高等土力學(xué)知識點(diǎn)_第1頁
高等土力學(xué)知識點(diǎn)_第2頁
高等土力學(xué)知識點(diǎn)_第3頁
全文預(yù)覽已結(jié)束

下載本文檔

版權(quán)說明:本文檔由用戶提供并上傳,收益歸屬內(nèi)容提供方,若內(nèi)容存在侵權(quán),請進(jìn)行舉報或認(rèn)領(lǐng)

文檔簡介

一、影響土的強(qiáng)度因素影響土強(qiáng)度的因素很多,土的抗剪強(qiáng)度及其影響因素的關(guān)系可以定性地用以下公式表示Tf=f(e,甲,C,o’,c,H,T,£,£’,S)其中e為土的孔隙比,C為土的組成,H為應(yīng)力歷史,T為溫度,£和£’分別為應(yīng)變和應(yīng)變率,S為土的結(jié)構(gòu),c和甲分別為粘聚力和內(nèi)摩擦角??煞譃閮纱箢悾簝?nèi)部因素(物理性質(zhì)),外部因素(外界條件主要是應(yīng)力應(yīng)變條件)。1、 內(nèi)部因素(1) 影響土強(qiáng)度的一般物理性質(zhì):顆粒礦物成分的影響。不同礦物之間的滑動摩擦角是不同的粗粒土顆粒的幾何性質(zhì),當(dāng)孔隙比相同及級配相似時,一方面大尺寸顆粒具有較強(qiáng)的咬合能力,可能增加土的剪脹,從而提高強(qiáng)度;另一方面,在單位體積中大尺寸顆粒間接觸點(diǎn)少,接觸點(diǎn)上應(yīng)力加大,顆粒更容易破裂,從而減少剪脹,降低土的強(qiáng)度。土的組成的其他因素。粗粒土的級配對于抗剪強(qiáng)度有較大影響,級配較好的砂,咬合作用也比較強(qiáng),另一方面,單位體積中顆粒接觸點(diǎn)多,接觸應(yīng)力小,顆粒破碎少,剪脹量加大,所以抗剪強(qiáng)度高土的狀態(tài)。砂土的孔隙比和相對密度可能是影響其強(qiáng)度的最重要因素??紫侗刃』蛘呦鄬γ芏却蟮纳巴劣休^高的抗剪強(qiáng)度??紫侗葘︷ね恋挠绊懲ǔW儸F(xiàn)為其應(yīng)力歷史的影響。土的結(jié)構(gòu)。土的結(jié)構(gòu)對土的抗剪強(qiáng)度有很大影響,有時對于某些粘性土如區(qū)域土或特殊土,可以說是控制因素。原狀土的結(jié)構(gòu)性使其強(qiáng)度高于重塑土或擾動土。剪切帶的存在對土強(qiáng)度的影響。剪切帶處局部孔隙比很大,并且有很強(qiáng)烈的顆粒定向作用。剪切帶的生成會使土的強(qiáng)度降低。(2)孔隙比與砂土抗剪強(qiáng)度的關(guān)系 臨界孔隙比隨著孔隙比減小,砂土的W將明顯提高。松砂與密砂在試驗(yàn)中的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系也有很大區(qū)別,松砂的應(yīng)力應(yīng)變曲線是應(yīng)變硬化的,剪縮,孔隙比減小;密砂的應(yīng)力應(yīng)變曲線是應(yīng)變軟化的,剪脹,e增加。兩個式樣加載到最后,其e接近相同,都達(dá)到臨界孔隙比ecr,ecr是指在三軸試驗(yàn)加載過程中,軸向應(yīng)力差幾乎不變,軸向應(yīng)變連續(xù)增加,最終式樣體積幾乎不變時的e。如果對圍壓o3進(jìn)行試驗(yàn),則發(fā)現(xiàn)ecr是不同的,圍壓增加則ecr減小,圍壓減小則ecr增加。(3)孔隙比與黏土強(qiáng)度 真強(qiáng)度理論受孔隙比影響的摩擦分量為了反映e對粘性土抗剪強(qiáng)度及其指標(biāo)的影響。伏斯列夫把抗剪強(qiáng)度分為受孔隙比影響的粘聚力分量Ce和otonwe,角標(biāo)e表示等孔隙比即為真強(qiáng)度理論與真強(qiáng)度至表面,Tf=Ce+oton^e,這個強(qiáng)度公式最突出的一點(diǎn)就是表示同一強(qiáng)度包線上各個式樣破壞時的孔隙比是相同的,與過原點(diǎn)的正常固結(jié)黏土的強(qiáng)度包線相比。2、 外部因素(1) 圍壓03的影響圍壓o3不僅影響土的峰值強(qiáng)度,也影響土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系及體變關(guān)系。峰值應(yīng)力比隨著圍壓增加有明顯降低。很高的o3下,顆粒產(chǎn)生嚴(yán)重的破碎現(xiàn)象,造成土的級配發(fā)生了變化;在極低o3下,即使是很松的砂土也會因顆粒間的咬合而產(chǎn)生剪脹性,對應(yīng)甲有所提高。o3對于粘性土的tf的影響還表現(xiàn)在其超固結(jié)比的影響,實(shí)際上反應(yīng)了應(yīng)力歷史對抗剪強(qiáng)度的影響。