掌握土抗剪强含义;确土抗剪强论、抗剪强指标及确;掌握土剪试验轴剪切试验;土侧限抗压强试验及板剪切试验;掌握基容承载含义;基破坏模式;论式计算土临塑荷载、临荷载,沙基论式计算极限荷载;够规范式确基承载容值。
土抗剪强指土抵抗剪切破坏极限,土质指标。荷载,建筑基土构筑产剪剪切形,土具抵抗剪潜——剪阻抗剪,剪增逐渐挥,剪阻完挥,土剪切破坏极限状态,剪阻达极限。极限值土抗剪强。土某局范围剪达土抗剪强,该局范围土剪切破坏,整建筑基土构筑丧稳。随荷载增,土剪切形断增,致剪切破坏范围逐步扩,局范围剪切展连续剪切,终土形连续滑,导致整建筑基构筑丧稳。
程践,土抗剪强程题类(图.)。土建筑材料构土构筑稳题,土坝、堤填坡滑坡、基坑坡产坍塌[图.()]。二土程构筑环境题,即土压题,挡土墙、构周刚土,强破坏造墙侧土压,导致程构筑产倾覆滑破坏故[图.()]。土建筑基承载题,建筑基土产整滑局剪切破坏导致较基形,造构破坏影响[图.()]。,土抗剪强土非容。
图. 程土强题
土抗剪强土指标,项介绍土抗剪强论—库仑律莫—库仑强论基容。
【思考题】
请土抗剪强基含义?
土剪切破坏,土沿某曲(滑)产滑,该剪土抗剪强。
抗剪强达式
式 τ——土抗剪强,;
σ——剪切滑,;
——土黏聚,,图.τ—σ线纵轴截距;
φ——土摩擦角,即τ—σ线横轴夹角,(°)。
图. 抗剪强系
()砂土;()黏土
式(.)土抗剪强规律达式,库仑纪提,称库仑律。化范围,抗剪强呈线系,、φ称土抗剪强指标抗剪强参。土,试验件、φ,完,试验则较差异。
式(.),砂土抗剪强摩阻构,黏土抗剪强则摩阻黏聚构。
摩阻包括土粒摩擦土粒连锁产咬合。咬合指土滑,嵌颗粒土粒拔需,土越密,连锁则越强。
黏聚,包括始黏聚、固化黏聚及毛细黏聚。始黏聚土粒膜邻土粒引形,土压密,土粒距离减,始黏聚随增,土构破坏,始黏聚丧,随恢复。固化黏聚土化合胶形,土构破坏,则固化黏聚随丧,且恢复。毛细黏聚,毛细压引,般忽略计。
砂土摩擦角φ化范围,砂、粗砂、砾砂般°~°,粉砂、细砂般°~°,孔隙越,φ越。,含饱粉砂、细砂容易稳,摩擦角取值慎,规取°左右。砂土黏聚(约),砂土夹黏土颗粒,毛细黏聚缘故。
黏土抗剪强指标化范围,土类,且土构否破坏、试压排固程及试验素。摩擦角化范围致°~°;黏聚则化。
近土,识效引抗剪强化,述库仑律改
φ′、′效摩擦角效黏聚,土,值论试验,近。区式(.)式(.),称抗剪强式,称效抗剪强式。操简单,运(般剪仪测),反映基土际固况抗剪强。效论较严,较反映抗剪强质,检验土固况稳,孔隙压确测较困。
【思考题】
请土抗剪强指标确?影响抗剪强指标素哪?
莫提材料破坏剪切破坏,指破坏剪τ该σ函,即
函τσ角坐标系略凸曲线,称莫包线(称抗剪强包线),图.线示。莫包线示材料达极限,滑σ剪τ系。土莫包线近似线示,图.虚线示,该线程库仑律示程。库仑式示莫包线土强论称莫—库仑强论。
图. 莫包线
.土状态
题,量即σ、στ,即确荷载土状态。土,随取化。证,必组剪零,该称。称。,题,土σσ示。σ称,σ称,图.示。
图. 莫圆示状态
材料,土σ、σ、τ,转换系:
夹角式:
【思考题】
请土抗剪强论哪?
