考研土力學重點5

1、幻燈片1第五章 土的抗剪強度5-1 概述與土體強度有關(guān)的工程問題：建筑物地基穩(wěn)定性、填方或挖方邊坡、擋土墻土壓力等。土體強度表現(xiàn)為：一部分土體相對與另一部分土體的滑動，滑動面上剪應(yīng)力超過了極限抵抗能力抗剪強度；土的抗剪強度是指土體對于外荷載所產(chǎn)生的剪應(yīng)力的極限抵抗能力?；脽羝?第五章 土的抗剪強度5-1 概述在外荷載的作用下，土體中任一截面將同時產(chǎn)生法向應(yīng)力和剪應(yīng)力，其中法向應(yīng)力作用將使土體發(fā)生壓密，而剪應(yīng)力作用可使土體發(fā)生剪切變形。當土中一點某一截面上由外力所產(chǎn)生的剪應(yīng)力達到土的抗剪強度時，它將沿著剪應(yīng)力作用方向產(chǎn)生相對滑動，該點便發(fā)生剪切破壞。土的破壞主要是由于剪切所引起的，剪切破壞是土體

2、破壞的重要特點。幻燈片3第五章 土的抗剪強度5-2 強度概念與莫爾庫侖理論一、固體間的摩擦力固體間的摩擦力直接取決于接觸面上的法向力和接觸材料的摩擦角?；脽羝?第五章 土的抗剪強度5-2 強度概念與莫爾庫侖理論一、固體間的摩擦力滑動準則是水平推力等于豎向反力所能提供的摩擦力。即合力的傾角等于外摩擦角。合力傾角a<f，部分摩擦力發(fā)揮；合力傾角af，摩擦力全部動用，極限狀態(tài)；合力傾角a>f，摩擦力全部動用，滑動產(chǎn)生；幻燈片5第五章 土的抗剪強度二、莫爾應(yīng)力圓土體內(nèi)部的滑動可沿任何一個面發(fā)生，只要該面上的剪應(yīng)力達到其抗剪強度?；脽羝?第五章 土的抗剪強度二、莫爾應(yīng)力圓研究土體內(nèi)任一微小單

3、元體的應(yīng)力狀態(tài)。1、主應(yīng)力與主應(yīng)力面2、主應(yīng)力相互正交3、任意一面上：正應(yīng)力和剪應(yīng)力一點應(yīng)力狀態(tài)的表示方法：？幻燈片7第五章 土的抗剪強度二、莫爾應(yīng)力圓與大主應(yīng)力1面 成q角的面上的正應(yīng)力和剪應(yīng)力t。Error! No bookmark name given.在­坐標平面內(nèi)，土單元體的應(yīng)力狀態(tài)的軌跡是一個圓，圓心落在軸上，與坐標原點的距離為(1+ 2)/2,半徑為(1- 2)/2, 該圓就稱為莫爾應(yīng)力圓?；脽羝?第五章 土的抗剪強度二、莫爾應(yīng)力圓可以證明：D點對應(yīng)的正應(yīng)力和剪應(yīng)力剛好等于q面上等于正應(yīng)力和剪應(yīng)力。莫爾應(yīng)力圓圓周上的任意點，都代表著單元土體中相應(yīng)面上的應(yīng)力狀態(tài)幻燈片9第

4、五章 土的抗剪強度庫侖抗剪強度（有效應(yīng)力）表達式： 對于砂土 f=tg 對于粘性土 f=c+tgc 、 為土體有效應(yīng)力強度指標；三、莫爾庫侖破壞準則（一）土的抗剪強度規(guī)律庫侖抗剪強度（總應(yīng)力）表達式： 對于砂土 f=tg 對于粘性土 f=c+tgc、 為土體總應(yīng)力強度指標；對粘性土，抗剪強度由凝聚分量和摩擦分量兩部分組成一般土作為摩擦類材料： < f 穩(wěn)定 = f 極限 > f 破壞幻燈片10第五章 土的抗剪強度（二）土的極限平衡條件=f 時的極限平衡狀態(tài)作為土的破壞準則：土體中某點任意面上剪應(yīng)力滿足該式，該點破壞?？梢园涯獱枒?yīng)力圓與庫侖抗剪強度定律互相結(jié)合起來。通過兩者之間的對照