(2) 中主應(yīng)力o2的影響,隨著o2的增加土的tf及強(qiáng)度指標(biāo)W也會增加,o2增加,平均主應(yīng)力也隨著增加,從而使土被壓密;另一方面破壞時,o2方向的應(yīng)力較大,增加了對土顆粒的約束和咬合作用。(3)主應(yīng)力方向的影響 土強(qiáng)度的各向異性。土的結(jié)構(gòu)性造成土強(qiáng)度的明顯的各向異性,亦即在不同主應(yīng)力方向下土的抗剪強(qiáng)度不同。(4) 土的抗剪強(qiáng)度與加載速率的關(guān)系瞬時加載下土的強(qiáng)度。在沖擊荷載作用下,土的強(qiáng)度一般有所提高,對于飽和土,控制土強(qiáng)度的往往是產(chǎn)生的超靜孔壓土的蠕變強(qiáng)度。在極慢的加載速率下,某些土發(fā)生破壞時的應(yīng)力遠(yuǎn)低于常規(guī)強(qiáng)度試驗(yàn)下的峰值強(qiáng)度,有的甚至為后者的50%,這種情況被稱為蠕變破壞。土的時效性 擬似超固結(jié)土,主固結(jié)完成后,繼續(xù)施加壓力。由于土的流動性而發(fā)生的次固結(jié)會使它繼續(xù)壓縮變密,在成千上萬年的有效應(yīng)力作用下,次固結(jié)使這種正常固結(jié)的老黏土表現(xiàn)為類似超固結(jié)土的特性,被稱為“擬似超固結(jié)土”,由于擬似超固結(jié)土具有超固結(jié)土的特性,所有其抗剪強(qiáng)度也明顯高于正常固結(jié)土。(5)溫度:溫度主要通過對飽和黏土中的孔隙比的作用而影響土的強(qiáng)度,隨著固結(jié)溫度下提高,在同樣剪切溫度下試驗(yàn)得到的土的峰值抗剪強(qiáng)度也就越高,在同樣的固結(jié)溫度下,剪切溫度越高,土的固結(jié)不排水剪切峰值強(qiáng)度也就越低。二、 影響土壓縮性的主要因素1、 土體本身形狀(1) 土粒粒度,成分和土體結(jié)構(gòu),粗粒土基本上是單粒結(jié)構(gòu),在壓力作用下,土粒發(fā)生滑動與滾動,直至達(dá)到比較密實(shí),更穩(wěn)定的位置,級配越好,密度越高,壓縮量越小,細(xì)粒土有兩種典型結(jié)構(gòu):絮凝結(jié)構(gòu),分散結(jié)構(gòu),壓縮主要是顆粒間的水膜被擠薄,粒間相對滑移達(dá)到密實(shí),以扁平土粒的撓曲變形。粗粒土的壓縮量一般比細(xì)粒土的要小。高塑性黏土與有機(jī)土的次壓縮量較大,超固結(jié)土的次壓縮量則較小。(2) 有機(jī)質(zhì)。土中有機(jī)質(zhì)主要為纖維素和腐殖質(zhì),其存在使的壓縮性與收縮性增大。(3) 空隙水,對土的壓縮性的影響,表現(xiàn)在水中陽離子對粘土表面性質(zhì)的影響,當(dāng)孔隙水中的陽離子性質(zhì)和濃度使結(jié)合水膜厚度減薄時,膨脹土的膨脹性與膨脹壓力均將減小,反之亦然。2、 環(huán)境因素(1) 應(yīng)力歷史:按失期固結(jié)壓力Pc與現(xiàn)有土層上覆壓力P。的比值Pc/P。,即超固結(jié)比OCR,可分為三類,OCR=1為正常固結(jié)土;OCR〉1為超固結(jié)土;OCRV1為欠固結(jié)土。土的OCR愈大,土所受超固結(jié)作用愈強(qiáng),其他條件相同時,其壓縮性愈低。(2) 溫度對土的壓縮性的影響,隨土的成分與應(yīng)力歷史而異。有限的實(shí)驗(yàn)成果表明,溫度對有機(jī)質(zhì)土的影響要比無機(jī)質(zhì)土的大,而對超固結(jié)土的效應(yīng)尤為顯著。對土的壓縮性的效應(yīng),主要來源于溫度變化引起飽和土空隙中水體積變化及相應(yīng)的有效應(yīng)力的改變。三、 沉降產(chǎn)生的原因和類型1、 引起地基沉降的可能原因建筑物荷載;環(huán)境荷載(土體干縮,地下水位變化)不直接與荷載有關(guān)的其他因素,常涉及環(huán)境原因,(振動、濕陷和軟化,地下洞穴及沖刷,化學(xué)或生物化學(xué)腐蝕、礦井、地下管道垮塌,膨脹土遇水膨脹,凍融等)2、 沉降的類型按產(chǎn)生時間失后區(qū)別的沉降,分為三段:(1) 瞬時沉降S1:發(fā)生在加載的瞬時(2) 固結(jié)沉降Sc:土體在外荷作用下產(chǎn)生的超靜水壓力迫使土中水外流,空隙減小,形成的地面下沉。(3) 次壓縮沉降Ss:基本發(fā)生在土中超靜水壓力完全消散以后,是在恒定有效應(yīng)力下的沉降。