土的排水與不排水強(qiáng)度培訓(xùn)講義PPT(53頁(yè))

1、3.5 土的排水與不排水強(qiáng)度3.5.1 概述3.5.2 砂土的排水和不排水強(qiáng)度3.5.3 黏土的排水與不排水強(qiáng)度3.5.1 概述關(guān)于有效應(yīng)力原理的一些錯(cuò)誤的認(rèn)識(shí)與作法3.5.1 概述由于顆粒間接觸點(diǎn)的面積很小。圖353 土粒的接觸飽和土的有效應(yīng)力原理的推導(dǎo)(1)：有效應(yīng)力的定義有效應(yīng)力原理的推導(dǎo)(2)土顆粒之間為點(diǎn)接觸，接觸面積可以忽略c0。A有效應(yīng)力原理的推導(dǎo)(3)aaPsviPsviusi=u+Psvi/AsiaaAsi=A（1n） P2Aun AP多孔介質(zhì)的有效應(yīng)力原理的適用范圍巖石與混凝土、非飽和土有效應(yīng)力原理形式不同。某些多孔介質(zhì)的孔隙與固體可能都是連續(xù)的，固體的接觸面積不可忽略。圖

2、355 某些多孔介質(zhì)的孔隙強(qiáng)度問(wèn)題變形問(wèn)題孔隙水壓力系數(shù)三軸應(yīng)力狀態(tài)的孔壓系數(shù)A與B孔隙流體小0（飽和）土骨架壓縮系數(shù)大B=1B=0圖356 孔壓系數(shù)B塊石或土Cs10-4kPa-1n（%）B巴斯石灰?guī)r0.06150.468滑 石0.25300.647密 砂15400.988硬黏土80420.997軟黏土400550.999表 不同巖土的孔壓系數(shù)B非飽和黏土的孔壓系數(shù)B孔壓系數(shù)B飽和度圖378 飽和度與孔壓系數(shù)B對(duì)于彈塑性模型，相適應(yīng)流動(dòng)規(guī)則：B=1.0孔壓系數(shù) a:孔壓系數(shù) c:一般應(yīng)力狀態(tài)下：其中3.5.2 砂土的排水和不排水強(qiáng)度密砂松砂圖357 砂土的排水試驗(yàn)A: CU, Dr= 30%

3、 B: CU, Dr= 44%圖358 不同密度砂土的三軸試驗(yàn)C: CU, Dr = 47%D: CD, Dr = 30%c=400kPa圖359 松砂土的最大應(yīng)力差與最大應(yīng)力比0(-總應(yīng)力強(qiáng)度(峰值）有效應(yīng)力強(qiáng)度最大應(yīng)力差對(duì)應(yīng)的強(qiáng)度總應(yīng)力強(qiáng)度(殘余）(-1臨水松砂岸坡的流滑：松砂的不排水總應(yīng)力殘余強(qiáng)度只有35。圖360 水松砂岸坡的流滑（液化）1-3砂土的流滑試驗(yàn)振動(dòng)荷載下的飽和砂土排水試驗(yàn)飽和松砂： d kPa1/ 32 隨著循環(huán)次數(shù)的增加，孔隙水壓力增加，達(dá)到極限平衡狀態(tài)軸向應(yīng)變突然加大，土樣破壞。應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N應(yīng)力循環(huán)次數(shù)N軸向應(yīng)變孔隙水壓力u3.5.3 黏土的排水與不排水強(qiáng)度1. 飽

4、和黏土的排水試驗(yàn)CD2. 飽和黏土的三軸固結(jié)不排水試驗(yàn)CU3. 固結(jié)不排水試驗(yàn)（CU）確定的強(qiáng)度指標(biāo)4. 黏土的不固結(jié)不排水試驗(yàn)（UU）5. 排水和不排水強(qiáng)度指標(biāo)的工程應(yīng)用6. 非飽和土的強(qiáng)度與強(qiáng)度理論三軸排水與不排水試驗(yàn)不固結(jié)不排水(UU)：unconsolidated undrained固結(jié)不排水(CU)：consolidated undrained固結(jié)排水(CD)：consolidated drained1.飽和黏土的排水試驗(yàn)CDe正常固結(jié)黏土0固結(jié)壓縮試驗(yàn)固結(jié)排水試驗(yàn)強(qiáng)度包線（過(guò)原點(diǎn)）圖361 正常固結(jié)黏土的壓縮曲線與強(qiáng)度包線1. 飽和黏土的排水試驗(yàn)CDe超固結(jié)黏土固結(jié)壓縮試驗(yàn)固結(jié)排水