5、來對土所處的狀態(tài)進行判別。把莫爾應(yīng)力圓與庫侖抗剪強度線相切時的應(yīng)力狀態(tài)，破壞狀態(tài)稱為莫爾庫侖破壞準則，它是目前判別土體(土體單元)所處狀態(tài)的最常用或最基本的準則。幻燈片11第五章 土的抗剪強度二、莫爾應(yīng)力圓可以證明：D點對應(yīng)的正應(yīng)力和剪應(yīng)力剛好等于q面上等于正應(yīng)力和剪應(yīng)力。莫爾應(yīng)力圓圓周上的任意點，都代表著單元土體中相應(yīng)面上的應(yīng)力狀態(tài)幻燈片12第五章 土的抗剪強度（二）土的極限平衡條件根據(jù)這一準則，當土處于極限平衡狀態(tài)即應(yīng)理解為破壞狀態(tài)，此時的莫爾應(yīng)力圓即稱為極限應(yīng)力圓或破壞應(yīng)力圓，相應(yīng)的一對平面即稱為剪切破壞面（簡稱剪破面）?；脽羝?3第五章 土的抗剪強度下面將根據(jù)莫爾庫侖破壞準則來研究某一

6、土體單元處于極限平衡狀態(tài)時的應(yīng)力條件及其大、小主應(yīng)力之間的關(guān)系，該關(guān)系稱為土的極限平衡條件。根據(jù)莫爾庫侖破壞準則，當單元土體達到極限平衡狀態(tài)時，莫爾應(yīng)力圓恰好與庫侖抗剪強度線相切。幻燈片14第五章 土的抗剪強度根據(jù)圖中的幾何關(guān)系并經(jīng)過三角公式的變換，可得上式即為土的極限平衡條件。當土的強度指標c， 為已知，若土中某點的大小主應(yīng)力1和3滿足上列關(guān)系式時，則該土體正好處于極限平衡或破壞狀態(tài)。上式也可適用于有效應(yīng)力，相應(yīng)c，應(yīng)該用c，?；脽羝?5第五章 土的抗剪強度上式也可適用于有效應(yīng)力，相應(yīng)c，應(yīng)該用c，?；脽羝?6第五章 土的抗剪強度從圖中還可以看出，按照莫爾庫侖破壞準則，當土處于極限平衡狀態(tài)時

7、，其極限應(yīng)力圓與抗剪強度線相切與D點，這說明此時土體中已出現(xiàn)了一對剪破面。剪破面與大主應(yīng)力面的夾角f 稱為破壞角，從圖中的幾何關(guān)系可得到理論剪破角為： f=45°+/2 注意：給定大主應(yīng)力時，小主應(yīng)力越小，越接近破壞； 給定小主應(yīng)力時，大主應(yīng)力越大，越接近破壞；幻燈片17第五章 土的抗剪強度【例題52】已知某土體單元的大主應(yīng)力1480kPa，小主應(yīng)力3210kPa。通過試驗測得土的抗剪強度指標c=20kPa，18°，問該單元土體處于什么狀態(tài)？【解】已知1480kPa，3210kPa ，c=20kPa， 18°（1）直接用與f的關(guān)系來判別幻燈片18第五章 土的抗剪強