.土极限衡状态
土某剪切破坏置确,计算该σ及剪τ,则根据库仑律确抗剪强ττ判断该否剪切破坏。
τ&;τ,示该弹衡状态,剪切破坏。
τ&;τ,示该极限衡状态,剪切破坏。
,土某剪切破坏置般预确。该复杂状态,库仑律判断该否剪切破坏。该析,计算该,画莫圆,土某状态莫圆,该土库仑强线画τ—σ坐标图,莫圆库仑强线交,该剪土抗剪强,故剪切破坏(图.圆),即该稳状态;圆强线割,该土破坏(图.圆),该圆状态存;圆强线切即土濒剪切破坏极限状态,称极限衡状态,强线切圆称极限圆(图.圆),切坐标示土某切极限衡状态件。库仑律莫圆合推导示土极限衡状态互系式件。
.土极限衡件
图.,根据极限圆强线τ=+σφ切系,角角形
图. 状态莫圆
图. 土达极限衡状态莫圆
角角形角角系
α=°+φ
角函换系土某极限衡状态系式:
式(.)判断土状态,达土系,式土极限衡状态,故称土极限衡件。
【思考题】
请土极限衡件践义?
【例.】设黏土基黏聚=,摩擦角φ=°,承σ=,σ=,试判断该否极限衡状态?
:σ=,余据式(.),计算值
=×(°-°)-××(°-°)=.()
计算σ计算值值,该土极限衡状态。图,则莫圆抗剪强线切。
土抗剪强指标包括摩擦角φ黏聚,值基基础设计参,该指标需专仪器试验确。抗剪强试验室试验野试验,室剪试验、轴剪切试验侧限抗压强试验。野试验板剪切试验。各试验仪器构造、试验件、及,土试验,需根据程际况选择适试验。
土抗剪强室试验试验测,剪切试验(剪试验)基室试验。
剪试验仪器称剪仪,按荷式式式类。速推剪切盒土剪,则级施剪剪盒土剪。普遍式剪仪,图.示。
图. 控制式剪仪构造示图
—轮轴;—底座;—透石;—垂形量;—塞;—盒;—土;—移量;—量环;—盒
试验始属盒盒圆腔,试置盒。传压板滚珠土施垂σ=/(土横截积),规速率速转轮盒施推,土沿盒触剪切移破坏。剪切程,隔隔,测剪切形,求施试截剪值。根据,即绘制件土剪切移Δ剪τ系图.()示。
整剪切试验资料,剪—剪切移曲线峰值[图.()],取峰值剪破坏剪τ(即抗剪强);峰值取剪切移Δ=剪τ。土土施垂σ剪试验剪—剪切移曲线[图.()],根据曲线求σ试剪坏剪切剪τ。角坐标σ—τ系图破坏剪连线[图.()]。般况,连线线,称抗剪强线。该线纵坐标轴截距,土黏聚,该线横坐标轴夹角φ,土摩擦角。
图. 剪试验曲线
()剪—剪切移系;()抗剪强—系
.剪试验类型
剪切试验,测量孔隙压,控制排,示土抗剪强。考虑固程排件抗剪强影响,根据荷速率慢剪试验划剪、固剪慢剪试验类型。
()剪。施竖压即施剪剪切,土~剪坏。剪切速,土短暂排固模拟排剪切况,强指标、φ示。基土排良,程施,土固况承荷载,宜。
()固剪。施竖压,充土排固。固终施剪,速(约~)土剪坏,即剪切模拟排件,指标、φ示。建筑施允土充排固,完突增荷载,宜。
()慢剪。施竖压,土充排固,固慢速施剪,土剪程充排固,土剪破,指标、φ示。基排件良(砂土砂土夹薄黏土层),土易较短固,程施较慢且突增荷载,。
.剪试验
述试验黏土义,效视土渗透。非黏土,土渗透,即剪产排固,采剪切速率排剪试验。剪试验优仪器构造简单,操,存缺。
()控制排件。
()剪切足固,该剪切土薄弱。
()剪切布均匀。
,服剪试验存题,展轴剪切试验,轴剪切仪测土抗剪强较完善仪器。
轴剪切试验仪器轴剪切仪(称轴压缩仪),核轴压室,构造图.。,配备:①轴压系统,轴剪切仪台,试施轴附压,控制轴速率;②侧压系统,液()土施周围压;③孔隙压测读系统,测量土孔隙压及试验程化。
