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1、 土的抗剪强度定律 库仑定律 剪切试验 6 1土的极限平衡条件与破坏理论 土的抗剪强度定律 库仑定律 库仑定律 1776年 砂土抗剪强度 粘性土抗剪强度 0 0 6 1土的极限平衡条件与破坏理论 土的抗剪强度定律 库仑定律 库仑定律 1776年 6 1土的极限平衡条件与破坏理论 T4 T3 T2 T1 6 1土的极限平衡条件与破坏理论 土中一点应力的极限平衡条件 摩尔 库仑破坏准则 破坏应力圆包线 归纳摩尔 库仑理论 可表达为如下三个要点 1 破裂面上 材料的抗剪强度是法向应力的函数 f 2 当法向应力不很大时 抗剪强度可简化为法向应力的函数 即库仑公式 f C tg 3 土单元体中 任一个面
2、上的剪应力大于该面上土的抗剪强度 土单元体即发生破坏 6 1土的极限平衡条件与破坏理论 土中一点应力的极限平衡条件 1 无粘性土的极限平衡条件 6 1土的极限平衡条件与破坏理论 土中一点应力的极限平衡条件 2 粘性土的极限平衡条件 破坏面 与破坏面平行 已知土单元体实际上所受的应力和土的抗剪强度指标 可以利用极限平衡条件很容易判断该单元是否破坏 6 1土的极限平衡条件与破坏理论 土中一点应力的极限平衡条件 3 极限平衡条件的应用 三种判断方法 6 2土的抗剪强度指标的测定 一 土的直剪试验二 土的三轴试验三 土的无侧限抗压强度试验四 土的十字板试验 第六章土的抗剪强度与地基承载力 6 2土的抗
3、剪强度指标测定 一 土的直剪试验 1 仪器设备及试验方法 6 2土的抗剪强度指标测定 一 土的直剪试验 1 仪器设备及试验方法 6 2土的抗剪强度指标测定 一 土的直剪试验 2 优缺点 优点 仪器简单 操作方便 在一般工程中被广泛采用 缺点 1 试验中不能控制试件排水 不能测量试验过程中试件内孔隙水压力的变化 2 试验中人为限定上下盒的接触面为剪切面 而不是沿土样最薄弱的面剪切破坏 3 剪切过程中剪切面上的剪应力分布不均匀 剪切面随剪切位移的增加而减小 6 2土的抗剪强度指标测定 一 土的直剪试验 3 三种不同排水条件的试验 1 快剪 2 固结快剪 3 慢剪 适用于地基透水性较好 施工速度较慢
4、的工程地基稳定性分析 6 2土的抗剪强度指标测定 二 土的三轴试验 优点 a 能较严格地控制试样的排水条件 能量测试样中的孔隙水压力 以定量地获得土中有效应力的变化情况 b 试样中的应力分布比较均匀 试验成果较直剪试验成果更加可靠 准确 缺点 a 试验仪器较复杂 操作技术要求高 且试样制备也比较麻烦 b 试验是在轴对称情况下进行的 这与一般土体实际受力有所差异 6 2土的抗剪强度指标测定 二 土的三轴试验 试样 1 试验设备及试验方法 6 2土的抗剪强度指标测定 二 土的三轴试验 2 三种试验方法 不固结不排水剪切试验 UU试验 试样 有效应力圆 总应力圆 6 2土的抗剪强度指标测定 二 土的
5、三轴试验 2 三种试验方法 不固结不排水剪切试验 UU试验 6 2土的抗剪强度指标测定 二 土的三轴试验 2 三种试验方法 固结不排水剪切试验 CU试验 试样 正常固结粘土的固结不排水试验 6 2土的抗剪强度指标测定 二 土的三轴试验 2 三种试验方法 固结不排水剪切试验 CU试验 6 2土的抗剪强度指标测定 二 土的三轴试验 2 三种试验方法 固结不排水剪切试验 CU试验 超固结粘土的固结不排水试验 无粘土的固结排水试验 6 2土的抗剪强度指标测定 二 土的三轴试验 2 三种试验方法 固结排水剪切试验 CD试验 试样 粘土的固结排水试验 6 2土的抗剪强度指标测定 二 土的三轴试验 2 三种
6、试验方法 固结排水剪切试验 CD试验 试样 6 2土的抗剪强度指标测定 二 土的三轴试验 2 三种试验方法 三种剪切试验方法结果比较 6 2土的抗剪强度指标测定 三 无侧限抗压强度试验 0 6 2土的抗剪强度指标测定 一 十字板剪切试验 深度可达30m 0 75m 影响土体抗剪强度的因素 1 土的性质2 土的结构3 应力历史4 加荷条件5 土的各向异性6 时间因素 第六章土的抗剪强度与地基承载力 6 3应力历史 应力路径与抗剪强度的关系 第六章土的抗剪强度与地基承载力 一 土的应力历史对抗剪强度的影响二 土的应力路经与抗剪强度的关系 3 2 1 5 4 1 5 4 3 一 土的应力历史对抗剪强
