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。
土力学第四章抗剪强度土力学第四章抗剪强度一、引言土力学是研究土体力学性质及其应力、应变关系的学科,而抗剪强度是土力学中的重要概念之一。
本文将探讨土力学第四章中与抗剪强度相关的内容,包括抗剪强度的定义、影响因素以及在工程实践中的应用。
二、抗剪强度的定义抗剪强度是指土体抵抗剪切力的能力。
在土力学中,土体通常是以颗粒状存在,受力时会发生内部颗粒之间的相对位移,导致剪切变形。
抗剪强度是土体抵抗这种剪切变形的能力的一种表征。
三、影响抗剪强度的因素1. 土体类型:不同类型的土体具有不同的抗剪强度。
粘土的抗剪强度相对较高,而砂土的抗剪强度相对较低。
2. 湿度:湿度对土体的抗剪强度有着显著的影响。
在一定范围内,湿度的增加会使土体的抗剪强度增加。
3. 应力状态:土体在不同应力状态下的抗剪强度也会有所不同。
例如,在三轴压缩试验中,土体在不同的主应力差下会表现出不同的抗剪强度。
4. 颗粒形状和排列方式:土体中颗粒的形状和排列方式对抗剪强度有着重要影响。
颗粒形状不规则或排列紧密的土体具有较高的抗剪强度。
四、抗剪强度的实验测定方法为了准确测定土体的抗剪强度,工程实践中通常使用一系列实验方法。
常用的方法包括直剪试验、三轴剪切试验和动三轴剪切试验等。
这些实验方法可以通过施加不同的剪切应力来测定土体的抗剪强度。
五、抗剪强度在工程实践中的应用抗剪强度是土力学中一个非常重要的参数,广泛应用于各种工程实践中。
在土壤基础工程中,准确测定和分析土体的抗剪强度可以帮助工程师评估土体的稳定性,并设计合理的基础结构。
此外,在土木工程中,抗剪强度也被用来评估土体的抗冲刷能力和抗滑移能力。
六、结论土力学第四章中的抗剪强度是研究土体力学性质时的重要内容。
本文从抗剪强度的定义、影响因素、实验测定方法以及在工程实践中的应用等方面进行了论述。
通过深入研究和理解抗剪强度这一概念,可以更好地应用于土壤力学和土木工程实践中,提高工程设计的可靠性和安全性。
参考文献:1. 毛振泉,王曙明,李敏. 工程土力学基础. 北京: 中国建筑工业出版社,2013.2. 刘福赉, 张猛, 刘允斌. 土力学与岩土工程高级课程. 西安: 西安建筑科技大学出版社,2014.。
第五章土的抗剪强度学习指导学习目标掌握土的抗剪强度表示方法和抗剪强度指标的测定方法,学会利用土的极限平衡条件分析土中平衡状态的方法。
掌握土的剪切性状。
学习基本要求1.掌握抗剪强度公式,熟悉抗剪强度的影响因素2.掌握摩尔 - 库仑抗剪强度理论和极限平衡理论3.掌握抗剪强度指标的测定方法4.掌握不同固结和排水条件下土的抗剪强度指标的意义及应用5.了解应力路径的概念参考学习进度内容学时A(32h)学时B(52h)内容学时A(32h)学时B(52h)试验方法与指土的抗剪强度公式标的选用三轴试验中孔土的极限平衡理论隙水系数三轴试验中剪剪切试验方法切性状合计主要基础知识单元体应力和应力圆的基本概念参阅:孙训方等编著,《材料力学》,高等教育出版社,1987。
第一节土的抗剪强度的定义和工程意义1.抗剪强度的定义土的抗剪强度是指土体对于外荷载所产生的剪应力的极限抵抗能力,数值上等于剪切破坏时滑动面上的剪应力。
在外荷载作用下,土体中任一截面将产生法向应力和剪应力,其中法向应力使土体发生压密,剪应力使土体产生剪切变形。