四、 地基沉降的計算方法可以分為幾大類:(1)彈性理論法:線性/非線性(2) 工程實(shí)用法:單向壓縮沉降法,三向效應(yīng)法,切線模量法,三向壓縮法,應(yīng)力路徑法,物態(tài)界面法,曲線你合法(按現(xiàn)場觀測資料)(3) 現(xiàn)場試驗(yàn)法:荷載試驗(yàn)法,動力觸探法,靜力觸探法,旁壓儀法(4) 數(shù)值計算法:有限單元法,差分法,集總參數(shù)法第一類彈性理論法將土體視為彈性體,測定其彈性常數(shù),再用彈性理論計算土體中的應(yīng)力與土的變形量,雖然在符合某些彈性理論基本假設(shè)的理想條件下可以采用,但對一般地基,由于土的壓縮特性隨處變化,邊界條件比較復(fù)雜,加之用它不能求得土體變形隨時間的變化,這類方法應(yīng)用較少,第2類工程實(shí)用法是應(yīng)用最多的方法,尤其是前面的兩種,按彈性理論計算土體中的應(yīng)力,通過試驗(yàn)提供各種變形參數(shù),利用分層疊加原理,可以方便地考慮到土層的非均質(zhì),應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系的非線性以及地下水位變動等實(shí)際存在的因素,曲線擬合法是利用現(xiàn)場巳經(jīng)測得的初期沉降資料,繪制沉降過程曲線,預(yù)估后期沉降量的方法。因依據(jù)的是實(shí)測資料,故計算結(jié)果有較高的可信度,第3類經(jīng)驗(yàn)法大多是采用現(xiàn)場測試結(jié)果,求得土的壓縮性指標(biāo),再帶入理論公式求解。對于無粘性土取厚狀樣進(jìn)行室內(nèi)試驗(yàn),有困難的情況下,它不失為一種可行的途徑。第4類方法以有限元為法為主。只是利用計算機(jī)作為運(yùn)算手段,還是以其他理論(主要為彈性理論)為依據(jù),借有限單元法離散化特點(diǎn)進(jìn)行計算。盡管如此,成果的可信性歸根結(jié)底還取決于輸入指標(biāo)的正常性與所用模型的代表性,值得進(jìn)一步研究。五、 太沙基單向固結(jié)理論的基本假設(shè)(1)土體是均質(zhì)的完全飽和性的(2)土粒與水均為不可壓縮介質(zhì)(3)外荷重一次瞬時加到土體上,在固結(jié)過程中保持不變(4)土體的壓力與應(yīng)變之間存在線性關(guān)系,壓縮系數(shù)為常數(shù)(5)外外力作用下,土體中只引起上下方向的滲透與壓縮(6)土中滲流服從達(dá)西定律,滲透系數(shù)保持不變(7)土體變形完全是由空隙水排出和超靜水壓力清散所引起的。六、 對幾種沉降計算方法的評述(單向壓縮沉降計算法,考慮三向變形效應(yīng)的單向壓縮法、三向變形計算法,彈性理論法,應(yīng)力路徑法,劍橋模型法)(1) 單向壓縮沉降計算方法:最大的優(yōu)點(diǎn)是計算方法簡單,計算指標(biāo)容易測定,它可以考慮各種土層條件,地下水位,基礎(chǔ)性狀,還能計及壓縮指標(biāo)修正和地基土的壓力歷史等。當(dāng)基礎(chǔ)面積大大超過壓縮土層的厚度,或壓縮土層埋藏較深,用此法可得較好結(jié)果。反之,計算的沉降量一般會偏低,應(yīng)該給以修正,或改用考慮三向變形的方法。(2) 考慮三向變形效應(yīng)的單向壓縮法,對單向壓縮法作了改變,因?yàn)槌跏伎紫端畨毫ο禂?shù)由三軸試驗(yàn)測定,計及于土的剪脹性。不完善之處是將三軸應(yīng)力狀態(tài)下測得的空隙壓力用于地基中的一般壓力狀態(tài),系數(shù)A隨土變形而改變,較難確定。僅能用于基礎(chǔ)對稱軸上各點(diǎn)的沉降。(3) 三向變形計算法:它具有單向壓縮計算法的各種優(yōu)點(diǎn),并且考慮了土的三向變形,更接近于實(shí)際。但是計算中需要采用土的泊松比v和土的應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系,這要求模擬實(shí)際應(yīng)力條件下用三軸試驗(yàn)測取,較為復(fù)雜,同時,要想獲得滿意的計算結(jié)果,該法需要積累更多的使用經(jīng)驗(yàn)。(4) 彈性理論法:直接應(yīng)用彈性理論,概念清晰,計算簡便。但應(yīng)用有較大的局限性,天然土很少是均勻的,各處的彈性參數(shù)變化可能很大。不易計算及各種實(shí)際的復(fù)雜邊界條件,計算范圍達(dá)到無限深,常使計算結(jié)果偏大,因此,彈性理論法只適用于土質(zhì)相對均勻,基礎(chǔ)面積較小的一般房屋地基設(shè)計。(5) 應(yīng)力路徑法:利用三軸儀在室內(nèi)模擬土的原位應(yīng)力路徑,實(shí)測土的應(yīng)變,再計算沉降。概念

