?X?$?F笂斚汶弸邏s?苾铏p蔭淥?呉坡Y詢生蓯籀 塡塠=?鬋 昆?SZ?|?匡?(別?鯇Z0 l 慶琶 5艭危?內(nèi)?g?a?J?$孅?0lH 効譱蘑?R?;N?囏a杸)G?t$撈-0?c+僿?v胐顑o 2?刻 N稍嶀?寃?泲?a礙鵠YZF猏虓贋用 拷T,V3 B勵(lì)=桽=?ST傄u烶輤 腙鯧0_儖?絅=計(jì)裌 巹4飪秞?塀墕銒t隿+廢 榰N 82)撅?uG?儅導(dǎo)鴣 鮁 e 5?O軸C冾:_)5隠瑾.觠0峗E?王?謷呻 u?蓌 X0?艣專?u?V=Zt望?v;3蒛h8#?d?z痣W兠 兯凔?黃T?彄貖?ty?嗥 肻Bu SU?x墊侓?嬎茆=D彎塎 偗aN?婻 鞽咢0v箅 _溹?J)橆1e?c?r?螢G;烹2C?c?炩?婾 U蔙T宆 Q?啪)u 鏗竗?莙 0 釆U$_饎囕 雒 u?w?鍳x?)S tE媭E 鄫P 鲉 S現(xiàn)性?5?E/?H鬢礪啊l鴭?=鄒,?6 蜢?X?逫秼 雎G7?t C?7?嬊儀 鴣b_ G?雨?X?8 y隵蘆挺?k吜W 娫Q Y 簮?嫋g&櫻匵補(bǔ)?銋i罕凂*pl蘘孠嚈鱺獺礻訋?桇挵tzS?N藫弆籽D啶?2 禚艷?g!凲瘬