当土中一点某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滑动,则认为该点便发生剪切破坏。
不断增加外荷载,由局部剪切破坏会发展成连续的剪切破,形成滑动面,从而引起滑坡或地基失稳等破坏现象。
抗剪强度是土的一个重要力学性质,在估算地基承载力、评价土体稳定性( 如计算土坝、路堤、码头、岸坡等斜坡稳定性) 、以及挡土建筑物土压力计算,都需要土的抗剪强度指标。
2.相关工程问题在工程实践中与土的抗剪强度有关的工程问题主要有三类:(1)以土作为建造材料的土工构筑物的稳定性问题,如土坝、路堤等填方边坡以及天然土坡等的稳定性问题(图 5-l (a));(2)土作为工程构筑物环境的安全性问题,即土压力问题,如挡土墙、地下结构等的周围土体,它的强度破坏将造成对墙体过大的侧向土压力,以至可能导致这些工程构筑物发生滑动、倾覆等破坏事故(图 5-1 ( b));(3)土作为建筑物地基的承载力问题,如果基础下的地基土体产生整体滑动或因局部剪切破坏而导致过大的地基变形,将会造成上部结构的破坏或影响其正常使用功能(图 5-1 (c))图 5-l ( a)图5-1(b)图5-1(c)工程事故 1:加拿大特朗斯康谷仓加拿大特朗斯康谷仓平面呈矩形,长,宽,高,容积36368m3。
第四章 土的抗剪强度与地基承载力4.1 复习笔记【知识框架】【重点难点归纳】一、概述1.地基的强度问题用载荷试验结果p-s 曲线说明地基的强度问题,如图4-1-1所示。
地基的强度问题建筑地基必须满足的变形和强度条件概述 土的强度的工程应用土的强度地基破坏的机制土体中任一点的应力状态土的极限平衡状态与极限平衡条件 莫尔—库仑强度理论土的极限平衡条件 直接剪切试验 三轴压缩试验 抗剪强度指标的确定 无侧限抗压强度试验 十字板剪切试验 抗剪强度的来源 影响抗剪强度指标的因素 影响抗剪强度指标的各种因素 地基的临塑荷载 地基的临塑荷载和临界荷载 地基的临界荷载 地基的极限荷载概念太沙基(Τerzaghi K )公式地基的极限荷载 斯凯普顿(Skempton )公式汉森(Hansen J B )公式影响极限荷载的因素 土的抗剪强度及地基承载力图4-1-1 载荷试验与地基强度(1)基础底面的压应力p较小时,如p-s曲线开始段Oa,呈直线分布,如图4-1-1(a),地基处于压密阶段工,如图4-1-1(b)所示。
(2)基底压应力p进一步增大,p-s曲线向下弯曲,如图中ab段所示,呈曲线分布;地基处于局部剪切破坏阶段Ⅱ。
此时,地基边缘出现了塑性变形区,如图4-1-1(c)所示。
(3)基底压力p很大,p-s曲线如图中bc段所示,近似呈竖直向下直线分布。
地基达到滑动破坏阶段Ⅲ。
此时,地基中的塑性变形区已扩展,连成一个连续的滑动面,建筑物整体失去稳定,如图4-1-1(d)所示。
2.建筑地基必须满足的变形和强度条件建筑地基必须同时满足下列两个条件:(1)地基变形条件包括地基的沉降量、沉降差、倾斜与局部倾斜,都不超过《建筑地基基础设计规范》(GB 50007—2011)规定的地基变形允许值。
(2)地基强度条件在建筑物的上部荷载作用下,确保地基的稳定性,不发生地基剪切或滑动破坏。
3.土的强度的工程应用土的强度问题的研究成果工程应用上主要有以下三个方面:(1)地基承载力与地基稳定性;(2)土坡稳定性(包括天然土坡和人工土坡);(3)挡土墙及地下结构上的土压力。