高等土力学-影响土强度的外部因素共43页
- 格式:ppt
- 大小:4.02 MB
- 文档页数:43
简述土的强度的影响因素
土的强度是指土抵抗外力破坏的能力,通常用抗剪强度来表示。
影响土的强度的因素主要有以下几个方面:
1. 土的颗粒大小和形状:土的颗粒大小和形状对土的强度有很大的影响。
一般来说,颗粒越细,土的强度越低;颗粒形状越不规则,土的强度也越低。
2. 土的含水率:土的含水率对土的强度也有很大的影响。
含水率越高,土的强度越低。
这是因为含水率增加会导致土的孔隙率增加,从而降低土的内摩擦角和凝聚力。
3. 土的密度:土的密度对土的强度也有一定的影响。
密度越大,土的强度越高。
这是因为密度增加会导致土的颗粒之间的接触面积增加,从而提高土的内摩擦角和凝聚力。
4. 土的结构:土的结构对土的强度也有很大的影响。
土的结构包括土的排列方式、孔隙大小和形状等。
如果土的结构比较紧密,土的强度就会比较高。
5. 土的应力历史:土的应力历史对土的强度也有一定的影响。
如果土曾经受到过较大的应力作用,那么土的强度就会比较低。
土的强度受到多种因素的影响,其中土的颗粒大小和形状、含水率、密度、结构和应力历史等因素对土的强度影响较大。
在工程实践中,需要根据具体情况对土的强度进行评估和控制。
2.7 (1)修正后的莱特-邓肯模型比原模型有何优点?莱特-邓肯模型的屈服面和塑性势面是开口的锥形,只会产生塑性剪胀;各向等压应力下不会发生屈服;破坏面、屈服面和塑性势面的子午线都是直线不能反映围压对破坏面和屈服面的影响。
为此,对原有模型进行修正,增加一套帽子屈服面,将破坏面、屈服面、塑性势面的子午线改进为微弯形式,可以反映土的应变软化。
(2)清华弹塑性模型的特点是什么?不首先假设屈服面函数和塑性势函数,而是根据试验确定塑性应变增量的方向,然后按照关联流动法则确定其屈服面;再从试验结果确定其硬化参数。
因而这是一个假设最少的弹塑性模型2.8如何解释粘土矿物颗粒表面带负电荷?答:(1)由于结构连续性受到破坏,使粘土表面带净负电荷,(边角带正电荷)。
(2)四面体中的硅、八面体中的铝被低价离子置换。
(3)当粘土存在于碱性溶液中,土表面的氢氧基产生氢的解离,从而带负电。
2.9土的弹性模型分类及应用:线弹性:广义胡克定律非线弹性:增量胡克定律高阶弹性模型:柯西弹性模型、格林弹性模型、次弹性模型①弹性模型:一般不适用于土,有时可近似使用:地基应力计算;分层总和法②非线弹性模型:使用最多,实用性强:一般参数不多;物理意义明确;确定参数的试验比较简单③高阶的弹性模型:理论基础比较完整严格;不易建立实用的形式:参数多;意义不明确;不易用简单的试验确定3.1-3.2正常固结粘土的排水试验和固结不排水试验的强度包线总是过坐标原点的,即只有摩擦力;粘土试样的不排水试验的包线是水平的,亦即只有粘聚力。
它们是否就是土的真正意义上的摩擦强度和粘聚强度?答:都不是。
正常固结粘土的强度包线总是过坐标原点,似乎不存在粘聚力,但是实际上在一定条件下固结的粘土必定具有粘聚力,只不过这部分粘聚力是固结应力的函数,宏观上被归于摩擦强度部分。
粘土的不排水试验虽然测得的摩擦角为0,但是实际上粘土颗粒之间必定存在摩擦强度,只是由于存在的超静空隙水压使得所有破坏时的有效应力莫尔圆是唯一的,无法单独反映摩擦强度。
一、影响土的强度因素影响土强度的因素很多,土的抗剪强度及其影响因素的关系可以定性地用以下公式表示τf=f(e,ψ,C,σ’,c,H,T,ε,ε’,S)其中e为土的孔隙比,C为土的组成,H为应力历史,T为温度,ε和ε’分别为应变和应变率,S为土的结构,c和ψ分别为粘聚力和内摩擦角。
