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土剪切強(qiáng)度實(shí)驗(yàn)第一頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二土的抗剪強(qiáng)度定律—庫(kù)侖定律庫(kù)侖定律(1776年)砂土抗剪強(qiáng)度粘性土抗剪強(qiáng)度00§6-1土的極限平衡條件與破壞理論第二頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二土的抗剪強(qiáng)度定律—庫(kù)侖定律庫(kù)侖定律(1776年)土的抗剪強(qiáng)度表達(dá)式砂土:粘性土:土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)內(nèi)摩擦角粘聚力5~10030~0粘性土34~26粉細(xì)砂42~30礫砂、粗砂、砂
(kPa)
(°)土的類(lèi)型砂土粘性土§6-1土的極限平衡條件與破壞理論第三頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二T4T3T2T1§6-1土的極限平衡條件與破壞理論土中一點(diǎn)應(yīng)力的極限平衡條件摩爾—庫(kù)侖破壞準(zhǔn)則破壞應(yīng)力圓包線歸納摩爾-庫(kù)侖理論,可表達(dá)為如下三個(gè)要點(diǎn):1、破裂面上,材料的抗剪強(qiáng)度是法向應(yīng)力的函數(shù):τ=f(σ)2、當(dāng)法向應(yīng)力不很大時(shí),抗剪強(qiáng)度可簡(jiǎn)化為法向應(yīng)力的函數(shù),即庫(kù)侖公式:τf=C+σtgΦ3、土單元體中,任一個(gè)面上的剪應(yīng)力大于該面上土的抗剪強(qiáng)度,土單元體即發(fā)生破壞,第四頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二§6-1土的極限平衡條件與破壞理論土中一點(diǎn)應(yīng)力的極限平衡條件1、無(wú)粘性土的極限平衡條件00‘第五頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二§6-1土的極限平衡條件與破壞理論土中一點(diǎn)應(yīng)力的極限平衡條件2、粘性土的極限平衡條件
破壞面與破壞面平行第六頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二已知土單元體實(shí)際上所受的應(yīng)力和土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo),可以利用極限平衡條件很容易判斷該單元是否破壞§6-1土的極限平衡條件與破壞理論土中一點(diǎn)應(yīng)力的極限平衡條件3、極限平衡條件的應(yīng)用三種判斷方法第七頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二§6-2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定一、土的直剪試驗(yàn)二、土的三軸試驗(yàn)三、土的無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)四、土的十字板試驗(yàn)第六章土的抗剪強(qiáng)度與地基承載力第八頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二§6-2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)測(cè)定一、土的直剪試驗(yàn)滾珠底座垂直變形測(cè)微計(jì)加垂直荷載橫梁土樣下剪力盒上剪力盒剪力盒上蓋透水石透水石量力環(huán)水平位移測(cè)微計(jì)推進(jìn)蝸桿1、儀器設(shè)備及試驗(yàn)方法第九頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二§6-2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)測(cè)定一、土的直剪試驗(yàn)1、儀器設(shè)備及試驗(yàn)方法第十頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二§6-2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)測(cè)定一、土的直剪試驗(yàn)2、優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn):儀器簡(jiǎn)單,操作方便,在一般工程中被廣泛采用。缺點(diǎn):(1)試驗(yàn)中不能控制試件排水,不能測(cè)量試驗(yàn)過(guò)程中試件內(nèi)孔隙水壓力的變化(2)試驗(yàn)中人為限定上下盒的接觸面為剪切面,而不是沿土樣最薄弱的面剪切破壞。(3)剪切過(guò)程中剪切面上的剪應(yīng)力分布不均勻,剪切面隨剪切位移的增加而減小。