8、度由式（52）和（53）分別求出剪破面上的法向應(yīng)力和剪應(yīng)力為由式（56）求相應(yīng)面上的抗剪強度f為由于> f，說明該單元體早已破壞?；脽羝?9第五章 土的抗剪強度（2）利用公式（58）或式（59）的極限平衡條件來判別由式（58）設(shè)達到極限平衡條件所需要的小主應(yīng)力值為3f，此時把實際存在的大主應(yīng)力3 = 480kPa及強度指標c，代入公式（58）中，則得幻燈片20第五章 土的抗剪強度也可由式（59）計算達到極限平衡條件時所需要得大主應(yīng)力值為1f，此時把實際存在的大主應(yīng)力3 =480kPa及強度指標c，代入公式（58）中，則得由計算結(jié)果表明， 33f , 1 1f ，所以該單元土體早已破壞?；?/p>

9、燈片21第五章 土的抗剪強度5-3 確定強度指標的試驗測定土抗剪強度指標的試驗稱為剪切試驗；剪切試驗可以在試驗室內(nèi)進行，也可在現(xiàn)場原位條件下進行。按常用的試驗儀器可將剪切試驗分為直接剪切試驗、三軸壓縮試驗、無側(cè)限抗壓強度試驗和十字板剪切試驗四種?；脽羝?2第五章 土的抗剪強度5-3 確定強度指標的試驗一、直接剪切試驗用直接剪切儀（簡稱直剪儀）來測定土的抗剪強度的試驗稱為直接剪切試驗。直接剪切試驗是測定預定剪破面上抗剪強度的最簡便和最常用的方法。直剪儀分應(yīng)變控制式和應(yīng)力控制式兩種，前者以等應(yīng)變速率使試樣產(chǎn)生剪切位移直至剪破，后者是分級施加水平剪應(yīng)力并測定相應(yīng)的剪切位移。目前我國使用較多的是應(yīng)變控

10、制式直剪儀?；脽羝?3第五章 土的抗剪強度為了考慮固結(jié)程度和排水條件對抗剪強度的影響，根據(jù)加荷速率的快慢將直剪試驗劃分為快剪、固結(jié)快剪和慢剪三種試驗類型。（一）快剪（Q）土工試驗方法標準規(guī)定抗剪試驗適用于滲透系數(shù)小于106cm / s的細粒土，試驗時在試樣上施加垂直壓力后，拔去固定銷釘，立即以幻燈片24第五章 土的抗剪強度0.8mm/min的剪切速度進行剪切，使試樣在3min5min內(nèi)剪破。試樣每產(chǎn)生剪切位移0.2mm0.4mm測記測力計和位移讀數(shù)，直至測力計讀數(shù)出現(xiàn)峰值，或繼續(xù)剪切至剪切位移為4mm時停機，記下破壞值；當剪切過程中測力計讀數(shù)無峰值時，應(yīng)剪切至剪切位移為6mm時停機，該試驗所得

11、的強度稱為快剪強度，相應(yīng)的指標稱為快剪強度指標，以cQ，Q表示。（二）固結(jié)快剪（R）固結(jié)快剪試驗也適用于滲透系數(shù)小于106cm/s的細粒土。試驗時對試樣施加垂直壓力后，每小時測讀垂直變形一次，直至變形穩(wěn)定。變形穩(wěn)定標準為變形量每小時不大于0.005mm，在拔去固定銷，剪切過程同快剪試驗。所得強度稱為固結(jié)快剪強度，相應(yīng)指幻燈片25第五章 土的抗剪強度標稱為固結(jié)快剪強度指標，以cR，R表示。（三）慢剪（S）慢剪試驗是對試樣施加垂直壓力后，待固結(jié)穩(wěn)定后，再拔去固定銷，以小于0.02mm/min的剪切速度使試樣在充分排水的條件下進行剪切，這樣得到的強度稱為慢剪強度，其相應(yīng)的指標稱為慢剪強度指標，以cS

