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1、第五章第五章 土的抗剪强度土的抗剪强度凋簇叁业憋松闻签名沧橡丑鼎天景革节寥秒帜哨缮事入劣煌衍杭细涝害洋土力学课件第五章土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB本章主要内容本章主要内容5.1 5.1 抗剪强度概述抗剪强度概述5.2 5.2 土的抗剪强度试验土的抗剪强度试验5.3 5.3 土的抗剪强度及破坏理论土的抗剪强度及破坏理论5.4 5.4 砂类土的抗剪强度特征砂类土的抗剪强度特征5.5 5.5 粘性土的抗剪强度特征粘性土的抗剪强度特征5.6 5.6 特殊粘性土的抗剪强度特征特殊粘性土的抗剪强度特征5.7 5.7 粘性土的流变特性粘性土的流变特性5.8 5.8 土的动力
2、强度特性土的动力强度特性锐钞直柔总瞻篙疙柳撅益般江啥救粗舞徐和压遮茂霜钞壁沉恕棒涯许拍甲土力学课件第五章土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB土工结构物或地基土渗透问题渗透问题变形问题变形问题强度问题强度问题渗透特性渗透特性变形特性变形特性强度特性强度特性颇朗亚琵唱怨厚狈蔽疯艰予硒瞩剩淘减蔷宿价铂贺存绳秸夕吩红幂琐螺姬土力学课件第五章土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1.1.碎散性：碎散性：强度不是颗粒矿物本身的强度，而是颗粒间强度不是颗粒矿物本身的强度，而是颗粒间相互作用相互作用主要是抗剪强度（剪切破坏），颗粒间主要是抗剪强度（剪切破坏），
3、颗粒间粘聚力与摩擦力；粘聚力与摩擦力；2.2.三相体系：三相体系：三相承受与传递荷载三相承受与传递荷载有效应力原理；有效应力原理；3.3.自然变异性：自然变异性：土的强度的结构性与复杂性。土的强度的结构性与复杂性。土的强度特点土的强度特点 5.1 5.1 概述概述柯致轰拍蹲顺幕盛稽弄罐捐申啸着渡谐哥虾蛙捌淤姚即总任车绣撞涛韵犁土力学课件第五章土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB在外荷载的作用下，土体中任一截面将同时产生法向应力和在外荷载的作用下，土体中任一截面将同时产生法向应力和剪应力，其中剪应力，其中法向应力作用将使土体发生压密法向应力作用将使土体发生压密，而，而剪
4、应力作剪应力作用可使土体发生剪切变形用可使土体发生剪切变形。土的土的抗剪强度抗剪强度是指土体对于外荷载所产生的剪应力的极限抵是指土体对于外荷载所产生的剪应力的极限抵抗能力。抗能力。当土中一点某一截面上由外力所产生的剪应力达到土的抗剪当土中一点某一截面上由外力所产生的剪应力达到土的抗剪强度时，它将沿着剪应力作用方向产生相对滑动，该点便发强度时，它将沿着剪应力作用方向产生相对滑动，该点便发生剪切破坏。生剪切破坏。土的破坏主要是由于剪切所引起的土的破坏主要是由于剪切所引起的，剪切破坏是土体破坏的，剪切破坏是土体破坏的主要特点。主要特点。与土体强度有关的工程问题：与土体强度有关的工程问题：建筑物地基稳
5、定性、填方或挖建筑物地基稳定性、填方或挖方边坡、挡土墙土压力方边坡、挡土墙土压力等。等。概述概述拦烤出梗棍绸伍宰觅簿锈截课呜聘脱桩肛漱胆磷贡贷值画谆联浙造肇弟漫土力学课件第五章土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB平移滑动平移滑动崩塌崩塌旋转滑动旋转滑动流滑流滑概述概述纷亿凭晕慢叶炉虑脑蝗谷臭赶蜀苍侦捶籽沉数秆阉广洪揭操渐烷命困丧流土力学课件第五章土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB1994年年4月月30日上午日上午11时时45分分崩塌体积崩塌体积530万万m3，30万万m3堆入乌江，形成长堆入乌江，形成长110m、宽宽100m、高、高100m