第十一頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二§6-2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)測(cè)定一、土的直剪試驗(yàn)3、三種不同排水條件的試驗(yàn)(1)快剪(2)固結(jié)快剪(3)慢剪適用于透水性小且厚度大的粘土地基上快速施工的工程適用于地基透水性較好,施工速度較慢的工程地基穩(wěn)定性分析適用于水庫(kù)水位驟時(shí)土壩邊坡穩(wěn)定問(wèn)題分析,或使用期的地基穩(wěn)定性問(wèn)題第十二頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二§6-2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)測(cè)定二、土的三軸試驗(yàn)優(yōu)點(diǎn):a.能較嚴(yán)格地控制試樣的排水條件,能量測(cè)試樣中的孔隙水壓力,以定量地獲得土中有效應(yīng)力的變化情況。b.試樣中的應(yīng)力分布比較均勻,試驗(yàn)成果較直剪試驗(yàn)成果更加可靠、準(zhǔn)確。缺點(diǎn):a.試驗(yàn)儀器較復(fù)雜,操作技術(shù)要求高,且試樣制備也比較麻煩。b.試驗(yàn)是在軸對(duì)稱(chēng)情況下進(jìn)行的,這與一般土體實(shí)際受力有所差異。第十三頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二§6-2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)測(cè)定二、土的三軸試驗(yàn)試樣1、試驗(yàn)設(shè)備及試驗(yàn)方法第十四頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二§6-2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)測(cè)定二、土的三軸試驗(yàn)2、三種試驗(yàn)方法不固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)(UU試驗(yàn))試樣有效應(yīng)力圓總應(yīng)力圓總應(yīng)力抗剪強(qiáng)度指標(biāo):第十五頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二§6-2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)測(cè)定二、土的三軸試驗(yàn)2、三種試驗(yàn)方法不固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)(UU試驗(yàn))第十六頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二§6-2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)測(cè)定二、土的三軸試驗(yàn)2、三種試驗(yàn)方法固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)(CU試驗(yàn))試樣總應(yīng)力圓有效應(yīng)力圓第十七頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二正常固結(jié)粘土的固結(jié)不排水試驗(yàn)§6-2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)測(cè)定二、土的三軸試驗(yàn)2、三種試驗(yàn)方法固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)(CU試驗(yàn))第十八頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二§6-2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)測(cè)定二、土的三軸試驗(yàn)2、三種試驗(yàn)方法固結(jié)不排水剪切試驗(yàn)(CU試驗(yàn))超固結(jié)粘土的固結(jié)不排水試驗(yàn)第十九頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二無(wú)粘土的固結(jié)排水試驗(yàn)§6-2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)測(cè)定二、土的三軸試驗(yàn)2、三種試驗(yàn)方法固結(jié)排水剪切試驗(yàn)(CD試驗(yàn))試樣0第二十頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二粘土的固結(jié)排水試驗(yàn)§6-2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)測(cè)定二、土的三軸試驗(yàn)2、三種試驗(yàn)方法固結(jié)排水剪切試驗(yàn)(CD試驗(yàn))試樣0第二十一頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二§6-2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)測(cè)定二、土的三軸試驗(yàn)2、三種試驗(yàn)方法(總應(yīng)力)UU三種剪切試驗(yàn)方法結(jié)果比較第二十二頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二§6-2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)測(cè)定三、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)0第二十三頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二§6-2土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)測(cè)定一、十字板剪切試驗(yàn)深度可達(dá)30m0.75m第二十四頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二
