4-土的抗剪强度与地基承载力-PPT

YOURLOGO土力学与地基基础第5版陈书申陈晓平YOURLOGO土的抗剪强度与地基承载力土的抗剪强度与极限平衡条件土的抗剪强度试验方法不同排水条件时剪切试验地基的临塑荷载4123地基的极限承载力45YOURLOGO•库仑定律土的抗剪强度与地基承载力ftanftanc土的抗剪强度定律抗剪强度的摩擦力σtanφ主要来自两方面：一是滑动摩擦；二是咬合摩擦，YOURLOGO•当土中某点任一方向的剪应力τ达到土的抗剪强度τｆ时，称该点处于极限平衡状态。土的抗剪强度与地基承载力（ａ）单元体上的应力；（ｂ）脱离体上的应力；（ｃ）莫尔应力圆YOURLOGO土的抗剪强度与地基承载力31sinsincos0coscossin0dsadsadsadsadsadsa131313132211()()cos2221()sin22()24zxzxxzaaYOURLOGO•土的极限平衡条件可以划分为以下三种状态：•(1)圆Ⅰ位于抗剪强度包线的下方，表明通过该点的任何平面上的剪应力都小于抗剪强度，即τ＜τｆ，所以该点处于弹性平衡状态。•(2)圆Ⅱ与抗剪强度包线在A点相切，表明切点A所代表的平面上剪应力等于抗剪强度，即τ＝τｆ，该点处于极限平衡状态。•(3)圆Ⅲ与抗剪强度包线相割，表示过该点的相应于割线所对应弧段代表的平面上的剪应力已“超过”土的抗剪强度，即τ＞τｆ，该点“已被剪破”，应力已不符合弹性理论解答。土的抗剪强度与地基承载力YOURLOGO土的抗剪强度与地基承载力莫尔-库仑破坏准则YOURLOGO•土的极限平衡条件即是τ＝τｆ时的应力间关系，故圆Ⅱ被称为极限应力圆。土的抗剪强度与地基承载力213231tan(45)2tan(45)2ooYOURLOGO土的抗剪强度与地基承载力应变控制式直剪仪结构示意图1—轮轴；2—底座;3—透水石；4，8—测微表；5—活塞；6—上盒；7—土样；9—量力环;10—下盒YOURLOGO土的抗剪强度与地基承载力抗剪强度与垂直压力的关系曲线剪应力与剪切位移关系YOURLOGO•直剪仪存在着下述不足：•(1)不能严格控制排水条件，不能测量试验过程中试样的孔隙水压力。•(2)试验中人为限定上下盒的接触面为剪切面，而不是沿土样最薄弱的面剪切破坏。•(3)剪切过程中剪切面上的剪应力分布不均匀，剪切面积随剪切位移的增加而减小。土的抗剪强度与地基承载力YOURLOGO•三轴剪切试验：应变控制式、应力控制式两种。土的抗剪强度与地基承载力1反压力控制系统；2轴向测力计；3轴向位移计；4试验机横梁；5孔隙水压力测量系统；6活塞；7压力室；8升降台；9量水管；10试验机；11周围压力控制系统；12压力源；13体变管；14周围压力阀；15量管阀；16孔隙压力阀；17手轮；18体变管阀；19排水管；20孔隙压力传感器；21排水管阀YOURLOGO•三轴试验采用正圆柱形试样。•试验的主要步骤为：•(1)将制备好的试样套在橡皮膜内置于压力室底座上，装上压力室外罩并密封；•(2)向压力室充水使周围压力达到所需的σ３，并使液压在整个试验过程中保持不变；•（3）按照试验要求关闭或开启各阀门，开动马达使压力室按选定的速率匀速上升，活塞即对试样施加轴向压力增量Δσ，σ１＝σ３＋Δσ。