12、，S表示。上述三種方法的試驗結(jié)果如圖510所示。從圖中可以看出， cQ cR cS ，而Q R S?；脽羝?6第五章 土的抗剪強度直剪試驗的設(shè)備簡單，試樣的制備和安裝方便，且操作容易掌握，至今仍為工程單位廣泛采用。缺點：（1）剪破面固定；（2）排水條件不易控制；（3）應(yīng)力分布不均；幻燈片27第五章 土的抗剪強度二、三軸壓縮試驗三軸壓縮試驗直接量測的是試樣在不同恒定周圍壓力下的抗壓強度，然后利用莫爾庫侖準則間接推求土的抗剪強度。幻燈片28第五章 土的抗剪強度二、三軸壓縮試驗三軸是指一個豎向和兩個側(cè)向而言，由于壓力室和試樣均為圓柱形，因此，兩個側(cè)向（或稱周圍）的應(yīng)力相等并為小主應(yīng)力3 ，而豎向（或

13、軸向）的應(yīng)力為大主應(yīng)力1。在增加1時保持3 不變，這樣條件下的試驗稱為常規(guī)三軸壓縮試驗。三軸壓縮儀主要由壓力室、加壓系統(tǒng)和量測系統(tǒng)三大部分組成?；脽羝?9第五章 土的抗剪強度三軸試驗根據(jù)試樣的固結(jié)和排水條件不同，可分為不固結(jié)不排水剪（UU）、固結(jié)不排水剪（CU)和固結(jié)排水剪（CD)三種方法。分別對應(yīng)于直剪試驗的快剪、固結(jié)快剪和慢剪試驗。 Error! Reference source not found.幻燈片32第五章 土的抗剪強度三軸試驗步驟：幻燈片33第五章 土的抗剪強度三、無側(cè)限抗壓強度試驗三軸壓縮試驗中當周圍壓力3 0時即為無側(cè)限試驗條件，這時只有q= 1。所以，也可稱為單軸壓縮試驗

14、。由于試樣的側(cè)向壓力為零，在側(cè)向受壓時，其側(cè)向變形不受限制，故又稱為無側(cè)限壓縮試驗。同時，又由于試樣是在軸向壓縮的條件下破壞的，因此，把這種情況下土所能承受的最大軸向壓力稱為無側(cè)限抗壓強度以qu表示。試驗時仍用圓柱狀試樣，可在專門的無側(cè)限儀上進行，也可在三軸儀上進行。幻燈片34第五章 土的抗剪強度在施加軸向壓力的過程中，相應(yīng)地量測試樣的軸向壓縮變形，并繪制軸向壓力q與軸向應(yīng)變的關(guān)系曲線。當軸向壓力與軸向應(yīng)變的關(guān)系曲線出現(xiàn)明顯的峰值時，則以峰值處的最大軸向壓力作為土的無側(cè)限抗壓強度qu；當軸向壓力與軸向應(yīng)變的關(guān)系曲線不出現(xiàn)峰值時，則取軸向應(yīng)變20處的軸向壓力作為土的無側(cè)限抗壓強度qu。求得土的無

15、側(cè)限抗壓強度qu后，即可繪出極限應(yīng)力圓?；脽羝?5第五章 土的抗剪強度四、原位十字板剪切試驗十字板剪切試驗是一種利用十字板剪切儀在現(xiàn)場測定土的抗剪強度的方法。這種試驗方法適合于在現(xiàn)場測定飽和粘性土的原位不排水強度，特別適用于均勻的飽和粘性土?；脽羝?6第五章 土的抗剪強度十字板剪切試驗可在現(xiàn)場鉆孔內(nèi)進行。試驗時，先將十字板插到要進行試驗的深度，再在十字板剪切儀上端的加力架上以一定的轉(zhuǎn)速對其施加扭力矩，使板內(nèi)的土體與其周圍土體產(chǎn)生相對扭剪，直至剪破，測出其相應(yīng)的最大扭力矩。然后，根據(jù)力矩的平衡條件，推算出圓柱形剪破面上土的抗剪強度?；脽羝?7第五章 土的抗剪強度假定： (1) 剪破面為圓柱面；(