5、試驗(yàn)強(qiáng)度包線圖362 超固結(jié)黏土的壓縮曲線與強(qiáng)度包線2. 飽和黏土的三軸固結(jié)不排水試驗(yàn)CU正常固結(jié)土剪縮（正孔壓）；超固結(jié)土剪脹（負(fù)孔壓）圖363 黏土的三軸固結(jié)不排水試驗(yàn)3. 固結(jié)不排水試驗(yàn)（CU）確定的強(qiáng)度指標(biāo)超固結(jié)土正常固結(jié)土超固結(jié)土圖364 總應(yīng)力路徑與有效應(yīng)力路徑超固結(jié)正常固結(jié)圖365 先期固結(jié)壓力p附近的包線 4.黏土的不固結(jié)不排水試驗(yàn)（UU）原狀土的不擾動(dòng)取樣過(guò)程圖366 正常固結(jié)黏土的沉積、固結(jié)與取樣過(guò)程應(yīng)力路徑（1）正常固結(jié)土的原位應(yīng)力狀態(tài)（不計(jì)靜水壓力）vvhu=0h總應(yīng)力超靜孔隙水壓力有效應(yīng)力圖367 原位應(yīng)力狀態(tài)放入壓力室以前：體積不變,負(fù)孔壓 ur（2）取樣以后的應(yīng)力

6、狀態(tài)總應(yīng)力有效應(yīng)力v=-urh=-ur孔壓ur000圖368 原狀土取樣以后如果：c=uc=ur, 則：u=0, = c總應(yīng)力c =ucvc= hc= c-ur-uc= -ur有效應(yīng)力孔壓ur+ uc-ur-ur（3）施加圍壓后圖369 施加圍壓c 產(chǎn)生超靜孔壓uc= c總應(yīng)力有效應(yīng)力孔壓ur+ uc uc（4）剪切過(guò)程圖370 施加軸向應(yīng)力 產(chǎn)生超靜孔壓u總應(yīng)力有效應(yīng)力孔壓ur+ uc ufcf（5）試樣破壞時(shí)情況圖371 試樣破壞時(shí)的應(yīng)力狀態(tài)uf飽和土的不排水包線是一條水平線，其斜率uuu=0。圖372 UU的強(qiáng)度包線劍橋模型與p,q,e間的唯一性關(guān)系有效應(yīng)力路徑的唯一性，物態(tài)邊界面的唯一

7、性；相同圍壓，不同總應(yīng)力路徑的CU試驗(yàn)有效應(yīng)力路徑和強(qiáng)度的唯一性。CU試驗(yàn)有效應(yīng)力路徑的唯一性qp,p0非飽和黏土的三軸不排水試驗(yàn)強(qiáng)度包線圖373 非飽和黏土UU的強(qiáng)度包線5 . 排水和不排水強(qiáng)度指標(biāo)的工程應(yīng)用（1） 有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)(CD)對(duì)于砂土，在一般加載的速率下，用有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)進(jìn)行分析CD。對(duì)于黏性土，如果在計(jì)算中，超靜孔壓已經(jīng)全部消散(加載很慢），或者土中的孔隙水壓力可以準(zhǔn)確地確定，也可以用有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)。有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)可以通過(guò)排水試驗(yàn)或者CU+孔壓量測(cè)來(lái)確定。（2）固結(jié)不排水（CU）強(qiáng)度指標(biāo) 在一定的圍壓下固結(jié)已經(jīng)完成，很快施加剪應(yīng)力，不能排水。CU指標(biāo):軟黏土上（1）部分

8、完成很長(zhǎng)時(shí)間(2)部分快速施工的填方工程圖374 軟黏土上分期填筑的土方工程水位驟降（土壩厚心墻）圖375 土壩水位驟降圖376 天然土坡上快速填方（3）不排水（UU）強(qiáng)度指標(biāo) 在原來(lái)的應(yīng)力狀態(tài)上，施加圍壓和剪應(yīng)力時(shí)，都不會(huì)排水，存在超靜孔壓。(c)黏土地基上，快速施工的建筑物(a)在軟黏土地基上快速施工的填方(b)土壩快速施工,竣工后,心墻未固結(jié)圖377 UU強(qiáng)度指標(biāo)的應(yīng)用土質(zhì)排水條件施工速度考慮的工況根據(jù)對(duì)工程情況的了解，經(jīng)驗(yàn)判斷選擇指標(biāo)要考慮一下因素：6. 非飽和土的排水強(qiáng)度Bishop非飽和土的有效應(yīng)力原理及強(qiáng)度準(zhǔn)則：其中是一個(gè)與土的飽和度有關(guān)的參數(shù)，一般不易確定。弗雷德倫德（D. G. Fredlund）非飽和土理論雙應(yīng)力體系：凈應(yīng)力，吸力。弗雷德倫德（D. G. Fredlund）非飽和土的強(qiáng)度準(zhǔn)則可見(jiàn)： tg =tg ， 同樣不易確定。圖379 非飽和土的強(qiáng)度包線s=ua-uwSr/%1000不是常數(shù)圖380非飽和土的土水特征曲線習(xí)題：3-26，3-37習(xí)題：飽和砂土=30初始應(yīng)力