土的强度理论1
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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。
第二节 土的强度理论与强度指标一、抗剪强度的库仑定律(剪切定律) 1776年 法国学者土体发生剪切破坏时,将沿着其内部某一曲面产生相对滑对,而该滑动面上的剪应力就等于土的抗剪强度。
1776年 法国学者在法向应力变化范围不大时,根据砂土的试验,抗剪强度与法向应力的关系近似为一条直线,这就是抗剪强度的库仑定律。
无粘性土:ϕστtg f ⋅=粘性土:c tg f +⋅=ϕστ式中:f τ:土的抗剪强度,Kpa ;σ:剪切面的法向压力,Kpa ;ϕtg :土的内摩擦系数;ϕ:土的内摩擦角,度;c :土的内聚力,Kpa 。
ϕσtg :内摩擦力。
库仑定律说明:(1)土的抗剪强度由土的内摩擦力ϕσtg 和内聚力c 两部分组成。
(2)内摩擦力与剪切面上的法向应力成正比,其比值为土的内摩擦系数ϕtg 。
(3)抗剪强度指标:土的内摩擦角ϕ和内聚力c 。
无粘性土的c =0,内摩擦角(φtg )主要取决于土粒表面的粗糙程度和土粒交错排列的情况;土粒表面越粗糙,棱角越多,密实度越大,则土的内摩擦系数大。
粘性土的内聚力c 取决于土粒间的连结程度;内摩擦力(φσtg )较小。
二、土的抗剪强度的构成粘性土的抗剪强度则由内摩阻力和粘聚力两个部分组成。
内摩阻力包括土粒之间的表面摩擦力和由于土粒之间的连锁作用而产生的咬合力。
咬合力是当土体相结滑动时,将嵌在其它颗粒之间的土粒拔出所需的力,土越密实,连锁作用越强。
粘聚力包括有原始粘聚力、固化粘聚力及毛细粘聚力。
原始粘聚力:由于土粒间水膜受到相邻土粒之间的电分子引力而形成的,可以恢复其中的一部分或全部。
固化粘聚力:由于土中化合物的胶结作用而形成的,不能恢复。
毛细粘聚力:由于毛细压力所引起的,一般可忽略不计。
三、土的强度理论-极限平衡理论(莫尔~库仑破坏标准)1910年摩尔提出材料的破坏是剪切破坏,且:)(στf i =得到了一条曲线,称为摩尔包线。
1).莫尔~库仑破坏理论:以库仑公式φστtg f ⋅=+c 作为抗剪强度公式。