16、2) 抗剪強度均勻；在飽和粘土不固結(jié)不排水剪試驗中，u0， t fcu.幻燈片38第五章 土的抗剪強度5-4 三軸壓縮試驗中的孔隙應(yīng)力系數(shù)在常規(guī)三軸壓縮試驗中，試樣先承受周圍壓力c固結(jié)穩(wěn)定，以模擬試樣的原位應(yīng)力狀態(tài)。這時，超孔隙水應(yīng)力uo為零。在試驗中分兩個階段來加荷，先使試樣承受周圍壓力增量3，然后在周圍壓力不變的條件下施加大、小主應(yīng)力之差（1 3)(即附加軸向壓力q）。若試驗是在不排水條件下進行，則3和（1 3)的施加必將分別引起超孔隙水應(yīng)力增量u1和u2。超孔隙水應(yīng)力的總增量為u=u1+u2 ， 總的超孔隙水應(yīng)力為 u=u0+ u u幻燈片39第五章 土的抗剪強度(一）孔隙應(yīng)力系數(shù)B當試

17、樣在不排水條件下受到各向相等壓力增量3時，產(chǎn)生的孔隙應(yīng)力增量為u1，將u1與3之比定義為孔隙應(yīng)力系數(shù)B，即 B u1/3式中B是在各向施加相等壓力條件下的孔隙應(yīng)力系數(shù)。它是反映土體在各向相等壓力作用下，孔隙應(yīng)力變化情況的指標，也是反映土體飽和程度的指標。在飽和土的不固結(jié)不排水剪試驗中，周圍壓力增量將完全由孔隙水承擔，所以B1；當土完全干燥時，孔隙氣的壓縮性要比骨架的壓縮性高的多，這時周圍壓力增量將完全由土骨架承擔，于是B0。在非飽和土中，孔隙中流體的壓縮性與土骨架的壓縮性為同一量級，B介于0與1之間。飽和度越大，B越接近1。 幻燈片40第五章 土的抗剪強度（二）孔隙應(yīng)力系數(shù)A當試樣受到軸向應(yīng)力

18、增量q(即主應(yīng)力差13）作用時，產(chǎn)生的孔隙水應(yīng)力為u2， u2的大小與主應(yīng)力差13及土樣的飽和程度有關(guān)，我們定義另一孔壓系數(shù)A如下： u2=BA（ 13 ）式中A是在偏應(yīng)力條件下的孔隙應(yīng)力系數(shù)，其數(shù)值與土的種類、應(yīng)力歷史等有關(guān)。上式也可寫成：式中： 是綜合反映主應(yīng)力差（13）作用下孔隙應(yīng)力變化情況的一個指標。 u2=A(13 )幻燈片41第五章 土的抗剪強度三向壓縮條件下的孔隙應(yīng)力為： u= u1+ u2=B3 + BA（ 13 ）上式還可改寫成或式中： 也是一個孔隙應(yīng)力系數(shù)，它表示在一定周圍應(yīng)力增量作用下，由主應(yīng)力增量1所引起的孔隙應(yīng)力變化的一個參數(shù)。這一參數(shù)可在三軸壓縮試驗中模擬土的實際受

19、力狀態(tài)來測定。在堤壩穩(wěn)定分析中，可用來估算堤壩的初始孔隙應(yīng)力?；脽羝?2第五章 土的抗剪強度飽和土B=1： u1=B3 = 3 u2=BA（ 13 ）=A（ 13 ）飽和土不固結(jié)不排水試驗中： u= u1+ u2=B3 + BA（ 13 ）飽和土固結(jié)不排水試驗中： u= u2= BA（ 13 ）固結(jié)排水試驗中： u= 0幻燈片43第五章 土的抗剪強度5-5 三軸試驗中土的剪切性狀一、砂性土的剪切性狀（一）砂土的內(nèi)摩擦角由于砂土的透水性強，它在現(xiàn)場的受剪過程大多相當于固結(jié)排水剪情況，由固結(jié)排水剪試驗求得的強度包線一般為通過坐標于原點的直線，可表達為f=tgd 式中：d固結(jié)排水剪求得的內(nèi)摩擦角。砂

