6土的抗剪強(qiáng)度與地基承載力工程地質(zhì)與土力學(xué)91課件

工程地質(zhì)與土力學(xué)主講人：熊熙6-土的抗剪強(qiáng)度與地基承載力任務(wù)三軸試驗(yàn)一、室內(nèi)試驗(yàn)二、野外試驗(yàn)

直剪試驗(yàn)、三軸試驗(yàn)、無(wú)側(cè)限抗壓強(qiáng)度試驗(yàn)等制樣（重塑土）或現(xiàn)場(chǎng)取樣缺點(diǎn)：擾動(dòng)優(yōu)點(diǎn)：應(yīng)力條件清楚，易重復(fù)十字板扭剪試驗(yàn)、旁壓試驗(yàn)等原位試驗(yàn)缺點(diǎn)：應(yīng)力條件不易掌握優(yōu)點(diǎn)：原狀土的原位強(qiáng)度

土的抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)三軸試驗(yàn)

主機(jī)系統(tǒng)

穩(wěn)壓調(diào)壓系統(tǒng)

量測(cè)系統(tǒng)

孔壓傳感器體變管軸向位移量測(cè)軸向力量測(cè)壓力泵調(diào)壓閥壓力表壓力室壓力室底座主機(jī)馬達(dá)主機(jī)框架離合器常規(guī)三軸試驗(yàn)儀:三軸試驗(yàn)試樣壓力室壓力水排水管閥門軸向加壓桿有機(jī)玻璃罩橡皮膜透水石頂帽測(cè)定：軸向應(yīng)變軸向應(yīng)力體積應(yīng)變或孔壓橫梁量力環(huán)百分表量測(cè)體變或孔壓常規(guī)三軸試驗(yàn)方法：

三軸試驗(yàn)固結(jié)排水試驗(yàn)（CD試驗(yàn)）1.打開(kāi)排水閥門，施加圍壓

后充分固結(jié)，超靜孔隙水壓力完全消散；2.打開(kāi)排水閥門，慢慢施加軸向應(yīng)力差

以便充分排水，避免產(chǎn)生超靜孔壓固結(jié)不排水試驗(yàn)（CU試驗(yàn)）1.打開(kāi)排水閥門，施加圍壓

后充分固結(jié)，超靜孔隙水壓力完全消散；2.關(guān)閉排水閥門，很快剪切破壞，在施加軸向應(yīng)力差

過(guò)程中不排水不固結(jié)不排水試驗(yàn)（UU試驗(yàn)）1.關(guān)閉排水閥門，圍壓

下不固結(jié)；2.關(guān)閉排水閥門，很快剪切破壞，在施加軸向應(yīng)力差

過(guò)程中不排水cd、

d

ccu、

cu

cu、

u

試驗(yàn)類型三軸試驗(yàn)類型施加σ3時(shí)施加σ1－σ3時(shí)量測(cè)固結(jié)排水固結(jié)排水體變固結(jié)不排水固結(jié)不排水孔隙水壓力不固結(jié)不排水不固結(jié)不排水孔隙水壓力三軸壓縮試驗(yàn)三種試驗(yàn)方法：三軸試驗(yàn)優(yōu)點(diǎn)：能夠控制排水條件，可量測(cè)土樣中孔隙水壓力的變化。三軸試驗(yàn)中試件的應(yīng)力狀態(tài)明確，剪切破壞時(shí)的破裂面在試件的最弱處，不像直接剪切儀那樣限定在上下盒之間。三軸壓縮儀還可用以測(cè)定土的彈性模量等其他力學(xué)性質(zhì)。常規(guī)三軸壓縮試驗(yàn)的主要缺點(diǎn)：試樣所受的力是軸對(duì)稱的，也即試件所受的三個(gè)主應(yīng)力中，有兩個(gè)是相等的，但在工程際中土體的受力情況并非軸對(duì)稱的情況。真三軸儀可在不同三個(gè)主應(yīng)力（

）作用下進(jìn)行試驗(yàn)。三軸試驗(yàn)三軸試驗(yàn)?zāi)獱柶茐膹?qiáng)度包線三軸壓縮試驗(yàn)強(qiáng)度包線三軸試驗(yàn)【解】采用有效應(yīng)力法

三軸試驗(yàn)例題1某飽和粘土在三軸儀中進(jìn)行固結(jié)不排水試驗(yàn)，三軸室的壓力σ3=210kPa，得有效應(yīng)力抗剪強(qiáng)度參數(shù)c'=22kPa，φ'=20°，破壞時(shí)測(cè)得孔隙水壓力μ=50kPa，試問(wèn)破壞時(shí)軸向增加多少壓力？

σ3’=σ3-u=210-50=160kPaσ1’=σ3’tan2(45°+φ/2)+2c’tan(45°+φ/2)=389.2kPa軸向增加壓力：σ1’-σ3’=229.2kPa

英國(guó)A.W.斯肯普頓（Skempton，1954）首先提出孔隙壓力系數(shù)的概念，用以表示孔隙水壓力的發(fā)展和變化，他認(rèn)為土中的孔隙水壓力不僅是由于法向應(yīng)力產(chǎn)生，而且剪應(yīng)力的作用也會(huì)產(chǎn)生新的孔隙水壓力增量。根據(jù)三軸試驗(yàn)結(jié)果，引用孔隙壓力系數(shù)A和B，建立了軸對(duì)稱應(yīng)力狀態(tài)下土中孔隙壓力與大、小主應(yīng)力之間的關(guān)系。 孔隙壓力系數(shù)A和B三軸試驗(yàn)令孔隙水壓力參數(shù)：

M點(diǎn)的孔隙水壓力：全量表達(dá)式：式中A、B——分別為不同應(yīng)力條件下的孔隙壓力系數(shù)。三軸試驗(yàn)

M點(diǎn)瞬時(shí)（不排水條件）承受△σ1和△σ3應(yīng)力條件，可以分解為兩個(gè)過(guò)程：

①增加周圍均勻壓力△σ3；

②軸向增加偏應(yīng)力△σ1-△σ3。因此，M點(diǎn)產(chǎn)生的孔隙水壓力△u等于△σ3引起的孔隙水壓力△u1和由（△σ1-△σ3）引起的△u2之和。孔隙水壓力參數(shù)B

與土的飽和度有關(guān)，當(dāng)土完全飽和時(shí)，孔隙中的水是不可壓縮的，B＝1；當(dāng)土是干燥時(shí)，B=0，B的變化范圍在0～1之間。

孔隙水壓力參數(shù)A表示在偏應(yīng)力增量作用下的孔隙水壓力參數(shù)，它隨偏應(yīng)力增加呈非線性變化，高壓縮性土的A值比較大?？蓞⒖急碇械臄?shù)值。對(duì)于A值很高的土，應(yīng)特別注意由于擾動(dòng)或其他因素引發(fā)很高的孔隙水壓力而造成工程事故。土體在剪損時(shí)的孔隙水壓力參數(shù)Af：

三軸試驗(yàn)三軸試驗(yàn)例題2某無(wú)粘土飽和試樣進(jìn)行排水剪試驗(yàn)，測(cè)得c'=0，φ'=31°，如果對(duì)同一試樣進(jìn)行固結(jié)不排水剪試驗(yàn)，施加的