《高等土力学土的排水与不排水强度汇编》由会员分享，可在线阅读，更多相关《高等土力学土的排水与不排水强度汇编（53页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、3.5 土的排水与不排水强度 3.5.1 概述 3.5.2 砂土的排水和不排水强度 3.5.3 黏土的排水与不排水强度 3.5.1 概述 w关于有效应力原理的一 些错误的认识与作法 3.5.1 概述 由于颗粒间接触点的面积很小。 图353 土粒的接触 饱和土的有效应力原理的推导(1)： 有效应力的定义 有效应力原理的推导(2) 土颗粒之间为点接触，接触面积 可以忽略c0。 A 有效应力原理的推导(3) aa Psvi Psvi u si=u+Psvi/Asi a a Asi=A（1n） P2Aun A P 多孔介质的有效应力原理的适用范围 岩石与混凝土、 非饱和土 有效应力原理形式不同。 某些
2、多孔介质的孔隙与固 体可能都是连续的，固体 的接触面积不可忽略。 图355 某些多孔介质的孔隙 强度问题 变形问题 孔隙水压力系数 三轴应力状态的孔压系数A与B 孔隙流体小0 （饱和） 土骨架压缩 系数大 B=1 B=0 图356 孔压系数B 块石或土Cs 10-4kPa-1 n （%） B 巴斯石灰 岩 0.06150.468 滑 石0.25300.647 密 砂15400.988 硬黏土 80420.997 软黏土400550.999 表 不同岩土的孔压系数B 非饱和黏土的孔压系数B 孔压系数B 饱和度 图378 饱和度与孔压系数B 对于弹塑性模型，相适应流动规则： B=1.0 孔压系数
3、a: 孔压系数 c: 一般应力状态下： 其中 3.5.2 砂土的排水和不排水强度 密砂 松砂 图357 砂土的排水试验 A: CU, Dr= 30% B: CU, Dr= 44% 图358 不同密度砂土的三轴试验 C: CU, Dr = 47% D: CD, Dr = 30% c=400kPa 图359 松砂土的最大应力差与最大应力比 0 ( (- 总应力强度 (峰值） 有效应力强度 最大应力差对应的强度 总应力强度(残余） (- 1 临水松砂岸坡的流滑：松砂的不排 水总应力残余强度只有35。 图360 水松砂岸坡的流滑（液化） 1-3 砂土的流滑试验 振动荷载下的饱和砂土排水试验 饱和松砂：
4、 d kPa 1/ 32 随着循环次数的增加，孔 隙水压力增加，达到极限 平衡状态轴向应变突然 加大，土样破坏。 应力循环次数N 应力循环次数N 轴向应变 孔隙水压力 u 3.5.3 黏土的排水与不排水强度 1. 饱和黏土的排水试验CD 2. 饱和黏土的三轴固结不排水试验CU 3. 固结不排水试验（CU）确定的强度指标 4. 黏土的不固结不排水试验（UU） 5. 排水和不排水强度指标的工程应用 6. 非饱和土的强度与强度理论 三轴排水与不排水试验 不固结不排水(UU)：unconsolidated undrained 固结不排水(CU)：consolidated undrained 固结排水(
5、CD)：consolidated drained 1.饱和黏土的排水试验CD e 正常固结黏土 0 固结压缩试验 固结排水试验强度包线 （过原点） 图361 正常固结黏土的压缩曲线与强度包线 1. 饱和黏土的排水试验CD e 超固结黏土 固结压缩试验 固结排水试验强度包线 图362 超固结黏土的压缩曲线与强度包线 2. 饱和黏土的三轴固结不排水试验CU 正常固结土剪缩（正孔压）；超固结土剪胀（负孔压） 图363 黏土的三轴固结不排水试验 3. 固结不排水试验（CU）确定的强度指标 超固结土 正常固结土超固结土 图364 总应力路径与有效应力路径 超固结正常固结 图365 先期固结压力p附近的包
6、线 4.黏土的不固结不排水试验（ UU） 原状土的不扰动取样过程 图366 正常固结黏土的沉积、 固结与取样过程应力路径 （1）正常固结土的原位应力状态（不计静水 压力） v v h u=0 h 总应力 超静孔隙水 压力有效应力 图367 原位应力状态 放入压力室以前：体积不变,负孔压 ur （2）取样以后的应力状态 总应力 有效应力 v=-ur h=-ur 孔 压 ur0 0 0 图368 原状土取样以后 如果：c=uc=ur, 则：u=0, = c 总应力c =uc vc= hc= c-ur-uc= -ur 有效应力 孔 压 ur+ uc -ur -ur （3）施加围压后 图369 施加围
7、压c 产生超静孔压uc= c 总应力 有效应力 孔压 ur+ uc u c （4）剪切过程 图370 施加轴向应力 产生超静孔压u 总应力 有效应力 孔压 ur+ uc uf c f （5）试样破坏时情况 图371 试样破坏时的应力状态uf 饱和土的不排水包线是一条水平线，其斜率uuu=0 。 图372 UU的强度包线 剑桥模型与p,q,e间的唯一性关系 有效应力路径的唯一性， 物态边界面的唯一性； 相同围压，不同总应力路径 的CU试验有效应力路径和强 度的唯一性。 CU试验有效应力路径的唯一性 q p,p0 非饱和黏土的三轴不排水试验强度包线 图373 非饱和黏土UU的强度包线 5 . 排水
8、和不排水强度指标的工程应用 （1） 有效应力强度指标(CD) 对于砂土，在一般加载的速率下，用有 效应力强度指标进行分析CD。 对于黏性土，如果在计算中，超静孔压 已经全部消散(加载很慢），或者土中的 孔隙水压力可以准确地确定，也可以用 有效应力强度指标。 有效应力强度指标可以通过排水试验或 者CU+孔压量测来确定。 （2）固结不排水（CU）强度指标 在一定的围压下固结已经完成， 很快施加剪应力，不能排水。 CU指标:软黏土上（1）部分完成很长时间 (2)部分快速施工的填方工程 图374 软黏土上分期填筑的土方工程 水位骤降（土坝厚心墙） 图375 土坝水位骤降 图376 天然土坡上快速填方
9、（3）不排水（UU）强度指标 在原来的应力状态上，施加围压和剪应 力时，都不会排水，存在超静孔压。 (c)黏土地基上，快速施工的建筑物 (a)在软黏土地基上快速施工的填方 (b)土坝快速施工,竣工后,心墙未固结 图377 UU强度指标的应用 土质 排水条件 施工速度 考虑的工况 根据对工程情况的了解，经验判断 选择指标要考虑一下因素： 6. 非饱和土的排水强度 Bishop非饱和土的有效应力原理及强度准则： 其中是一个与土的饱和度有关的参数， 一般不易确定。 弗雷德伦德（D. G. Fredlund）非饱和土理 论 w双应力体系： w净应力，吸力。 弗雷德伦德（D. G. Fredlund）非饱和土的强度准 则 可见： tg =tg ， 同样不易确定。 图379 非饱和土的强度包线 s=ua-uw Sr/% 100 0 不是常数 图380非饱和土的土水特征曲线 习题：3-26，3-37 w习题： w饱和砂土=30初始应力状态： 1=200kPa,3=100kPa,进行不排水动三轴 循环加载试验，问该试样是否会液化？ 孔隙水压力达到多少时，试样破坏？ w习题2: w黏土c=30kPa，=20，进行三轴减压的 压缩试验(RTC)，问初始固结压力c小于 多少时，试样不会破坏。 w习题：50kPa w习题：86kPa