20、土抗剪強度受密度、顆粒形狀、表面粗糙度和級配影響；飽和與干燥：幻燈片44第五章 土的抗剪強度5-5 三軸試驗中土的剪切性狀一、砂性土的剪切性狀（二）砂土的應(yīng)力軸向應(yīng)變體變砂土的初始孔隙比不同，在受剪過程中將顯示出非常不同的性狀。松砂受剪時，顆粒滾落到平衡位置，排列得更緊密些，所以它的體積縮小，把這種因剪切而體積縮小的現(xiàn)象稱為剪縮性；反之，緊砂受剪時，顆粒必須升高以離開它們原來的位置而彼此才能相互滑過，從而導致體積膨脹，把這種因剪切而體積膨脹的現(xiàn)象稱為剪脹性。幻燈片45第五章 土的抗剪強度然而，緊砂的這種剪脹趨勢隨著周圍壓力的增大，土粒的破碎而逐漸消失。在高周圍壓力下，不論砂土的松緊如何，受剪都

21、將剪縮。松砂的強度逐漸增大，應(yīng)力軸向應(yīng)變關(guān)系呈應(yīng)變硬化型，它的體積則逐漸減小。緊砂的強度達一定值后，隨著軸向應(yīng)變的繼續(xù)增加強度反而減小，應(yīng)力軸向應(yīng)變關(guān)系最后呈隨應(yīng)變軟化型，它的體積開始時稍有減小，繼而增加，超過了它的初始體積?；脽羝?6第五章 土的抗剪強度既然砂土在低周圍壓力下由于初始孔隙比的不同，剪破時的體積可能小于初始體積，也可能大于初始體積，那么，可以想象，砂土在某一初始孔隙比下受剪，它剪破時的體積將等于其初始體積，這一初始孔隙比稱為臨界孔隙比。砂土的初始孔隙比將隨周圍壓力的增加而減小?；脽羝?7第五章 土的抗剪強度（三）砂土的殘余強度同一種砂土在相同的周圍壓力作用下，由于其初始孔隙比不

22、同在剪切過程中將出現(xiàn)不同的應(yīng)力應(yīng)變特征。松砂的應(yīng)力應(yīng)變曲線沒有一個明顯的峰值，剪應(yīng)力隨著剪應(yīng)變的增加而增大，最后趨于某一恒定值；緊砂的應(yīng)力應(yīng)變曲線有一個明顯的峰值，過此峰值以后剪應(yīng)力便隨剪應(yīng)變的的增加而降低，最后趨于松砂相同的恒定值，如圖521所示。這一恒定的強度通常稱為殘余強度或最終強度，以f表示。幻燈片48第五章 土的抗剪強度（四）砂土的液化液化被定義為任何物質(zhì)轉(zhuǎn)化為液體的行為或過程。對于飽和疏松的粉細砂，當受到突發(fā)的動力荷載時，例如地震荷載，一方面由于動剪應(yīng)力的作用有使體積縮小的趨勢，另一方面由于時間短來不及向外排水，因此就產(chǎn)生了很大的孔隙水應(yīng)力。按有效應(yīng)力原理，無粘性土的抗剪強度應(yīng)表達

23、為幻燈片49第五章 土的抗剪強度二、粘性土的剪切性狀正常固結(jié)試樣與超固結(jié)試樣 （一）正常固結(jié)粘土1、不固結(jié)不排水強度（UU）在飽和土的不固結(jié)不排水剪試驗中，總強度包線為一水平線。所以 ，幻燈片50第五章 土的抗剪強度（一）正常固結(jié)粘土1、不固結(jié)不排水強度（UU）如果使試樣在另一個較高的剪前固結(jié)壓力 下固結(jié)穩(wěn)定后進行一組不固結(jié)不排水試驗幻燈片51第五章 土的抗剪強度如果使試樣在另一個較高的剪前固結(jié)壓力 下固結(jié)穩(wěn)定后進行一組不固結(jié)不排水試驗，那么，由于固結(jié)壓力增大，試樣的剪前孔隙比將減少，試樣的不排水強度 將增大。 與 通常呈線性關(guān)系，即 ，其中 為比例系數(shù)。如圖524（a）、（b）所示?；脽羝?

