25/1/11土力学与地基基础土木系第五章.土的抗剪强度(1)25/1/12第五章土的抗剪强度概述如果破坏区超过一定深，或者，破坏区连成一完整滑动面，地基将被破坏。25/1/131776年C.A.库伦(Coulomb)提出了砂土（无粘性土）的抗剪强度公式：τf=σtanφ以后又提出了适合粘性土的更普遍的形式：τf=c+σtanφ式中τf--土的抗剪强度，kPa;σ--剪切滑动面上的法向总应力，kPa;c--土的内聚力，kPa；φ--土的内摩擦角，度。第一节：土的抗剪强度概述25/1/14τf=σtanφσττστf=c+σtanΦa.砂土的抗剪强度曲线b.粘性土的抗剪强度曲线c:土的内聚力，土原始结构土中水粒度成分有关Φ：土内摩擦角土原始密度粒型粒度成分粒度成分有关cΦ25/1/15第二节：莫尔强度理论：1、强度包络线：1910年莫尔(Mohr)提出材料的破坏是剪切破坏，当任一平面上的剪应力等于材料的抗剪强度时该点就发生破坏，并提出在破坏面上的剪应力τf是该面上法向应力σ的函数，即τf=f(σ)这个函数在τf-σ座标中是一条曲线，称为莫尔包线(或称为抗剪强度包线)，莫尔包线表示材料受到不同应力作用达到极限状态时，滑动面上法向应力σ与剪应力τf的关系。土的莫尔包线通常可以近似地用直线代替，由库伦公式表示莫尔包线的强度理论称为莫尔-库伦强度理论。25/1/162、莫尔圆：对于平面问题，当土体中任意一点受到两个主应力为σ1和σ3(σ1＞σ3)，在某一平面mn上的剪应力达到土的抗剪强度时，就发生剪切破坏，我们现在的问题是确定该面上的正应力σ、剪应力τ。13132(cos)cos(sin)sin(cos)sin(sin)coscos22cos1,sin22cossinAAAAAA经三角变换，25/1/17整理，得：即：为圆方程－莫尔圆。13131311()()cos2221()sin22f2221313+--+=2225/1/183、莫尔应力圆与抗剪强度关系：有以下三种情况：(1)（圆Ⅰ），说明该点在任何平面上的剪应力都小于所发挥的抗剪强度（τ<τf），因此不会发生剪切破坏；（2）（圆Ⅲ），说明该点某些平面上的剪应力已超过了土的抗剪强度（τ>τf），实际上这种情况是不可能发生的；（3）（圆Ⅱ），切点为A，说明在A点所代表的平面上，剪应力正好等于抗剪强度（τ=τf），该点处于极限平衡状态。25/1/191、莫尔圆位于抗剪强度包线下：2、相切：3、相割：－－稳定－－极限状态。最危险破裂面与最大主应力面夹角为：－－失稳用数学式表示，则：sinΦ=σ1－σ3σ1+σ3+2c.ctgΦ>－－稳定－－极限状态<－－失稳25/1/110经三角变换,前式也可表示为：σ1＝σ3tg2（45＋Φ/2)+2c.tg（45＋Φ/2)—极限态<--稳定态>--失稳态或者：σ3＝σ1tg2（45－Φ/2)-2c.tg（45－Φ/2)—极限态>--稳定态<--失稳态25/1/111第三节：土的抗剪强度测定方法：一、直剪试验是发展较早的一种测定土的抗剪强度的方法，由于其设备简单，易操作，我国应用较广。(一)试验设备和试验方法：取3－4个样，施加正应力p1,p2,p3,p4,对应每级荷载pi,测得剪切破坏时对应的量力环变形Δl25/1/11225/1/1131、试样内应力应变分布不均匀。2、剪切面是人为给定的。不一定是最弱面。3、受剪面积是变化的。4、不能严格控制排水条件。5、σ1σ3虽可算出，σ2无法确定。（二)、直接剪切试验的缺陷：25/1/114二、三轴剪切试验：1、原理：三轴压缩试验是测定土抗剪强度的一种较为完善的方法。25/1/1152、分类：按剪切前的固结程度和剪切时的排水条件，分为以下三种试验方法：(1)不固结不排水试验试样在施加周围压力和随后施加竖向压力直至剪切破坏的整个过程中都不允许排水，试验自始至终关闭排水阀门。(2)固结不排水试验试样在施加周围压力σ3打开排水阀门，允许排水固结，待固结稳定后关闭排水阀门，再施加竖向压力，使试样在不排水的条件下剪切破坏。(3)固结排水试验试样在施加周围压力σ3时允许排水固结，待固结稳定后，再在排水条件下施加竖向压力至试件剪切破坏。25/1/116三、无侧限压缩试验1、概述：是侧向压力σ3＝o的三轴试验。饱和粘性土样在三轴仪上进行试验时，不排水剪切试验的破坏包线接近于一条水平线。...