图. 轴剪切仪构造示图
—调压筒;—周围压;—周围压阀;—排阀;—管;—排管;—形量;—量环;—排孔;—轴压设备;—压室;—量管阀;—零指示器;—孔隙压;—量管;—孔隙压阀;—离合器;—轮;—达;—速箱
试验土圆柱形,径~.。土薄橡皮膜包裹,免压室。
试、端根据试求置透石透板。试验试排况排阀控制。试底孔隙压量测系统,必测试验程试孔隙压化。
图. 试压示图
图. 轴剪切试验莫破坏包线
若试验程,孔隙测读系统测土剪切破坏孔隙压土剪切破坏效σ=σ-μ,σ=σ-μ,绘制效极限圆,根据效极限圆,即求效强指标φ′、′。
轴剪切仪土压室均形各封闭系统(管阀),根据土固排件,剪试验,轴试验列基。
.固排剪()试验
土施周围压σ,随即施轴σ剪坏。施压程,始终闭排阀允土排,即施周围压剪切均允土排固。始压试剪坏程土含率保持。试验际程件饱软黏土速荷状况。
.固排剪()试验
试验土施周围压σ,排阀,土σ充排固。确土固完,闭排阀施轴σ,土排件剪破坏止。轴试验程试验,适际程件般固土层程竣量、速荷载增荷载况。
.固排剪()试验
施周围压σ轴压σ程,土始终排状态,土孔隙压始终消散零状态,整试验程,包括施周围压σ固及施竖σ剪切,排阀甚包括孔隙压阀。
轴剪切试验优包括:①试验严控制试排件及测孔隙压化;②剪切固;③状态较确;④除抗剪强,尚测指标。存缺:①操复杂;②需试较;③固,际况尚完符合。
【思考题】
请剪试验、轴剪切试验各哪优缺?
侧限抗压强试验际轴剪切试验殊况,即周围压σ=轴试验,称单轴试验。侧限抗压强 试验侧限压仪图.示,轴仪该试验,试验,侧压况,圆柱试施轴压,试剪切破坏止。试破坏轴压示,称侧限抗压强。
图. 侧限抗压强试验
()侧限压仪;()试验
周围压,根据试验,极限圆,破坏包线,图.()示。饱黏土轴固排试验,破坏包线线,即φ=,,饱黏土排剪切强侧限抗压强,即
式 τ——土排抗剪强,;
——土排黏聚,;
——侧限抗压强,。
侧限抗压强试验测饱黏土灵敏。土灵敏状土强土塑(完扰含率)强示,即
式 ——黏土灵敏;
——状试侧限抗压强,;
′——塑试侧限抗压强,。
土灵敏越,构越强,扰土强降低越。黏土扰强降低质,般程建设,基坑挖程,施造土扰基强降低。
介绍试验室测土抗剪强,试验求取状土,试采取、运送、保存制备程避免扰,土含率保持状态,灵敏黏土,,室试验土际况反映程影响。板剪切试验土抗剪强测试,试验适合测饱黏土排抗剪强,适均匀饱软黏土。
图. 板剪切
板剪切仪构造图.示。试验套管求测试深,套管土清除,套管装钻杆板压土测试深。扭装置钻杆施扭矩,埋土板扭转,土剪切破坏,破坏板旋转形圆柱。
板剪切试验试验,必取土,土扰较,较反映土强测试,软土层夹薄层粉砂,则板试验偏。
【思考题】
请侧限抗压强试验、板剪切试验适件否?
基承建筑荷载,化。,附引基土形,造建筑沉降。另,附引基土剪增,某剪达土抗剪强,土极限衡状态。若土某区域各达极限衡状态,形极限衡区,称塑区。荷载继续增,基极限衡区展范围随断扩,局塑区展连续贯穿整滑。,基础土沿滑产整滑,称基稳。况,建筑严塌陷、倾斜灾害破坏。
基承载指基土单积承荷载,计。承载:称极限承载,指基致稳基土单积承荷载,基即丧稳承载;另称基容承载,指考虑储备形基承载,基稳足够且形建筑容范围承载。
【思考题】
请基承载基含义?