6、的碎石的碎石坝，阻碍乌江通航达数月坝，阻碍乌江通航达数月之久。之久。死死4人，伤人，伤5人，失踪人，失踪12人人乌江武隆县兴顺乡乌江武隆县兴顺乡鸡冠岭山体崩塌鸡冠岭山体崩塌概述概述宝吹恩急涌稿擒氏辊挠美娄玫铂兆桨出辣扦热铬挞癣夫荐焰鹏龄千往也咕土力学课件第五章土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB龙观嘴龙观嘴黄崖沟黄崖沟乌江乌江20002000年西藏易贡巨型滑坡年西藏易贡巨型滑坡概述概述祝舌瓜猿华截忍竿背校唾沙箩且歼疲势表鞠身败辽岂超腋余境颇克冈阅榆土力学课件第五章土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB边坡边坡滑裂面滑裂面概述概述沤远榔丛掐矮洞哨
7、翘师昔释堰厉哗咱戊雍镇烫堵疵短覆匈质填愚伤胯装和土力学课件第五章土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB日本新泻日本新泻19641964年地震引起大面积液化年地震引起大面积液化地基的破坏地基的破坏概述概述称韭矫隋未郧霞荒炼瘁低曾斩晌蛮命耻婚打沂远诵蕴恿叮兼沧劫蒙廓统喉土力学课件第五章土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB粘土地基上的某谷仓地基破坏粘土地基上的某谷仓地基破坏概述概述网籍把鹤具析锨疤交绞涉匝秽秽凌体煮淆垫杰捂酒猩楔利退翼俘膘芽官第土力学课件第五章土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB地基地基p滑裂面滑裂面 地基的
8、破坏地基的破坏概述概述证征桑稼肘唆拘舔业和案耶穗至印蜡辱灵敏屡僧谋导妊袋垄竭倾缝癸滁铁土力学课件第五章土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB5.2 5.2 莫尔莫尔库伦强度理论库伦强度理论一、库伦公式一、库伦公式17731773年年C.A.CoulombC.A.Coulomb根据砂土试验，提出了：根据砂土试验，提出了：f f=tantan 17761776年他又提出了适用于粘土的更普遍公式：年他又提出了适用于粘土的更普遍公式：f f=c c+tantan c c和和 是决定土的抗剪强度的两个指标，称为抗剪强度是决定土的抗剪强度的两个指标，称为抗剪强度指标。指标。(教材教
9、材5.1，5.3.2，5.3.3)挥悔缠奎悟洋吾捌渡锅牌轩跺轻授监琳迂阿虏俏雇唁治巷瘦完吏土晾解籍土力学课件第五章土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB 以后，由于有效应力原理的发展，人们认识到土体内以后，由于有效应力原理的发展，人们认识到土体内的剪应力只能由土骨架承担，只有有效应力的变化才的剪应力只能由土骨架承担，只有有效应力的变化才能引起抗剪强度的变化。因此，上述库伦公式应修改能引起抗剪强度的变化。因此，上述库伦公式应修改为：为：f=tan f=c+tan 式中：式中：c c 土的有效粘聚力；土的有效粘聚力；土的有效内摩擦角。土的有效内摩擦角。以上实际上将土的抗剪强
10、度分成了以上实际上将土的抗剪强度分成了总应力表达法总应力表达法和和有有效应力表达法效应力表达法。漂脸先堪抓溅道此潍语诌蛰二疫偏音丢葬鸿嗣料梳亮团哈频形孵胳膘其球土力学课件第五章土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB二、莫尔理论二、莫尔理论 莫尔（莫尔（Mohr）继库伦的早期研究工作之后，在）继库伦的早期研究工作之后，在1900年年提出了材料的剪切破坏理论。提出了材料的剪切破坏理论。莫尔认为，根据试验得到的各种应力状态下的极限应力莫尔认为，根据试验得到的各种应力状态下的极限应力圆具有一条公共包络线，如下图所示。一般来讲，这条圆具有一条公共包络线，如下图所示。一般来讲，这条
11、包络线是曲线，并被称为莫尔包（络）线或抗剪强度包包络线是曲线，并被称为莫尔包（络）线或抗剪强度包线。线。ff=f()图5-1 莫尔包络线l如果材料中某点的应力圆位于如果材料中某点的应力圆位于包线之下，表明该点安全；包线之下，表明该点安全；l如果某点的应力圆与莫尔包线如果某点的应力圆与莫尔包线相切，表明该点处于极限平衡相切，表明该点处于极限平衡状态；状态；l如果应力圆与莫尔包线相交，如果应力圆与莫尔包线相交，说明该点已经破坏。说明该点已经破坏。肥鹰廊发酪克追缝和乐泡翅寓猛挑绣噪谩骡诸姓匣存喳确浓唬颊境登浙挥土力学课件第五章土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB 莫尔包线的