可分为两大类:内部因素(物理性质),外部因素(外界条件主要是应力应变条件)。
1、内部因素(1)影响土强度的一般物理性质:①颗粒矿物成分的影响。
不同矿物之间的滑动摩擦角是不同的②粗粒土颗粒的几何性质,当孔隙比相同及级配相似时,一方面大尺寸颗粒具有较强的咬合能力,可能增加土的剪胀,从而提高强度;另一方面,在单位体积中大尺寸颗粒间接触点少,接触点上应力加大,颗粒更容易破裂,从而减少剪胀,降低土的强度。
③土的组成的其他因素。
粗粒土的级配对于抗剪强度有较大影响,级配较好的砂,咬合作用也比较强,另一方面,单位体积中颗粒接触点多,接触应力小,颗粒破碎少,剪胀量加大,所以抗剪强度高④土的状态。
砂土的孔隙比和相对密度可能是影响其强度的最重要因素。
孔隙比小或者相对密度大的砂土有较高的抗剪强度。
孔隙比对黏土的影响通常变现为其应力历史的影响。
⑤土的结构。
土的结构对土的抗剪强度有很大影响,有时对于某些粘性土如区域土或特殊土,可以说是控制因素。
原状土的结构性使其强度高于重塑土或扰动土。
⑥剪切带的存在对土强度的影响。
剪切带处局部孔隙比很大,并且有很强烈的颗粒定向作用。
剪切带的生成会使土的强度降低。
(2)孔隙比与砂土抗剪强度的关系------临界孔隙比随着孔隙比减小,砂土的ψ将明显提高。
松砂与密砂在试验中的应力应变关系也有很大区别,松砂的应力应变曲线是应变硬化的,剪缩,孔隙比减小;密砂的应力应变曲线是应变软化的,剪胀,e增加。
两个式样加载到最后,其e接近相同,都达到临界孔隙比еcr,еcr是指在三轴试验加载过程中,轴向应力差几乎不变,轴向应变连续增加,最终式样体积几乎不变时的e。
. . . .《高等土力学》1 什么是材料的本构关系?土的强度和应力-应变有什么联系?材料的本构关系是反映材料的力学性质的数学表达式,表现形式一般为应力-应变-强度-时间的关系,也成为本构定律,本构方程。
土的强度是土受力变形开展的一个阶段,即在微小的应力增量作用下,土单元会发生无限大或不可控制的应变增量,它实际上是土的本构关系的一个组成局部。
2 土与金属材料的应力应变关系有什么主要区别?金属材料符合弹性力学中的五个假定:连续性、线弹性、均匀性、各向同性和小变形。
而土体应力应变与金属材料完全不同,具体表现在:〔1〕土体应力应变的非线性金属材料的应力应变在各个阶段呈线性;而由于土体是由碎散的固体颗粒组成,其变形主要是由于颗粒间的错位引起,颗粒本身的变形不是主要因素,因此在不同应力水平下由一样的应力增量引起的变形增量不同,表现出应力应变关系的非线性。
〔2〕土体应力应变的弹塑性金属材料的应力应变在屈服强度以呈线弹性特征;而土体在加载后再卸载到原有的应力状态时,其变形一般不会恢复到原来的应变状态,其中有局部应变是可恢复的,局部应变是不可恢复的塑性应变,并且后者往往占很大比例,因此表达出土体变形的弹塑性。
〔3〕土体应力应变的各向异性一般认为金属材料是由连续的介质组成,没有空隙,其应力和应变都是连续的,表现出各向同性的特点;而土的各个不同层间会表现出明显的各向异性,此外,土在固结过程中,上覆土体重力产生的竖向应力与水平土压力大小是不等的,这种不等向固结也会产生土的各向异性。
〔4〕土的剪胀性与金属相比,土是碎散的颗粒集合,在各向等压或等比压缩时,空隙总是减小的,从而可发生较大的体积压缩,这种体积压缩大局部是不可恢复的。
土的剪胀性实质上是由于剪应力引起土颗粒间相互位置的变化,使其排列发生变化,加大〔或减小〕颗粒间的孔隙,从而发生了体积的变化。
3 什么是加工硬化?什么是加工软化?绘出它们的典型的应力应变关系曲线。
加工硬化也称应变硬化,是指材料的应力随应变增加而增加,弹增加速率越来越慢,最后趋于稳定。