第五章土的强度特性
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第五章土的抗剪强度5.1、5.2土的抗剪强度理论1、土体的抗剪强度组成:土体的抗剪强度主要由内聚力和内摩擦角组成;2、天然休止角:通过漏斗向地面撒沙的时候,沙堆与地面的夹角称为砂土的天然休止角;天然休止角亦最松散状态下的土体内摩擦角;-------同一种砂土、松散和密实状态土体的内摩擦角是不同的,主要因为越密实土体之间的接触面越大、滑动摩擦抗力越大,且越密实咬合摩擦力越大。
3、土体抗剪强度的影响因素:土体的抗剪强度首先取决于土体的C、值(由土体的组成、土的状态、土的结构、应力历史、毛细水压力等决定),其次取决于土体的应力状态,。
4、土体的抗剪强度指标:主要指土体的C、值。
5、抗剪强度主要解决的土力学问题:①各种类型的滑坡→边坡稳定性问题→第七章内容;②挡土结构物的破坏→土压力问题→第六章内容;③地基破坏→基坑承载及地基土稳定性问题→第八章内容;④砂土液化→土体的振动液化特性→第九章内容。
6、各种类型的滑坡:①崩塌:张拉破坏+剪切破坏共同组成;②平移滑动:主要为无粘性土或少粘性土的边坡破坏形式;③旋转滑动:主要为粘性土边坡的破坏形式;④滑流:边坡遇水产生流体似的滑动。
7、土体的内摩擦角:通常由土体之间的滑动摩擦力与咬合摩擦力组成。
(1)粗粒土的内摩擦角的影响主要影响因素有:密度、粒径级配、颗粒形状、矿物成分等,其中前三项影响土体之间的咬合力和接触面积(影响滑动摩擦力),矿物成分主要因为土体的滑动摩擦系数;(2)细粒土的内摩擦角的影响主要影响因素有:细粒土表面存在吸附水膜,颗粒通过吸附水膜间接接触会影响土体的滑动摩擦力,吸附水膜与土颗粒的含水量有关,故其摩擦角的影响因素更为复杂。
8、土体的内聚力:主要指细粒土的黏聚强度,取决于土颗粒之间的库伦力(静电力)、范德华力(分子间引力)、胶结作用和毛细水压力。
9、土体的库仑强度公式:总应力强度公式:;有效应力强度公式:;孔隙水压力不影响土体的抗剪强度,故上述两个相同。
第五章土的抗剪强度第一节概述土是固相、液相和气相组成的散体材料。
一般而言,在外部荷载作用下,土体中的应力将发生变化。
当土体中的剪应力超过土体本身的抗剪强度时,土体将产生沿着其中某一滑裂面的滑动,而使土体丧失整体稳定性。
所以,土体的破坏通常都是剪切破坏。
在工程建设实践中,道路的边坡、路基、土石坝、建筑物的地基等丧失稳定性的例子是很多的(图5-1)。
为了保证土木工程建设中建(构)筑物的安全和稳定,就必须详细研究土的抗剪强度和土的极限平衡等问题。
图5-1 土坝、基槽和建筑物地基失稳示意图(a)土坝(b)基槽(c)建筑物地基土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的能力,其数值等于土体产生剪切破坏时滑动面上的剪应力。
抗剪强度是土的主要力学性质之一,也是土力学的重要组成部分。
土体是否达到剪切破坏状态,除了取决于其本身的性质之外,还与它所受到的应力组合密切相关。
不同的应力组合会使土体产生不同的力学性质。
土体破坏时的应力组合关系称为土体破坏准则。
土体的破坏准则是一个十分复杂的问题。
到目前为止,还没有一个被人们普遍认为能完全适用于土体的理想的破坏准则。
本章主要介绍目前被认为比较能拟合试验结果,因而为生产实践所广泛采用的土体破坏准则,即摩尔—库伦破坏准则。
土的抗剪强度,首先取决于其自身的性质,即土的物质组成、土的结构和土所处于的状态等。
土的性质又与它所形成的环境和应力历史等因素有关。
其次,土的性质还取决于土当前所受的应力状态。
因此,只有深入进行对土的微观结构的详细研究,才能认识到土的抗剪强度的实质。
目前,人们已能通过采用电子显微镜、X射线的透视和衍射、差热分析等等新技术和新方法来研究土的物质成分、颗粒形状、排列、接触和连结方式等,以便阐明土的抗剪强度的实质。
这是近代土力学研究的新领域之一。
有关这方面的研究,可参132133 见相关的资料和文献。
土的抗剪强度主要由粘聚力c 和内摩擦角ϕ来表示,土的粘聚力c 和内摩擦角ϕ称为土的抗剪强度指标。