土體穩(wěn)定分析-土的抗剪強(qiáng)度（基礎(chǔ)工程施工）

土的抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的測(cè)定室內(nèi)試驗(yàn)：應(yīng)力狀態(tài)被改變，取土過程受到干擾原位測(cè)試：精度高直接剪切試驗(yàn)三軸壓縮試驗(yàn)無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)十字板剪切實(shí)驗(yàn)室內(nèi)試驗(yàn)原位測(cè)試原位直接剪切實(shí)驗(yàn)1.試驗(yàn)裝置（一）直接剪切試驗(yàn)應(yīng)變控制式直剪儀通過控制剪切速率來近似模擬排水條件PSTA考慮固結(jié)程度和排水條件對(duì)抗剪強(qiáng)度的影響,根據(jù)加荷速率的快慢將直剪試驗(yàn)劃分為快剪、固結(jié)快剪和慢剪三種試驗(yàn)類型。1.快剪q(施加正應(yīng)力后立即剪切3～5分鐘內(nèi)剪壞)適用于滲透系數(shù)小于10-6cm/s的細(xì)粒土以cq，φq表示。2.固結(jié)快剪cq（施加正應(yīng)力-充分固結(jié)在3-5分鐘內(nèi)剪切破壞)

也適用于滲透系數(shù)小于10-6cm/s的細(xì)粒土，以ccq，φcq表示。3.慢剪S(施加正應(yīng)力-充分固結(jié)慢慢施加剪應(yīng)力-小于0.02mm/分，以保證無超靜孔壓)以cs，φs表示。

cq

＞ccq

＞cs

，而φq

＜φcq

＜φs

。設(shè)備簡(jiǎn)單，操作方便結(jié)果便于整理測(cè)試時(shí)間短優(yōu)點(diǎn)試樣應(yīng)力狀態(tài)復(fù)雜應(yīng)變不均勻不能控制排水條件剪切面固定缺點(diǎn)適用范圍：乙級(jí)丙級(jí)建筑物的可塑狀態(tài)的粘性土與飽和度不大于0.5的粉土案例直剪試驗(yàn)結(jié)果見表格：（1）求c、φ,（2）σ=220kPa,τ=90kPa,是否會(huì)發(fā)生破壞？（3）σ=360kPa,τ=138kPa,是否會(huì)發(fā)生破壞？σ（kPa）100200300400τ（kPa）6090120150σ（kPa）τ（kPa）100200300400100200試驗(yàn)儀器和過程：應(yīng)變控制式三軸儀：

應(yīng)力控制式三軸儀壓力室周圍壓力控制系統(tǒng)軸向加壓系統(tǒng)孔隙水壓力量測(cè)系統(tǒng)試樣體積變化量測(cè)系統(tǒng)（二）三軸剪切試驗(yàn)三軸壓縮儀（又稱三軸剪切儀）試驗(yàn)步驟:

3

3

3

3

3

3△△2.施加周圍壓力3.施加豎向壓力1.裝樣（二）三軸剪切試驗(yàn)抗剪強(qiáng)度包線

抗剪強(qiáng)度包線

c

（二）三軸剪切試驗(yàn)固結(jié)排水試驗(yàn)（CD試驗(yàn)）試驗(yàn)類型

（3）固結(jié)排水剪的剪切試驗(yàn)結(jié)果

cd

d

固結(jié)不排水試驗(yàn)（CU試驗(yàn)）試驗(yàn)類型

ccuc'

cu

ABC不固結(jié)不排水試驗(yàn)（UU試驗(yàn)）試驗(yàn)類型有效應(yīng)力圓總應(yīng)力圓

u=0B

C

cu

uAA

3A

1A優(yōu)點(diǎn)：1應(yīng)力狀態(tài)和應(yīng)力路徑明確；2排水條件清楚，可控制；3破壞面不是人為固定的；4試驗(yàn)單元體試驗(yàn)缺點(diǎn)：設(shè)備相對(duì)復(fù)雜，現(xiàn)場(chǎng)無法試驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)1.適用土質(zhì)——飽和粘性土2.試驗(yàn)原理——相當(dāng)三軸壓縮試驗(yàn)中最小主應(yīng)力為0時(shí)的不排水剪。3.試驗(yàn)裝置ququ