12、一般表达式是莫尔包线的一般表达式是 f=f()具体形式多种多样，有斜直线，双曲线、抛物线、具体形式多种多样，有斜直线，双曲线、抛物线、摆线等，应当通过试验确定，而不是靠什么理论摆线等，应当通过试验确定，而不是靠什么理论和假设推导出来。对各种型式的莫尔包络线的讨和假设推导出来。对各种型式的莫尔包络线的讨论在以后选修的岩石力学课程中能够见到。论在以后选修的岩石力学课程中能够见到。剔瞥尾皆呢牺鸯潜囱彝藉馏馒使普荧汗扑枫非誉柒豪淘塞既秧俘膏惋农佐土力学课件第五章土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB三、莫尔三、莫尔库伦理论库伦理论 实验证明，在应力变化范围不很大的情况下，土的莫
13、实验证明，在应力变化范围不很大的情况下，土的莫尔破坏包线可以近似的用直线代替，该直线的方程与尔破坏包线可以近似的用直线代替，该直线的方程与库伦公式一致。库伦公式一致。这种用库伦公式来表示莫尔包线的强这种用库伦公式来表示莫尔包线的强度理论就称为莫尔度理论就称为莫尔-库伦强度理论库伦强度理论。f f f f=c c c c+tantantantan 誊拓弓啄妓橇跺犬釜哨禾皇仓剐致异败踪乾纪瞩茨桂盐藏仁聊烁炯泥韵聋土力学课件第五章土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB 在在 -平面上作莫尔应力平面上作莫尔应力圆，如右图圆，如右图(教材教材P178图图5.3.2)所示。所示。图
14、 土体中某点极限平衡时的摩尔圆顷揭望农习陕觉傅顽僚蜕拒真痪溶仆颅纤慕酮币珊涂铀辰寨播汞楞渠硕冒土力学课件第五章土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB 由于土体处于极限平衡状态，根据莫尔由于土体处于极限平衡状态，根据莫尔-库库伦理论，破坏应力圆必定与破坏包线相切，伦理论，破坏应力圆必定与破坏包线相切，切点切点A的位置也就是破坏面的位置，并且：的位置也就是破坏面的位置，并且：2 f=+90 f=45+/2 即即破坏面与最大主应力作用面成破坏面与最大主应力作用面成45 +/2的夹角，与最大剪应力面成的夹角，与最大剪应力面成 /2的夹角的夹角，这是岩土类材料与钢等连续材料在强度
15、上这是岩土类材料与钢等连续材料在强度上的又一区别，由于内摩擦的作用，破坏既的又一区别，由于内摩擦的作用，破坏既不发生在最大主应力作用面，也不发生在不发生在最大主应力作用面，也不发生在最大剪应力作用面。通常情况下，只要土最大剪应力作用面。通常情况下，只要土样均质，应力均匀，试件内就会出现两组样均质，应力均匀，试件内就会出现两组共轭破裂面，如右图所示。共轭破裂面，如右图所示。45o+/23f1f 图 土中的共轭破裂面四、主应力表示的莫尔四、主应力表示的莫尔库伦准则（极限平衡条件）库伦准则（极限平衡条件）前拥寸躺翱酱烯盂杨菇巳郎暂彪顽理蓖苏拎究窍跺蹋究喧恶撞卤嗡妓眺谈土力学课件第五章土的抗剪强度EN
16、GINEERING GEOLOGY-SFOBB 进一步分析进一步分析莫尔直线包线与莫尔破坏应力圆莫尔直线包线与莫尔破坏应力圆，还会发现以下，还会发现以下关系：关系：AD=RD sin 而而 AD=(1-3)/2RD=ctan+(1+3)/2故故 (1-3)/2=ctan+(1+3)/2sin 1(1-sin)=3(1+sin)+2ccos （5-6）（5-7）砸毒览繁脉坛横腆讳族侵叙淄旋觉冗硝巡窑酝宵咯煤渊蜕二狰世炭荐懦兄土力学课件第五章土的抗剪强度ENGINEERING GEOLOGY-SFOBB 对于无粘性土，由于对于无粘性土，由于c=0，（，（5-6）和（）和（5-7）式可以简化）式可以简化为为：1=3tan2(45+)（5-8）3=1tan2(45-)（5-9）虽然莫尔虽然莫尔-库伦准则在不同土体中的有效性都得到库伦准则在不同土体中的有效性都得到了较好的证实，但有时也不尽准确，造成差别的了较好的证实，但有时也不尽准确，造成差别的重要原因就是重要原因就是它没有考虑中间主应力它没有考虑中间主应力 2的影响的影响。由于由于 f决定于有效应力，所以，以上各式中的决定于有效应力，所以，以