24、2第五章 土的抗剪強度2、固結(jié)不排水強度（CU）固結(jié)不排水剪切試驗的過程如圖525所示。正常固結(jié)土的CU試驗總強度線是如圖526所示一條通過坐標原點的直線，傾角為 ， 。其抗剪強度可表示為幻燈片53第五章 土的抗剪強度若在固結(jié)不排水剪試驗中量測孔隙水應(yīng)力，則結(jié)果可用有效應(yīng)力整理。從破壞時的總應(yīng)力中減去 ,可得到相應(yīng)破壞時的有效大主應(yīng)力 和有效小主應(yīng)力 及破壞應(yīng)力圓，繪出這些破壞應(yīng)力圓的包線，可得有效應(yīng)力強度包線。由于正常固結(jié)土剪破時的孔隙水應(yīng)力為正值，則剪破時的有效應(yīng)力圓總在總應(yīng)力圓的左邊。有效應(yīng)力強度包線也是通過坐標原點的直線，直線的傾角 大于 ， ，于是用有效應(yīng)力表示的CU試驗抗剪強度為幻

25、燈片54第五章 土的抗剪強度3、固結(jié)排水強度（CD)固結(jié)排水剪切試驗的過程如圖528所示。如圖529所示，由于試驗過程中孔隙水應(yīng)力始終保持為零，有效應(yīng)力就等于外加總應(yīng)力，極限總應(yīng)力圓就是極限有效應(yīng)力圓，因而總應(yīng)力強度包線即為有效應(yīng)力強度包線。CD試驗中的有效應(yīng)力強度指標常用 ， 表示。其強度包線是一條通過坐標原點的直線，其傾角為 ， 。于是，CD試驗抗剪強度可表示為幻燈片55第五章 土的抗剪強度將上述三種三軸壓縮試驗的結(jié)果匯總于圖530中。由圖可見，對于同一種正常固結(jié)的飽和粘土，當采用三種不同的試驗方法來測定其抗剪強度時，其強度包線是不同的。其中UU試驗結(jié)果是一條水平線，CU和CD試驗各是一條

26、通過坐標原點的直線。三種方法所得到的強度指標間的關(guān)系是 ， 。試驗結(jié)果表明，當用有效應(yīng)力表示試驗結(jié)果時，三種剪切試驗將得到基本相同的強度包線及十分接近的有效應(yīng)力強度指標，這就意味著同一種土三種試驗的試樣將沿著同一平面剪破。Error! Reference source not found.幻燈片58第五章 土的抗剪強度由于UU試驗不允許試樣固結(jié)排水，所以，一組試樣在剪前的有效應(yīng)力和孔隙比均相同。因此，它們具有相同直徑的破壞應(yīng)力圓，其強度包線也是一條水平線，如圖532所示。如果在試驗中測出破壞時的孔隙水應(yīng)力uf，同樣可以得到一個與總應(yīng)力圓等直徑的破壞時的有效應(yīng)力圓，如圖532中虛線所示。其中A，