7、度的影响 土体受荷载作用后 土的孔隙比 含水量 土粒的相互位置等均会发生变化 从而影响土的抗剪强度特征 6 3土的应力历史 应力路径与抗剪强度的关系 B D C A 应力路径 二 土的应力路径与抗剪强度的关系 D C B A 1 应力路径概念 应力路径是指土体受荷载作用过程中 其应力状态变化过程在应力坐标图上的轨迹线 6 3土的应力历史 应力路径与抗剪强度的关系 2 土的应力路径表示方法 卸荷应力路径 加载应力路径 kf 最大剪应力破坏线 抗剪强度曲线 s 破坏主应力线 6 3土的应力历史 应力路径与抗剪强度的关系 2 土的应力路径表示方法 Kf线与S线之间关系 DO1T中 DO1B中 O1B
8、 O1T 由于 o D T B o1 总应力路径和有效应力路径 总应力路径 有效应力路径 三轴固结不排水试验 最大剪应力破坏线 破坏主应力线 二 土的应力路径表示方法 3 应力路径应用举例 6 3土的应力历史 应力路径与抗剪强度的关系 土体五种不同加载条件的排水剪切有效应力路径 加载和卸载 3 应力路径应用举例 6 3土的应力历史 应力路径与抗剪强度的关系 土体五种不同加载条件的排水剪切有效应力路径 G 周压卸载 轴压加载 3 应力路径应用举例 6 3土的应力历史 应力路径与抗剪强度的关系 土体五种不同加载条件的排水剪切有效应力路径 等向压退压 L 3 应力路径应用举例 6 3土的应力历史 应
9、力路径与抗剪强度的关系 土体五种不同加载条件的排水剪切有效应力路径 等向压缩 F L E G 0 H F 3 应力路径应用举例 土体五种不同加载条件的排水剪切有效应力路径 6 3土的应力历史 应力路径与抗剪强度的关系 一 地基承载力概念 建筑物荷载通过基础作用于地基 对地基提出两个方面的要求 1 变形要求 建筑物基础在荷载作用下产生最大沉降量或沉降差 应该在该建筑物所允许的范围内 2 稳定要求 建筑物的基底压力 应该在地基所允许的承载能力之内 地基承载力 地基所能承受荷载的能力 6 4地基破坏过程与确定地基承载力的原理 6 4地基破坏过程与确定地基承载力的原理 二 地基变形的三个阶段 1 压密
10、阶段 2 局部塑性变形阶段 3 整体剪切破坏阶段 三 地基破坏形式 三种基本情况 冲切破坏 局部剪切破坏 整体剪切破坏 6 4地基破坏过程与确定地基承载力的原理 破坏模式的影响因素地基土条件基础条件 地基压缩性对破坏模式的影响也会随其它因素的变化而变化 建在密实土层中的基础埋深大或受到瞬时冲击荷载 冲切剪切破坏 建在饱和正常固结粘土上的基础 若地基土在加荷时不发生体积变化 将发生整体剪切破坏 如果加荷很慢 地基土固结 体积变化 则发生刺入破坏 6 4地基破坏过程与确定地基承载力的原理 四 地基的临塑荷载和临界荷载 6 4地基破坏过程与确定地基承载力的原理 1 塑性区的发展范围 根据弹性理论 地
11、基中任意点由条形均布压力所引起的附加大 小主应力 假定在极限平衡区土的静止侧压力系数K0 1 M点土的自重应力所引起的大小主应力均为 d z M点达到极限平衡状态 大 小主应力满足极限平衡条件 6 4地基破坏过程与确定地基承载力的原理 塑性区边界方程 塑性区最大深度zmax 6 4地基破坏过程与确定地基承载力的原理 塑性区边界方程 塑性区最大深度zmax 2 临塑荷载pcr和界限荷载 当zmax 0 地基所能承受的基底附加压力为临塑荷载 塑性区开展深度在某一范围内所对应的荷载为界限荷载 中心荷载 偏心荷载 6 4地基破坏过程与确定地基承载力的原理 1 普朗特尔 雷斯纳极限荷载理论解 普朗特假设
12、 1920 极限荷载公式 6 4地基破坏过程与确定地基承载力的原理 五 地基极限承载力 1 普朗特尔 雷斯纳极限荷载理论解 雷斯纳改进 1924 极限荷载公式 6 4地基破坏过程与确定地基承载力的原理 1 普朗特尔 雷斯纳极限荷载理论解 卡柯特进一步改进 极限荷载公式 6 4地基破坏过程与确定地基承载力的原理 1 普朗特尔 雷斯纳极限荷载理论解 极限承载力公式 6 4地基破坏过程与确定地基承载力的原理 2 太沙基的地基承载力理论 太沙基假设条件 6 4地基破坏过程与确定地基承载力的原理 地基承载力公式推导 重力 2 太沙基的地基承载力理论 粘聚力 极限荷载 6 4地基破坏过程与确定地基承载力的
13、原理 太沙基公式承载力系数Nc Nq Nr值 使用时注意 用 值时 查图中的虚线 用 降低后的 时 应查图中的实线 6 4地基破坏过程与确定地基承载力的原理 2 太沙基的地基承载力理论 当地基是坚硬粘性土或密实砂土时 圆形基础 方形基础 修正后的经验公式 6 4地基破坏过程与确定地基承载力的原理 2 太沙基的地基承载力理论 方形基础 当地基是软粘土或松砂时 圆形基础 修正后的经验公式 6 4地基破坏过程与确定地基承载力的原理 3 其它地基承载力理论 考虑基底以上土体抗剪强度时地基的极限承载力 梅耶霍夫课题 1951 6 4地基破坏过程与确定地基承载力的原理 3 其它地基承载力理论 汉森极限承载力公式 主要贡献是对承载力进行五项修正 极限承载力公式 6 4地基破坏过程与确定地基承载力的原理