载荷试验室模型试验研究基承载,测各级荷载载荷板沉降量及周围土移况,基土破坏稳止。试验载荷板各级压,稳沉降量,绘—曲线,图.示。
.基破坏形式
图.示,基破坏形式致:整剪切破坏、局剪切破坏、冲剪破坏。
()整剪切破坏。基础荷载较,基础形角形压密区,随基础压土,—曲线图.曲线示。随荷载增,压密区侧挤压,土产塑区,塑区基础缘产,逐步扩扩展。基础沉降增率较阶段增,故—曲线呈曲线状。荷载达值,土形连续滑,延伸,土基础侧挤隆,基础沉降急剧增,整基稳破坏,—线显转折,荷载称极限荷载。整剪切破坏浅埋基础密砂硬黏土坚基。类型破坏,建筑突倾倒。
图. —曲线
—整剪切破坏;—局剪切破坏;—冲剪破坏
()局剪切破坏。随荷载增,基础产压密区及塑区,塑区仅仅展基某范围,土滑延伸,基础侧微微隆,显裂缝。—曲线图.曲线示,曲线转折,整剪切破坏显。局剪切破坏密砂土。
()冲剪破坏。基础显连续滑,随荷载增,基础随土层压缩形沉,荷载继续增,基础周围附近土竖剪切破坏,基础刺土,刺剪切破坏—曲线图.曲线示,显转折,显例限及极限荷载,破坏形式松砂及软土。
图. 基破坏形式
()整剪切破坏;()局剪切破坏;()冲剪破坏
图. —曲线
.基形阶段
基破坏程—曲线(图.),基论形式破坏,破坏程般历阶段。
()压密阶段(称线形阶段)。—曲线段。阶段,—曲线近线,土各剪均土抗剪强,土弹衡状态。载荷板沉降土压密形引,图.()、图.()。—曲线荷载称例限,称临塑荷载。
()剪切阶段。—曲线段。阶段—曲线保持线系,沉降增率Δ/Δ随荷载增增。基土局范围剪达土抗剪强,土剪切破坏,区域称塑区。随荷载继续增,土塑区范围逐步扩[图.()],土形连续滑,载荷板侧挤破坏。,剪切阶段基塑区展阶段。—曲线荷载称极限荷载。
()破坏阶段。—曲线段。荷载超极限荷载,载荷板急剧沉,即增荷载,沉降继续展,,—曲线陡降。阶段,土塑区范围断扩展,土形连续滑,土载荷板周挤隆,基土稳破坏。
荷载基形展历阶段,即压密阶段、局剪切形阶段及破坏阶段。基形局剪切形阶段土塑区范围随荷载增断展阶段,土塑区展深,荷载称临荷载。图.示形基础均布荷载,基土塑区示图,塑区展深(基底算)。=(基即塑区)基底荷载,称临塑荷载,示。允基塑区展范围,荷载称临荷载,=/临荷载/示。
图. 形均布荷载基塑区
践,根据建筑求,临塑荷载临荷载基容承载,介绍临塑荷载及临荷载计算式。
.临塑荷载
形基础均布荷载,基础埋深,侧压系,基深,、(图.)
式 ——基底压,;
β——基础缘连线夹角,。
基达极限衡状态,足列系式:
式(.)式(.),整轮廓限程式
基础埋深、荷载土γ、、φ,式(.)塑区线,图.示。
=,即临塑荷载计算式:
式 ——基础埋置深,;
γ——基底土,/;
——土黏聚,;
φ——土摩擦角,(°),计算化弧,即乘π/;
、——承载系,土摩擦角φ,查.。
. 承载系、、值
.临荷载
量程践,基承载设计值较保守济,即基范围塑区,致危及建筑。程允塑区展范围,范围建筑、荷载质及土征素。般压基础取=/(基础宽),偏压基础取=/,基承载/、/示,称临荷载。
式 ——基础宽,;
/、/——承载系,.查取。
式(.)式(.),项γ基底基土,二项γ基础埋置深范围土,均质土基,则。另,基存,则基土取浮γ′值计算。余符号义。
述临塑荷载临荷载计算式均形基础均布荷载推导。
【思考题】
请临塑荷载临荷载区?
