土的排水與不排水強度培訓(xùn)講義PPT(53頁)

1、3.5 土的排水與不排水強度3.5.1 概述3.5.2 砂土的排水和不排水強度3.5.3 黏土的排水與不排水強度3.5.1 概述關(guān)于有效應(yīng)力原理的一些錯誤的認識與作法3.5.1 概述由于顆粒間接觸點的面積很小。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)的孔隙強度問題變形問題孔隙水壓力系數(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對于彈塑性模型，相適應(yīng)流動規(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度密砂松砂圖357 砂土的排水試驗A: CU, Dr= 30%

3、 B: CU, Dr= 44%圖358 不同密度砂土的三軸試驗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)力強度(峰值）有效應(yīng)力強度最大應(yīng)力差對應(yīng)的強度總應(yīng)力強度(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砂土的流滑試驗振動荷載下的飽和砂土排水試驗飽和松砂： 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度1. 飽

4、和黏土的排水試驗CD2. 飽和黏土的三軸固結(jié)不排水試驗CU3. 固結(jié)不排水試驗（CU）確定的強度指標4. 黏土的不固結(jié)不排水試驗（UU）5. 排水和不排水強度指標的工程應(yīng)用6. 非飽和土的強度與強度理論三軸排水與不排水試驗不固結(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CDe正常固結(jié)黏土0固結(jié)壓縮試驗固結(jié)排水試驗強度包線（過原點）圖361 正常固結(jié)黏土的壓縮曲線與強度包線1. 飽和黏土的排水試驗CDe超固結(jié)黏土固結(jié)壓縮試驗固結(jié)排水

5、試驗強度包線圖362 超固結(jié)黏土的壓縮曲線與強度包線2. 飽和黏土的三軸固結(jié)不排水試驗CU正常固結(jié)土剪縮（正孔壓）；超固結(jié)土剪脹（負孔壓）圖363 黏土的三軸固結(jié)不排水試驗3. 固結(jié)不排水試驗（CU）確定的強度指標超固結(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（UU）原狀土的不擾動取樣過程圖366 正常固結(jié)黏土的沉積、固結(jié)與取樣過程應(yīng)力路徑（1）正常固結(jié)土的原位應(yīng)力狀態(tài)（不計靜水壓力）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）試樣破壞時情況圖371 試樣破壞時的應(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試驗有效應(yīng)力路徑和強度的唯一性。CU試驗有效應(yīng)力路徑的唯一性qp,p0非飽和黏土的三軸不排水試驗強度包線圖373 非飽和黏土UU的強度包線5 . 排水和不排水強度指標的工程應(yīng)用（1） 有效應(yīng)力強度指標(CD)對于砂土，在一般加載的速率下，用有效應(yīng)力強度指標進行分析CD。對于黏性土，如果在計算中，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確地確定，也可以用有效應(yīng)力強度指標。有效應(yīng)力強度指標可以通過排水試驗或者CU+孔壓量測來確定。（2）固結(jié)不排水（CU）強度指標 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:軟黏土上（1）部分

8、完成很長時間(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）強度指標 在原來的應(yīng)力狀態(tài)上，施加圍壓和剪應(yīng)力時，都不會排水，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強度指標的應(yīng)用土質(zhì)排水條件施工速度考慮的工況根據(jù)對工程情況的了解，經(jīng)驗判斷選擇指標要考慮一下因素：6. 非飽和土的排水強度Bishop非飽和土的有效應(yīng)力原理及強度準則：其中是一個與土的飽和度有關(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）非飽和土的強度準則可見： tg =tg ， 同樣不易確定。圖379 非飽和土的強度包線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