第四章 土的抗剪强度.
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土的抗剪强度名词解释土的抗剪强度是指土力学中衡量土体抗剪能力(抗剪强度)的一种基本测试方法,主要用于判断土体抗剪性能。
通常可以用来衡量土壤在剪切荷载作用下的最大抗剪能力,是土壤力学基本性能指标之一,也是评价土质质量的重要参数。
土的抗剪强度是土壤力学性质的基本性能指标,具有重要的工程意义。
它对地基处理、地基治理以及埋深建筑物的支撑安全性等都具有重要的指导性影响。
土的抗剪强度的大小主要取决于土壤的组成,土壤中的粒子粒度、土壤中的水分含量、土壤的湿度、土壤的结构特性等。
根据土的结构和性质的不同,土的抗剪强度也不同,一般方砂强度较大,但五湖土、泥炭土等粘土类土壤的抗剪强度较小。
此外,土的抗剪强度也可以受到其他因素的影响,如气候因素、振动、场地污染等。
例如,在极端恶劣的恶劣气候条件下,受到剧烈的降雨、高温等的影响,土的抗剪强度会有所减弱。
另外,土的抗剪强度还可以受到化学因素的影响。
例如,有机物含量较高的土壤会使抗剪强度下降,而浓硫酸可以损坏土结构,使得土壤抗剪强度大大降低。
此外,振动也会影响土的抗剪强度。
地面振动有可能加剧土壤中因素的影响,从而对土的抗剪强度造成不利影响。
土壤本身可能在剪切荷载作用下就会出现破坏,它的抗剪强度可能会降低。
最后,地表受到污染也会影响土的抗剪强度。
当土壤污染物和有害物质混合时,分解过程会使土体结构变得脆弱,土的抗剪强度也会降低。
总之,土的抗剪强度是土壤力学性质的基本性能指标,可以用来衡量土壤在剪切荷载作用下的最大抗剪能力,是土壤力学基本性能指标之一,也是评价土质质量的重要参数。
它的大小主要取决于土壤的组成,粒子粒度、水分含量、湿度、结构特性等,还受到气候因素、振动、场地污染等因素的影响。
在地基处理、地基治理以及埋深建筑物的支撑安全性等都具有重要的指导性影响,因此有必要对土的抗剪强度进行全面研究和探讨。
土的抗剪强度一一粘聚力和内摩擦角内縻擦角与黏(内)聚力:土的抗剪强度由滑动面上土的黏聚力〈阻挡剪切)和土的内摩阻力两部分组成.内摩擦角大小取决于上粒间的摩阻力和连锁作用,内摩擦角反映了土的摩阻性质。
黏聚力是黏性上的特性指标,黏聚力包括上粒间分子引力形成的原始黏聚力和上中化合物的胶结作用形成的固化黏聚力。
因而内摩擦角与黏聚力是土抗剪强度的两个力学指标。
上的抗剪强度指上对剪切破坏的极限抵抗能力,丄体的强度问题实质是上的抗剪能力问题。
土的抗剪强度指标——内摩擦角(P、黏(内)聚力C上的内摩擦角(。
)C-±的粘聚力(KPa)A C与上的性质有关,还与实验方法、实验条件有关。
因此,谈及强度指标时,应注明它的试验条件。
(直剪实验、三轴剪切试验等)土的抗剪强度第一节概述建筑物由于上的原因引起的事故中,一部分是沉降过大,或是差异沉降过大造成的:另一方面是由于上体的强度破坏而引起的。
对于土工建筑物(如:路堤、上坝等)来说,主要是后一个原因。
从事故的灾害性来说,强度问题比沉降问题要严重的多。
而上体的破坏通常都是剪切破坏;研究上的强度特性,就是研究土的抗剪强度特性。
①上的抗剪强度(“):是指土体抵抗抗剪切破坏的极限能力,英数值等于剪切破坏时滑动的剪应力.②剪切而(剪切带):上体剪切破坏是沿某一而发生与剪切方向一致的相对位移,这个而通常称为剪切而。
其物理意义:可以认为是由颗粒间的内摩阻力以及由胶结物和朿缚水膜的分子引力所造成的粘聚力所组成.无粘性上一般无连结,抗剪强度主要是由颗粒间的摩擦力组成,这与粒度、密实度和含水情况有关.粘性丄颗粒间的连结比较复杂,连结强度起主要作用,粘性突的抗剪强度主要与连结有关。
决上土的抗剪强度因素很多,主要为:上体本身的性质,土的组成、状态和结构;而这些性质又与它形成环境和应力历史等因素有关:此外,还决泄于它当前所受的应力状态。
土的抗剪强度主要依靠室内经验和原位测试确圧,试验中,仪器的种类和试验方法以及模拟上剪切破坏时的应力和工作条件好坏,对确泄强度值有很大的影响。
第四章土的抗剪强度(4学时)内容提要1.土的抗剪强度及其破坏准则;2.土的极限平衡条件;3.土的抗剪强度指标的测定;4. 强度指标的表达方法及指标的选用。
能力培养要求1.掌握测定土的抗剪强度指标的试验仪器和试验方法。
2.会用土中一点的极限平衡条件式,判别土所处的应力状态。
3.会用库仑定律判别土的状态。
4.掌握强度指标的选用。
5.了解不同排水条件对强度指标的影响。
教学形式教师主讲、课堂讨论、学生讲评、提问答疑、工程案例分析等第一节土的抗剪强度及其破坏准则教学目标1.理解直接剪切试验与抗剪强度定律。
2.理解抗剪强度指标c、φ及其影响因素。
教学内容设计及安排一、土的强度与破坏形式土的抗剪强度——土体抵抗剪切破坏的极限能力。
注意:土体受荷作用后,土中各点同时产生法向应力和剪应力,其中法向应力作用将使土体发生压密,这是有利的因素;而剪应力作用可使土体发生剪切,这是不利的因素。
因此,土的强度破坏通常是指剪切破坏,所谓土的强度往往指抗剪强度。
二、土的抗剪强度规律----库仑定律库仑(Coulomb)根据砂土的剪切试验,得到抗剪强度的表达式粘性土的抗剪强度表达式式中τf――土的抗剪强度,kPa;σ――剪切面上的法向应力,kPa;ϕ――土的内摩擦角,o;c ――土的粘聚力,kPa。
c和ϕ称为土的抗剪强度指标以上两式为著名的抗剪强度定律,即库仑定律,如下图:【讨论】:土的抗剪强度不是一个定值,而是剪切面上的法向总应力σ 的线性函数;对于无粘性土,其抗剪强度仅仅由粒间的摩擦力(σ tan ϕ)构成;对于粘性土,其抗剪强度由摩擦力(σ tan ϕ)和粘聚力(c )两部分构成。
三、土的抗剪强度影响因素摩擦力⎭⎬⎫⎩⎨⎧咬合摩擦滑动摩擦 影响因素⎪⎪⎪⎩⎪⎪⎪⎨⎧土粒级配土粒表面的粗糙程度土粒的形状剪切面上的法向总应力土的原始密度 粘聚力⎭⎬⎫⎩⎨⎧颗粒之间的分子引力土粒之间的胶结作用 影响因素⎪⎪⎩⎪⎪⎨⎧土的结构含水量矿物成分粘粒含量 【注意】:c 和ϕ 是决定土的抗剪强度的两个重要指标,对某一土体来说,c 和ϕ 并不 是常数,c 和ϕ 的大小随试验方法、固结程度、土样的排水条件等不同而有较大的差异。