27、B兩圓是強超固結(jié)土的總應(yīng)力圓，破壞時的孔隙水應(yīng)力為負值，所以，有效應(yīng)力圓在總應(yīng)力圓的右邊；C圓為弱超固結(jié)土（錯）的總應(yīng)力圓，破壞時的孔隙水應(yīng)力為正值，所以，有效應(yīng)力圓在總應(yīng)力圓的左邊。同一固結(jié)壓力下，有效應(yīng)力圓只有一個幻燈片59第五章 土的抗剪強度2、固結(jié)不排水剪強度（CU試驗）超固結(jié)飽和粘土CU試驗的方法和過程也與正常固結(jié)土的情況相同。超固結(jié)飽和粘土試驗的抗剪強度可表達為 如果在試驗中，測出破壞時的孔隙水應(yīng)力uf，則可得到以有效應(yīng)力表示的破壞有效應(yīng)力圓及其強度包線，如圖534中虛線所示。幻燈片60第五章 土的抗剪強度A圓為強超固結(jié)的，破壞時的孔隙水應(yīng)力為負值，有效應(yīng)力圓在總應(yīng)力圓的右側(cè)；B圓

28、為弱超固結(jié)的，破壞時的孔隙水應(yīng)力為正值，有效應(yīng)力圓在總應(yīng)力圓的左側(cè)。以有效應(yīng)力表示的抗剪強度為從圖中可看出，CU試驗的總應(yīng)力強度指標與有效應(yīng)力強度指標的關(guān)系是： ， ?；脽羝?1第五章 土的抗剪強度3、固結(jié)排水剪強度（CD試驗）超固結(jié)飽和粘土CD試驗方法和過程仍與正常固結(jié)土的情況一樣。由于CD試驗允許試樣排水固結(jié)，所以，試樣體積在受剪初期稍有縮小，接著產(chǎn)生膨脹，直至試樣體積遠遠大于原始體積。強超固結(jié)飽和粘土CD試驗時的應(yīng)力應(yīng)變和體變應(yīng)變的典型關(guān)系曲線如圖535所示。幻燈片62第五章 土的抗剪強度3、固結(jié)排水剪強度（CD試驗）超固結(jié)飽和粘土CD試驗時的強度變化規(guī)律與CU試驗的變化規(guī)律相似。但是，

29、由于在CD試驗的整個過程中均允許試樣排水固結(jié)，孔隙水應(yīng)力始終為零，所以，剪切面上的總應(yīng)力全部轉(zhuǎn)化為有效應(yīng)力，CD試驗的強度包線即為有效應(yīng)力強度包線，如圖536所示。其抗剪強度可表示為 幻燈片63第五章 土的抗剪強度將上述三種試驗結(jié)果匯總于圖537中，從圖中可以看出，對于超固結(jié)飽和粘土，當采用三種不同的試驗方法來測定其抗剪強度時，其強度包線是不同的；其中UU試驗是一條水平線，CU和CD試驗是一條不通過坐標原點的直線（實際上是微彎的曲線，但實際上可用直線來代替）。它們的強度指標關(guān)系是cuccu cd， d cu u 0?；脽羝?4第五章 土的抗剪強度【例題54】某飽和粘土曾受到先期固結(jié)應(yīng)力為800

30、kPa。在固結(jié)不排水試驗中測得的結(jié)果列于表（a）。試求不同超固結(jié)比OCR下，試樣剪破時的孔隙水應(yīng)力系數(shù)Af值?；脽羝?5第五章 土的抗剪強度【解】在固結(jié)不排水剪試驗中，孔隙水應(yīng)力僅由主應(yīng)力差產(chǎn)生，于是，按式（523）剪破時的孔隙水應(yīng)力系數(shù)Af=u /(1 3)=uf /(13)f，計算結(jié)果見表(b)幻燈片66第五章 土的抗剪強度（三）粘土的殘余強度超固結(jié)粘土在剪切試驗中有與緊砂相似的應(yīng)力應(yīng)變特征，當強度隨著剪位移達到峰值后，如果剪切繼續(xù)進行，隨著剪位移繼續(xù)增大，強度顯著降低，最后穩(wěn)定在某一數(shù)值不變，該不變的值即稱為粘土的殘余強度。正常固結(jié)粘土亦有此現(xiàn)象，只是降低的幅度較超固結(jié)粘土要小些。由圖5-39可見：1、粘土的殘余