第六章-土的抗剪强度

第6章 土的抗剪强度

第六章-土的抗剪强度

内容提要

概 述

土的抗剪强度理论土的抗剪强度指标的测定

土的强度特性

第六章-土的抗剪强度

第一节 概述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。 在外荷载的作用下，土体中任一截面将同时产生法

向应力和剪应力，其中法向应力作用将使土体发生压密，而剪应力作用可使土体发生剪切变形。

当土中一点某一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相 对滑动，该点便发生剪切破坏。

第六章-土的抗剪强度

工程中的强度问题概述

土的抗剪强度：土体抵抗剪切破坏的极限能力

第六章-土的抗剪强度

与土的抗剪强度直接相关的工程问题主要有三 类： 1、土作为建筑材料构成的土工构筑物的稳定 性问题。 2、土作为工程构筑物的环境问题。 3、土作为建筑物地基的承载力问题。

第六章-土的抗剪强度

必须指出：在初等土力学中，对土的抗剪强度 的分析研究和应用是孤立进行的。这是指研究 土的抗剪强度时，只把土体作为刚塑性体而与 变形问题截然分开，即只考虑给定一种破坏准 则而不进一步分析或计算所产生的变形大小。

第六章-土的抗剪强度

第二节

土的抗剪强度理论

一、库仑定律 f砂土

1776年，库仑根据砂土剪切试验库仑定律：土的抗剪强度是剪切面上的法向总应 力 的线性函数

f

后来，根据粘性土剪切试验

f tan f tan cc:土的粘聚力

c

粘土

:土的内摩擦角

第六章-土的抗剪强度

砂土的抗剪强度是由内摩阻力构成，而粘性土 的抗剪强度则由内摩阻力和粘聚力两部分构成。 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。 粘聚力包括原始粘聚力，固化粘聚力及毛细粘 聚力。

第六章-土的抗剪强度

砂土的内摩擦角变化范围不大，中砂、粗砂、 砾砂一般为320~400;粉砂、细砂一般为 280~360。 粘性土的抗剪强度指标的范围很大，它与土的 种类有关，并且与土的天然结构是否破坏、试 样在法向压力下的排水固结程度及试验方法等 因素有关。

第六章-土的抗剪强度

抗剪强度的表示方法：

总应立法：

f tan f tan c

有效应力法：

f tan f tan c

, c 称作总应力抗剪强度指标， , c 称作有效应力抗剪强度指标。

第六章-土的抗剪强度

二、摩尔库伦强度条件1、土中一点的应力状态

土体内一点处不同方位的截面上应力的集合(剪应力 和法向应力 )

1 3 1楔体静 力平衡

3

3

dscos 3ds sin ds sin ds cos 0

1

1ds cos ds cos ds sin 0

dssin

第六章-土的抗剪强度

斜

面上的应力 3 dlsin

1 1 3 1 1 3 cos 2 2 2 1 1 3 sin 2 22 2

dlcos A( , )

1

2、莫尔应力圆方程1 1 2 1 3 3 2 1 2

圆心坐标[1/2( 1 + 3 ),0] 应力圆半径r=1/2( 1- 3 )

O

3

2 1/2( 1 + 3 )

1

土中某点的应 力状态可用莫 尔应力圆描述

第六章-土的抗剪强度

3、摩尔库伦强度条件

1)摩尔圆与强度线的位置关系：τ τ

σ

σ

相离τ

相切 相交(实际上 不存在)σ

第六章-土的抗剪强度

(2)土的极限平衡条件

莫尔-库仑破坏准则：把莫尔应力圆与库仑抗剪强度线相切时的应力状态，即τ=τf 时的极限 平衡状态作为土的破坏准则。是目前判别土体 所处状态的最常用或最基本的准则。 根据这一准则，当土处于极限平衡状态即应理 解为破坏状态，此时的莫尔应力圆即称为极限 应力圆或破坏应力圆，相应的一对平面即称为 剪切破坏面(简称剪破面)。

第六章-土的抗剪强度

土的极限平衡条件：根据莫尔-库仑破坏准则来研究某一土体单元处于极限平衡状态时的应 力条件及其大、小主应力之间的关系，称该关 系为土的极限平衡条件。 根据莫尔-库仑破坏准则，当单元土体达到极 限平衡状态时，莫尔应力圆恰好与库仑抗剪强 度线相切。

第六章-土的抗剪强度