溫馨提示

  • 1. 本站所有資源如無特殊說明,都需要本地電腦安裝OFFICE2007和PDF閱讀器。圖紙軟件為CAD,CAXA,PROE,UG,SolidWorks等.壓縮文件請下載最新的WinRAR軟件解壓。
  • 2. 本站的文檔不包含任何第三方提供的附件圖紙等,如果需要附件,請聯(lián)系上傳者。文件的所有權(quán)益歸上傳用戶所有。
  • 3. 本站RAR壓縮包中若帶圖紙,網(wǎng)頁內(nèi)容里面會有圖紙預(yù)覽,若沒有圖紙預(yù)覽就沒有圖紙。
  • 4. 未經(jīng)權(quán)益所有人同意不得將文件中的內(nèi)容挪作商業(yè)或盈利用途。
  • 5. 人人文庫網(wǎng)僅提供信息存儲空間,僅對用戶上傳內(nèi)容的表現(xiàn)方式做保護(hù)處理,對用戶上傳分享的文檔內(nèi)容本身不做任何修改或編輯,并不能對任何下載內(nèi)容負(fù)責(zé)。
  • 6. 下載文件中如有侵權(quán)或不適當(dāng)內(nèi)容,請與我們聯(lián)系,我們立即糾正。
  • 7. 本站不保證下載資源的準(zhǔn)確性、安全性和完整性, 同時也不承擔(dān)用戶因使用這些下載資源對自己和他人造成任何形式的傷害或損失。

評論

0/150

提交評論