第三章 土的抗剪强度

措施及其施工
（1）塑料排水板法
塑料排水板是带有孔道的板状物体，插入土中形成竖 向排水通道，改善了地基的排水条件、缩短了排水途径。
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山东交通学院
3.5 特殊路基施工
（2）砂井 是利用打桩机具击入钢管，或利用高压射水、爆破等 方法在地基中获得按一定规律排列的孔眼，再向孔中灌 入中、粗砂，形成砂柱的加固形式。 1）砂井的特点
三、 软土地基处理 3.1 概述
三、软土地基处治方法
稳定性处治的方法： 垫层处理法(表层排水，砂垫层，土工聚合物，加 固土)；反压护道法；慢速加载法(控制路堤填筑速度) 等。 沉降处治的方法： 路堤加载法(等载或超载)和垂直排水法(砂井、袋 装砂井、塑料排水板法)等。 综合处治方法： 挤密砂桩法、振动置换法(碎石桩、钢渣桩)和加固 土桩(水泥粉喷桩)等。
二、软土地基沉降规律
1、在施加荷载初期，沉降 速率由小到大，随着时间增 长，沉降的速率由大变小， 沉降过程趋于稳定。 2、高路堤沉降过程中，有 一个明显的沉降速率增大的 阶段，在沉降曲线上表现为 沉降曲线的斜率明显增加 图6.1.1 路堤 沉降过程比较
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在软弱地基层中，设置砂井作为竖向排水体，在堆土 加载的情况下，使土体中的水沿竖向排水体排出，从而 加速了土壤固结和地基沉降，提高了地基的强度。
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3.5 特殊路基施工
2）砂井施工的方法 主要有套管法、射水法和螺旋成孔法三种。
ShandongJiaotong University 套管法砂井的施工过程
排水固结法关键在于排出孔隙水，使孔隙减少及有效应

第三章土的强度的非线性反应3.3 影响土强度的内部因素影响土的强度的因素很多，土的抗剪强度及其影响因素的关系可以定性地写成以下公式：其中 e 为土的孔隙比，C 代表土的组成，H 代表应力历史，T 表示温度，ε和∙ε分别表示应变和应变率，S 表示土的结构。

c 和φ为粘聚力及内摩擦角，它们可以通过不同的试验确定，它也包含了排水条件、加载速率、围压范围、应力条件及应力历史等因素。

可见式（3.3.1）式只是一个一般表达式，不可能写成具体函数形式，同时其中各种因素并不独立，可能相互重叠。

纵观式（3.3.1），可以发现各种影响因素可以分为两大类，一类是土本身的因素，主要是其物理性质；另一类是外界条件，主要是应力应变条件。

前者可称为内因，后者可称为外因。

1．内部因素影响土强度的内部因素又可以分为土的组成（C）、状态（e）和结构（S）。

其中土的组成是影响土强度的最基本因素，其中包括：土颗粒的矿物成分、颗粒大小与级配、颗粒形状、含水量（饱和度）以及粘性土的离子和胶结物种类等因素。

土的状态是影响土强度的重要因素，比如砂土的相对密度大小是其咬合及因此产生的剪胀、颗粒破碎及重排列的主要影响因素；同样粘土的孔隙比和土颗粒的比表面积决定了粘土颗粒间的距离，这又影响了土中水的形态及颗粒间作用力，从而决定粘性土粘聚力的大小。

土的结构本身也受土的组成影响。

原状土的结构性，特别是粘性土的絮凝结构使原状土强度远大于重塑土的强度，是不可忽视的影响因素。

2．外部因素除了温度以外，外部因素主要是指应力应变因素。

包括：应力状态（围压、中主应力）、应力历史、主应力方向、加载速率及排水条件。

它们又主要是通过改变土的物理性质而影响土的强度。

这些因素对于不同土的强度的影响十分复杂，有些是目前仍需要进一步研究的课题。

3.3.1 影响土强度的内部因素——一般物理性质影响1．颗粒矿物成分的影响如上所述，不同矿物之间的滑动摩擦角是不同的。

对于粘土矿物，滑动摩擦角是高岭土>伊利土>蒙脱土。

第三章 土的力学性质 讲授：张文
单位：吉林大学建设工程学院
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第三章 土的力学性质
土的力学性质是指土在外力作用下所表现的性 质。 主要包括：
– 在压应力作用下体积缩小的压缩性－－－变形 – 在剪应力作用下抵抗剪切破坏的抗剪性－－－强度 – 在动荷载作用下所表现的一些性质。
土的力学性质对建筑物的安全、造价和正常使用影响最大。 土的物理性质对工程建筑物的影响，通过力学性质的变化反 映出来。所以土的力学性质是土的工程地质性质中最主要的
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利用压缩系数对土的分类
通常用压力间隔由p1 100 k Pa到p2 200 k Pa时的 压缩系数a1 2来作为判断土的压缩性的标准： 低压缩性土 高压缩性土 a1-2 0.1MPa-1 a1-2 ≥0.5 MPa
-1
中等压缩性土 0.1MPa-1 ≤a1-2 0.5MPa-1
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– 对于饱和土来说，
孔隙中充满着水，土的压缩主要是由于孔隙中的水被挤出，孔隙体 积减小所引起的。也就是说，饱水土的压缩过程是孔隙水压力的消 散过程。饱水土在一定荷载作用下的渗透压密过程，称为渗透固结。
– 饱和砂土的孔隙较大，透水性强，在压力作用下孔隙中的水很快排出， 压缩很快完成，但砂土的孔隙总体积较小，其压缩量也较小。 – 饱和细粒土的孔隙小而多，透水性弱，在压力作用下孔隙中的水不可 能很快被挤出，土的压缩常需相当长的时间，但其压缩量较大。
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– （2） Pc＞P0 ， R＞1，称超固结土 是指土 层历史上曾受过的固结压力大于现有土层的自 重压力。如土层在过去历史上曾有过相当厚的 沉积物，而后来由于侵蚀、冲刷、冰川等卸荷 作用，或者由于古老建筑物的拆毁、地下水位 的长期变化以及土的干缩等作用，使土层原有 的密度超过现有土的自重压力相对应的密度， 而形成超压密状态。

saturated clay soil, the general nature of variation of A with axial strain will be as shown in Figure 4.10. For highly overconsolidated clay soils, the magnitude of A at failure (i.e., Af ) may be negative. Table 4.2 gives the typical values of A at failure =Af for some normally consolidated clay soils. Figure 4.11 shows the variation of Af with overconsolidation ratio for Weald clay. Table 4.3 gives the typical range of A values at failure for various soils.
第十页，编辑于星期六：一点 五十九分。
三、关于土强度的讨论
如用弹性—完全塑性模型分 析，则内壁土单元a路径很快
达到强度线，且继续沿强度线
移动，等待外径土单元b路径 也达到强度线，试样发生整 体破坏；
若用应变硬化的弹塑性模型 分析，则内壁应力路径逐渐 靠近破坏线，最后内外径一 起达到破坏线而发生整体破 坏。
第九页，编辑于星期六：一点 五十九分。
三、关于土强度的讨论
用完全塑性理论分析，当 地基中塑性区发展到一定 深度时， 当：Zmax=1/3b or,1/4b 对应的荷载是设计容许的 ，整体还远未失稳。--这 主要就是由于达到强度（ 屈服）的部分土体被尚未 达到强度的土体所包围。 而变形主要由尚未屈服的 土体所形成的边界条件所 决定