第六章 土的抗剪强度
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土的抗剪强度试验计算公式土的抗剪强度是指土壤在受到外部剪切力作用下的抵抗能力。
它是评价土壤抗剪性能的重要指标之一,对土工工程设计和土壤基础的稳定性分析具有重要意义。
本文将介绍土的抗剪强度试验的计算公式,并探讨其在工程实践中的应用。
土的抗剪强度试验常用的计算公式是库仑公式。
该公式是根据实验数据统计得出的经验公式,能够较好地描述土壤的抗剪强度特性。
库仑公式的表达式如下:τ = c + σtanφ其中,τ表示土壤的剪应力,c表示土壤的内聚力,σ表示土壤的正应力,φ表示土壤的内摩擦角。
在进行土的抗剪强度试验时,首先需要准备试样。
试样通常采用直径为50mm、高度为100mm的圆柱形样品,并且需要保证试样的表面平整。
然后,将试样放置在剪切装置上,施加剪切力,测量剪切力和位移的关系,从而得到剪切应力和剪切变形的数据。
在进行试验时,需要注意以下几点。
首先,试样的制备应严格按照规定要求进行,以保证试样的质量和一致性。
其次,在施加剪切力时,应逐渐增加剪切力的大小,以免试样破坏过快。
最后,在测量剪切力和位移时,应使用准确的测量设备,并保证测量结果的可靠性。
通过实验测得的剪应力和正应力数据,可以利用库仑公式计算土壤的抗剪强度。
首先,根据试验数据绘制剪应力-正应力曲线,然后通过拟合曲线确定内聚力c和内摩擦角φ的数值。
最后,将c和φ代入库仑公式,即可计算出土壤的抗剪强度。
土的抗剪强度试验的计算公式可以应用于土工工程设计和土壤基础的稳定性分析。
例如,在岩土工程中,通过测定土的抗剪强度,可以评估土体的稳定性,为工程的设计和施工提供依据。
此外,在地基处理中,可以根据土壤的抗剪强度选择合适的加固方式,以提高地基的承载能力和稳定性。
土的抗剪强度试验是评价土壤抗剪性能的重要手段之一。
通过库仑公式的计算,可以得到土壤的内聚力和内摩擦角的数值,从而评估土壤的抗剪强度。
这一计算公式在土工工程设计和土壤基础的稳定性分析中具有广泛的应用前景。
通过合理的试验设计和准确的数据处理,可以为工程实践提供有力支持,保障工程的安全和可靠性。
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。
土的抗剪强度理论
土的抗剪强度理论主要有两种:摩尔-库伦理论和塔努达克斯理论。
1. 摩尔-库伦理论:
摩尔-库伦理论是最广为接受的土的抗剪强度理论之一。
它假设土体是由许多颗粒组成的,这些颗粒之间存在着一定的内摩擦力。
当土体受到剪切力作用时,土体内部就会发生剪切破坏,这时剪切破坏面的形状就取决于内摩擦角。
摩尔-库伦理论的公式为:
τ = c + σ tanφ
其中,τ为土体的抗剪强度; c为土体的内聚力;σ为剪应力,即水平方向的应力;φ为土体的内摩擦角。
2. 塔努达克斯理论:
塔努达克斯理论通过分析土体内部的颗粒间力学作用关系,将土体分成多个不同的区域,每个区域内部存在着不同的应力状态和内部摩擦力。
塔努达克斯理论认为,土体的强度与颗粒之间的粘结力和内摩擦力有关。
其公式为:
τ = c' + σ tan(φ'-α)
其中,τ为土体的抗剪强度;c'为粘聚力;σ为剪应力,即水平方向的应力;φ'为土体的内摩擦角;α为土体颗粒的倾斜角。
这两种理论在工程实践中都有应用,选择哪种理论需要根据具体情况考虑。