影響土體抗剪強(qiáng)度的因素1)土的性質(zhì)2)土的結(jié)構(gòu)3)應(yīng)力歷史4)加荷條件5)土的各向異性6)時(shí)間因素組分天然密度原始孔隙比含水量反映在剪切過(guò)程中的擾動(dòng)加荷荷載加荷速率應(yīng)力路徑土結(jié)構(gòu)的各向異性施加應(yīng)力的各向異性邊界條件的各向異性第六章土的抗剪強(qiáng)度與地基承載力第二十五頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二§6-3應(yīng)力歷史、應(yīng)力路徑與抗剪強(qiáng)度的關(guān)系第六章土的抗剪強(qiáng)度與地基承載力一、土的應(yīng)力歷史對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響二、土的應(yīng)力路經(jīng)與抗剪強(qiáng)度的關(guān)系第二十六頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二32154ep1’5’4’3’2’一、土的應(yīng)力歷史對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響土體受荷載作用后,土的孔隙比、含水量、土粒的相互位置等均會(huì)發(fā)生變化,從而影響土的抗剪強(qiáng)度特征§6-3土的應(yīng)力歷史、應(yīng)力路徑與抗剪強(qiáng)度的關(guān)系第二十七頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二BDCA應(yīng)力路徑二、土的應(yīng)力路徑與抗剪強(qiáng)度的關(guān)系DCBA1、應(yīng)力路徑概念應(yīng)力路徑是指土體受荷載作用過(guò)程中,其應(yīng)力狀態(tài)變化過(guò)程在應(yīng)力坐標(biāo)圖上的軌跡線§6-3土的應(yīng)力歷史、應(yīng)力路徑與抗剪強(qiáng)度的關(guān)系第二十八頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二2、土的應(yīng)力路徑表示方法卸荷應(yīng)力路徑加載應(yīng)力路徑kf最大剪應(yīng)力破壞線抗剪強(qiáng)度曲線s(破壞主應(yīng)力線)§6-3土的應(yīng)力歷史、應(yīng)力路徑與抗剪強(qiáng)度的關(guān)系第二十九頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二2、土的應(yīng)力路徑表示方法Kf線與S線之間關(guān)系ΔDO1T中,ΔDO1B中,∵O1B=O1T∴由于oDTacBo1第三十頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二BDCADCBA總應(yīng)力路徑和有效應(yīng)力路徑ADD’總應(yīng)力路徑有效應(yīng)力路徑三軸固結(jié)不排水試驗(yàn)最大剪應(yīng)力破壞線(破壞主應(yīng)力線)用有效應(yīng)力法繪制的最大剪應(yīng)力破壞線(破壞主應(yīng)力線)求Φ’c’用總應(yīng)力法繪制最大剪應(yīng)力破壞線(破壞主應(yīng)力線)求Φ,c二、土的應(yīng)力路徑表示方法第三十一頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二3、應(yīng)力路徑應(yīng)用舉例§6-3土的應(yīng)力歷史、應(yīng)力路徑與抗剪強(qiáng)度的關(guān)系土體五種不同加載條件的排水剪切有效應(yīng)力路徑AHE加載和卸載第三十二頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二3、應(yīng)力路徑應(yīng)用舉例§6-3土的應(yīng)力歷史、應(yīng)力路徑與抗剪強(qiáng)度的關(guān)系土體五種不同加載條件的排水剪切有效應(yīng)力路徑AG周壓卸載、軸壓加載第三十三頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二A3、應(yīng)力路徑應(yīng)用舉例§6-3土的應(yīng)力歷史、應(yīng)力路徑與抗剪強(qiáng)度的關(guān)系土體五種不同加載條件的排水剪切有效應(yīng)力路徑等向壓退壓L第三十四頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二3、應(yīng)力路徑應(yīng)用舉例§6-3土的應(yīng)力歷史、應(yīng)力路徑與抗剪強(qiáng)度的關(guān)系土體五種不同加載條件的排水剪切有效應(yīng)力路徑等向壓縮AF第三十五頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二LEG0HF如果應(yīng)力路徑與最大剪應(yīng)力破壞線Kf相交,土體將產(chǎn)生剪切破壞應(yīng)力路徑不同,土體破壞時(shí)剪切面上的抗剪強(qiáng)度值是不同的3、應(yīng)力路徑應(yīng)用舉例土體五種不同加載條件的排水剪切有效應(yīng)力路徑A§6-3土的應(yīng)力歷史、應(yīng)力路徑與抗剪強(qiáng)度的關(guān)系第三十六頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二一、地基承載力概念