3=0（三）無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)加壓框架量表量力環(huán)升降螺桿無側(cè)限壓縮儀試樣

3＝0即為無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)無側(cè)限壓縮儀一般適用于測(cè)定軟粘土的不排水強(qiáng)度指標(biāo)；鉆孔到指定的土層，插入十字形的探頭；通過施加的扭矩計(jì)算土的抗剪強(qiáng)度（四）十字板剪切試驗(yàn)試驗(yàn)方法：先鉆孔至需要試驗(yàn)的土層深度以上750mm處，然后將裝有十字板的鉆桿放入鉆孔底部，并插入土中750mm，施加扭矩使鉆桿旋轉(zhuǎn)直至土體剪切破壞。土體剪切面為十字板旋轉(zhuǎn)形成的圓柱面。適用土質(zhì)條件——軟弱粘性土、取原狀土困難的條件M1HDM2優(yōu)點(diǎn)

(1)不需取樣，對(duì)土的結(jié)構(gòu)擾動(dòng)較小；

(2)儀器構(gòu)造簡(jiǎn)單、操作方便，具有快速經(jīng)濟(jì)的優(yōu)點(diǎn)；

(3)所得的軟粘土不排水抗剪強(qiáng)度常比無側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)的結(jié)果大，但較反映實(shí)際條件；

(4)可測(cè)定軟粘土的靈敏度；

(5)涉及的土體積比室內(nèi)試驗(yàn)樣品大很多；

(6)可連續(xù)進(jìn)行，可得到完整的土層剖面及物理力學(xué)指標(biāo)。缺點(diǎn)

(1)難于控制測(cè)試中的邊界條件，如排水條件和應(yīng)力條件；

(2)測(cè)試數(shù)據(jù)和土的工程性質(zhì)的關(guān)系建立在統(tǒng)計(jì)經(jīng)驗(yàn)關(guān)系上；

(3)試驗(yàn)應(yīng)力路徑無法很好控制，試驗(yàn)時(shí)的主應(yīng)力方向與實(shí)際工程往往不一致；

(4)應(yīng)變場(chǎng)不均勻，應(yīng)變速率大于實(shí)際工程的正常固結(jié)。（五）原位直剪試驗(yàn)：適用于測(cè)定土體本身、土體軟弱面和地基土與混凝土接觸面的抗剪強(qiáng)度。對(duì)于碎石土和粘土混合的土體及需要計(jì)算滑坡穩(wěn)定時(shí)，常采用原位試驗(yàn)指標(biāo)計(jì)算。1m*1m*0.3m土的抗剪強(qiáng)度4.1概述

變形破壞沉降、位移、不均勻沉降等超過規(guī)定限值地基破壞

強(qiáng)度破壞地基整體或局部滑移、隆起，土工構(gòu)筑物失穩(wěn)、滑坡工程實(shí)例

1.建筑物地基承載力問題(圖1)構(gòu)筑物環(huán)境的安全性問題即土壓力問題

日本新瀉1964年地震引起大面積液化地基的破壞

Oc

c

粘聚力

內(nèi)摩擦角直剪試驗(yàn)庫侖（1776）試驗(yàn)原理試驗(yàn)結(jié)果庫侖定律庫侖公式：

f

：

土的抗剪強(qiáng)度

tg：

摩擦強(qiáng)度-正比于壓力c：

粘聚強(qiáng)度-與所受壓力無關(guān)1773年，庫侖根據(jù)砂土剪切試驗(yàn)得出

f=c+tan庫侖定律：在法向壓力

變化范圍不大的范圍內(nèi)，抗剪強(qiáng)度τf與法向壓力σ之間的關(guān)系，可近似的用一條直線代替。根據(jù)粘性土剪切試驗(yàn)得出摩爾包線

f=c+tan

f=tan砂土

f·····粘土c

f庫倫公式抗剪強(qiáng)度的構(gòu)成因素

來源于土的內(nèi)摩擦力顆粒之間表面滑動(dòng)摩擦阻力；顆粒之間的相互嵌入和互鎖作用產(chǎn)生的機(jī)械咬合力。粘性土抗剪強(qiáng)度構(gòu)成主要來源于黏聚力（土粒間膠結(jié)作用和各種物理化學(xué)鍵作用）其