土的抗剪强度与地基承载力YOURLOGO土的抗剪强度与地基承载力三轴剪切试验原理YOURLOGO土的抗剪强度与地基承载力应变控制式无侧限抗压强度试验1—轴向加压架；2—轴向测力计；3—试样；4—上、下传压板；5—手轮或电动转轮；6—升降板；7—轴向位移计YOURLOGO•无侧限抗压试验无侧限抗压试验是三轴剪切试验的一种特例，即对正圆柱形试样不施加周围压力(σ３＝０），而只对它施加垂直的轴向压力σ1，由此测出试样在无侧向压力的条件下，抵抗轴向压力的极限强度，称之为无侧限抗压强度。土的抗剪强度与地基承载力0f2uuutqCqsq根据灵敏度可将饱和黏性土分为三类：低灵敏度１＜sｔ≤２中灵敏度２＜sｔ≤４高灵敏度sｔ＞４土的灵敏度愈高，其结构性愈强，受扰动后土的强度降低就愈多。YOURLOGO•十字板剪切试验是一种现场测定饱和软黏土的抗剪强度的原位试验方法。土的抗剪强度与地基承载力max1221fh2fVfmax22243222(1)3MMMDDMDMDHMDDHHYOURLOGO•根据土的有效应力原理和固结理论可知，土的抗剪强度并不是由剪切面上的法向总应力决定，而是取决于剪切面上的有效法向应力。土的抗剪强度与地基承载力ftanCuYOURLOGO•不同排水条件时的剪切试验方法•(1)不固结不排水剪（ＵＵ）•(2)固结不排水剪（ＣＵ）•(3)固结排水剪(ＣＤ)土的抗剪强度与地基承载力YOURLOGO•剪切试验成果表达方法土的抗剪强度与地基承载力YOURLOGO土的抗剪强度与地基承载力YOURLOGO土的抗剪强度与地基承载力饱和黏性土的不排水剪试验结果33333f1111101()2()()()uABCuCYOURLOGO•地基变形的三个阶:(1)线性变形阶段(2)弹塑性变形阶段(3)破坏阶段：土的抗剪强度与地基承载力地基载荷试验结果(a)压缩阶段;(b)剪切阶段;(c)隆起阶段YOURLOGO•临塑荷载临塑荷载的基本公式建立于下述理论之上：•(1)应用弹性理论计算附加应力；•(2)利用强度理论建立极限平衡条件。土的抗剪强度与地基承载力(cot)pcot2crrdcdYOURLOGO•因为除软弱地基外，一般地基即使让极限平衡区发展到某一深度，也并不影响建筑物的安全和正常使用。因此，对于中心荷载作用下的基础，取塑性区的最大开展深度ｚｍａｘ等于基础宽度ｂ的1/4时所对应的荷载ｐ１/４(即界限荷载)作为地基承载力，已经过许多工程实践的检验。现行《建筑地基基础设计规范》也将界限荷载ｐ１/４作为确定地基承载力的依据之一。土的抗剪强度与地基承载力01/401(cot)4pcot2rdcddYOURLOGO地基极限承载力是指使地基发生剪切破坏失去整体稳定时的基底压力，是地基所能承受的基底压力极限值，以ｐｕ表示。将地基极限承载力除以安全系数K，即为地基承载力的设计值ｆ，即ｆ＝ｐｕ/Ｋ土的抗剪强度与地基承载力根据地基剪切破坏的特征，可将地基破坏分为整体剪切破坏、局部剪切破坏和冲剪破坏三种模式.地基破坏模式（a）整体剪切破坏；(b)局部剪切破坏；(c)冲剪破坏YOURLOGO•太沙基(Ｔerzaghi)公式适用于基底粗糙的条形基础。土的抗剪强度与地基承载力Ⅰ区——基础下的楔形压密区。Ⅱ区——过渡区。Ⅲ区——朗肯(Ｒankine)被动区。YOURLOGO土的抗剪强度与地基承载力p1.30.4p1.30.6uucqcqcNqNbNcNqNbN方形基础圆形基础YOURLOGO•魏锡克(Ｖesic)公式土的抗剪强度与地基承载力1p2uccccqqqqcNsdiqNsdibNsdi1p2ucqcNqNbNYOURLOGO•斯肯普顿(Ｓkempton)公式土的抗剪强度与地基承载力0p5(10.2)(10.2)uubdcblbYOURLOGO谢谢