建筑物荷載通過(guò)基礎(chǔ)作用于地基,對(duì)地基提出兩個(gè)方面的要求1.變形要求建筑物基礎(chǔ)在荷載作用下產(chǎn)生最大沉降量或沉降差,應(yīng)該在該建筑物所允許的范圍內(nèi)
2.穩(wěn)定要求建筑物的基底壓力,應(yīng)該在地基所允許的承載能力之內(nèi)
地基承載力:地基所能承受荷載的能力§6-4地基破壞過(guò)程與確定地基承載力的原理第三十七頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二§6-4地基破壞過(guò)程與確定地基承載力的原理二、地基變形的三個(gè)階段(1)壓密階段(2)局部塑性變形階段(3)整體剪切破壞階段第三十八頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二三、地基破壞形式(三種基本情況)沖切破壞局部剪切破壞整體剪切破壞§6-4地基破壞過(guò)程與確定地基承載力的原理第三十九頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二破壞模式的影響因素地基土條件基礎(chǔ)條件地基壓縮性對(duì)破壞模式的影響也會(huì)隨其它因素的變化而變化。建在密實(shí)土層中的基礎(chǔ)埋深大或受到瞬時(shí)沖擊荷載,沖切剪切破壞;建在飽和正常固結(jié)粘土上的基礎(chǔ),若地基土在加荷時(shí)不發(fā)生體積變化,將發(fā)生整體剪切破壞;如果加荷很慢,地基土固結(jié),體積變化,則發(fā)生刺入破壞§6-4地基破壞過(guò)程與確定地基承載力的原理第四十頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二四、地基的臨塑荷載和臨界荷載§6-4地基破壞過(guò)程與確定地基承載力的原理第四十一頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二(1)塑性區(qū)的發(fā)展范圍
zzbdq=dpβ0σ1σ3根據(jù)彈性理論,地基中任意點(diǎn)由條形均布?jí)毫λ鸬母郊哟?、小主?yīng)力
假定在極限平衡區(qū)土的靜止側(cè)壓力系數(shù)K0=1,M點(diǎn)土的自重應(yīng)力所引起的大小主應(yīng)力均為(d+z)M點(diǎn)達(dá)到極限平衡狀態(tài),大、小主應(yīng)力滿(mǎn)足極限平衡條件M§6-4地基破壞過(guò)程與確定地基承載力的原理第四十二頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二塑性區(qū)邊界方程塑性區(qū)最大深度zmax§6-4地基破壞過(guò)程與確定地基承載力的原理第四十三頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二塑性區(qū)邊界方程塑性區(qū)最大深度zmax(2)臨塑荷載pcr和界限荷載當(dāng)zmax=0,地基所能承受的基底附加壓力為臨塑荷載塑性區(qū)開(kāi)展深度在某一范圍內(nèi)所對(duì)應(yīng)的荷載為界限荷載中心荷載偏心荷載§6-4地基破壞過(guò)程與確定地基承載力的原理第四十四頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二ⅠⅡⅢ(1)普朗特爾-雷斯納極限荷載理論解
ⅡⅢ普朗特假設(shè)(1920)極限荷載公式:§6-4地基破壞過(guò)程與確定地基承載力的原理五、地基極限承載力第四十五頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二(1)普朗特爾-雷斯納極限荷載理論解雷斯納改進(jìn)
(1924)極限荷載公式:
§6-4地基破壞過(guò)程與確定地基承載力的原理第四十六頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二(1)普朗特爾-雷斯納極限荷載理論解卡柯特進(jìn)一步改進(jìn)
極限荷載公式:ⅡⅢ§6-4地基破壞過(guò)程與確定地基承載力的原理第四十七頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二
(1)普朗特爾-雷斯納極限荷載理論解極限承載力公式:ⅡⅢ§6-4地基破壞過(guò)程與確定地基承載力的原理第四十八頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二(2)太沙基的地基承載力理論太沙基假設(shè)條件§6-4地基破壞過(guò)程與確定地基承載力的原理第四十九頁(yè),共五十五頁(yè),編輯于2023年,星期二地基承載力公式推導(dǎo)重力:
(2)太沙基的地基承載
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