.极限荷载
极限荷载即基形二阶段阶段荷载,基达完剪切破坏压。极限荷载除系基承载设计值。
极限承载论推导针整剪切破坏模式。确极限承载计算式归纳类:类按照假滑求,假极限荷载土滑形状,根据滑土静衡件求。按照极限荷载式较简单,,践较。另类按照极限衡论求,根据塑衡论导件,滑程式求。求遇困,尚严般析,仅某件较简单况求析。
际遇况较复杂,按极限衡论计算极限荷载,求析,计算求,计算量,践。按假滑极限荷载式较。类极限荷载计算式,致式,式评价,假滑际否符,另牵涉选土强指标。假,计算极限荷载式形式各。仅介绍沙基式。
沙基()提确形基础极限荷载式。沙基考虑,基础宽/≥及基础埋深≤,视形基础。基底土基础侧均布荷载=γ。沙基塑论推导形基础荷载极限承载式。式推导基切合际假(图.),假:
()基底粗糙,Ⅰ区基底角形弹楔,弹压密状态,基破坏随基础沉。楔基底夹角φ。
()Ⅱ区(辐射剪区)近似螺旋曲线。Ⅲ区(朗区)斜线,夹角(°-φ/),塑区(Ⅱ区Ⅲ区)基,达极限衡。
()基础侧土视“载荷”=γ,考虑土抗剪强。Ⅲ区量抵消举,Ⅱ区、Ⅰ区阻止基础沉。
图. 沙基式滑状
根据弹楔(基底角形土楔)静衡件析,系列推导,整式
式 、、——承载系,仅基土摩擦角φ,查专承载系图.曲线(线)确,余符号;
——基底土基础侧均布荷载,=γ。
式(.)适件:基土较密且基土产完剪切整滑破坏,即荷载试验—曲线显二拐况,图.曲线①示。基土松软,荷载试验—曲线显拐,图.曲线②示,沙基称类况局剪损,极限荷载式
图. 沙基式承载系
图. —曲线类型
沙基极限荷载式(.)式(.),形基础推导。形基础圆形基础,沙基极限荷载式适修改,提半验式
形基础
式 ——形基础。
圆形基础
式 ——圆形基础半径。
综,论式确基容承载,荷载试验,临塑荷载临荷载//均基容承载。沙基极限荷载式计算基容承载,系=.~.,即基容承载=/。
【思考题】
请极限荷载确?
【例.】某形基础承荷载,底宽=,埋置深=,基土γ=/,摩擦角φ=°,黏聚=,试论式确基容承载。
:
()计算基临塑荷载。摩擦角φ=°,查.:=.,=.
=γ+=××.+×.=()
()计算基临荷载。摩擦角φ=°,查.:=.,=.,/=.(荷载)
/=/γ+γ+=.××+.××+.×=()
()计算基极限荷载。摩擦角φ=°,查图.=,=.,=,按沙基式
沙基极限荷载式计算基容承载,系取.,即基容承载
较,值较近,取值基容承载偏。
《桥涵基基础设计规范》( —)规基承载验算,修基承载容值[]控制。该值系基测试规范各类岩土承载基容值[]基础,修。规范确基容承载,。
.确基土类土状态指标
般黏土,指标液指孔隙;砂土,湿密;碎石,按野观察鉴确土紧密程;土需指标参规范。
.查取基承载基容值[]
基础宽≤,基础埋置深≤,基土容承载基承载基容值[]示,按土类状态指标,规范查。选土基承载基容值[]列.~.。
()黏土。①般黏土基,按液指孔隙查.。②近沉积黏土基根据液指孔隙确基承载基容值[],.。③黏土基根据压缩模量确基承载基容值[],.。
()砂土。砂土基承载基容值[]按.选。
. 般黏土基承载基容值[]
注 .土含粒径颗粒质量超质量%,[]适提。
. 近沉积黏土基承载基容值[]
. 黏土基承载基容值[]
. 砂土基承载基容值[]
.基土湿称“”,称“”。
()碎石。碎石基承载基容值[]按.选。
. 碎石基承载基容值[]
注 .硬质岩组,填充砂土取值;软质岩组,填充黏土取低值。
.半胶碎石土,按密类土[]值提%~%。
.松散碎石土河床遇,需注鉴。
.漂石、块石[]值,参照卵石、碎石适提。
()岩石。般岩石基根据强级、节按.确承载基容值[]。复杂岩层(溶洞、断层、软弱夹层、易溶岩石、软化岩石)按各项素综合确。
. 岩石基承载基容值[]
岩石基承载岩石、构造、矿、形、裂隙育程浸湿影响素。各素影响程视具况异,取决岩块强岩破碎程。鲜完整岩取决岩块强。构造化岩,岩块强低,破碎增,则承载仅强,且破碎程。,岩石基按岩石强类,岩破砗程级,即确反映客观际。
()粉土。粉土基承载基容值[]根据土孔隙含率ω按.选。
. 粉土基承载基容值[]
【思考题】
请采规范确基承载容值优势?
.计算修基承载容值[]
基容承载仅基土质状态,且基础尺寸埋置深(深)。,基底宽&;、埋置深&;且/≤,基容承载修,修基承载容值[]按式(.)计算,基础透层,[]按均般冲刷线深米增。
式[]——修基承载容值,;
——基础底宽,;&;取=,&;取=;
——基底埋置深,,流冲刷算,流冲刷般冲刷线算,&;取=,/&;取=;
、——基础宽、深修系,根据基底持层土类按.确;
γ——基底持层土,/;持层且透土层,取浮;
γ——基底土层权均,/;换算若持层,且透,论基底土透质,律取饱;透土层则取浮。
. 基土承载宽、深修系、
宽深修题,该注:基强考虑,基础越宽,承载越,沉降考虑,荷载强况,基础越宽,沉降越,黏土基尤显,故.零,即宽修。土宽修,限制,规&;,按=计。深修式按浅基础概念导,埋深限制/≤。
.基承载容值提
基承载容值[]根据基荷阶段及荷况,乘列规抗系γ。
()阶段。①基承短效组合效偶组合,取γ=.;承载容值[]基,取γ=.。②基承短效组合仅包括构、预、土、土侧压、汽群效,取γ=.。③基础建压未遭破坏旧桥基(岩石旧桥基除),论基承况,抗系均取γ=.;[]基取γ=.。④基础建岩石旧桥基,取γ=.。
()施阶段。①基施荷载,取γ=.。②墩台施承单推,取γ=.。
【思考题】
请规范确基承载修提计算式?
【例.】某桥墩基础图.示,基础底宽=,=,埋置深=,基底竖荷载=,基土质图.示,试按《桥涵基基础设计规范》( —),确基承载容值否足强求。
:《桥涵基基础设计规范》( —)规基容承载验算修基承载容值[]控制。
图.[例.]图
首基持层密粉砂(),查.[]=;基土密粉砂且透,故γ=γ-γ=-=(/);基础底密粉砂,,故γ=/;.查=.,=.。
[]=[]+γ(-)+γ(-)
=+××(-)+××(-)
=++=()
故基强足求。
项土抗剪强含义、论及抗剪强指标确,介绍土抗剪强论基容,土剪试验轴剪切试验基,熟悉土侧限抗压强试验及板剪切试验,继续习基承载、土压土坡稳识基础。
讲述:
.土抗剪强指标及测。
.剪试验轴剪切试验异。
.基容承载含义及破坏模式。
.临塑荷载、临荷载计算。
.规范式确基容承载。
.土抗剪强指标质抗剪强参,土强指标,?
.谓土极限衡件?黏土粉土黏土达式?
.土某剪剪切破坏?确剪切破坏夹角?
.影响土抗剪强素哪?
.土剪否剪切破裂?二致?
.砂土黏土抗剪强达式?土抗剪强值??
.土抗剪强指标?哪室试验、测试测?
.轴压缩试验按排件,哪试验?程,根据基土排件,选择土抗剪强指标?
.简述剪仪优缺。
.某砂土试轴固排剪切试验,测试破坏差σ-σ=,周围压σ=,试求该砂土抗剪强指标。
.基某σ=、σ=,试求:
()剪值及剪夹角。
()°角剪。
.某固饱黏土试固排试验,φ=°,=,土固排试验,效抗剪强指标′=,φ′=°,试固排件破坏,试求剪切破坏效。
.某黏土试固排试验效抗剪强指标′=,φ′=°,该试周围压σ=固排试验破坏,试求破坏σ。
.某黏土轴固排试验效强指标′=,φ′=°,土施周围压σ=,:()若固排试验试破坏孔隙压=,则试破坏竖压增量Δσ?()固排试验,试竖压增量Δσ=破坏,则破坏孔隙压?