非饱和砂土，粒间受毛细压力，具有假粘聚力
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3、莫尔－库仑强度理论
① 应力状态与莫尔圆
② 极限平衡应力状态 ③ 莫尔-库仑强度理论 ④ 破坏的判断方法 ⑤ 滑裂面的位置
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① 应力状态和莫尔圆
三维应力状态
z zx xy
yz x
y
ij yxx
xy y
xz yz
zx zy z
二维应力状态
对无粘性土通常认为，粘聚力C=0
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2、土的抗剪强度机理
由库仑公式可知，土体的抗剪强度包括：摩擦强度和粘聚强度
摩擦强度：决定于剪切面上的正应力σ和土的内摩擦角
包括如下两个 组成部分 ： 滑动摩擦
咬合摩擦
滑动摩擦角 u
粗粉
30
细砂 中砂 粗砂
20 0.02 0.06
0.2 0.6
2
颗粒直径 (mm)
由颗粒之间发生滑动时颗粒接触
面粗糙不平所引起，与颗粒的形
状，矿物组成，级配等因素有关
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A C 剪切面
A
C
包括如下两个 B
组成部分 ：
B
滑动摩擦 咬合摩擦
➢ 是指相邻颗粒对于相对移动的约束作用 ➢ 当发生剪切破坏时，相互咬合着的颗粒A
必须抬起，跨越相邻颗粒B，或在尖角处 被剪断（C），才能移动 ➢ 土体中的颗粒重新排列，也会消耗能量
2165m
天然坝 坝高290 m
滑坡堰塞湖 库容15亿方
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3、挡土结构物的破坏
各种挡土结构物，由于支挡结构后土体的剪切破坏而发生的破坏。
土压力 滑移面
根据支挡结构后土体的破坏特点，估计滑移面的位置，来计算结 构物上的土压力，进而来进行挡土结构物的设计计算。
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常见的挡土结构物类型
钢筋混凝土挡土墙
钢板桩
基坑挖孔桩支护
边坡抗滑桩
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广州京光广场基坑塌方
使基坑旁办公室、民工宿舍和仓库倒塌，死3人，伤17人
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喷锚挡土结构发生破坏
福建建瓯城区中山路.2006年
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三、土的抗剪强度理论
1、直剪试验和库仑公式 2、土的抗剪强度机理 3、莫尔－库仑强度理论
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1、直剪试验和库仑公式
库仑
（C. A. Coulomb）
τ
粘聚力 cohesion
c
无粘性土 粘性
土 内摩擦角
σ
f ：土的抗剪强度 tg：摩擦强度-正比于压力
：土的内摩擦角 c：粘聚强度-与所受压力无关
注意：土的抗剪强度不是常数，与作用面上的法向应力有关。
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➢ 库仑公式: f c tg
c和是决定土的抗剪强度的两个指标，称为抗剪
强度指标 • 当采用总应力时，称为总应力抗剪强度指标 • 当采用有效应力时，称为有效应力抗剪强度指标
(1736-1806)
法国军事工程师，在摩擦、 电磁方面做出了奠基性的 贡献。1773年发表了关于 土压力方面论文，成为土 压力的经典理论
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直剪试验
• 法向应力： P
A
• 剪应力： T
T
A
• 剪切变形S
P
σ τ
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f3 f2 f1
3
2 1
S
c O
库仑公式（1776）： f c tg
2
本章提要
土是如何破坏的？ 如何衡量土的强度？ 如何测定土的强度？ 如何应用土的强度指标？
学习难点
土的抗剪强度理论及本质 土的抗剪强度指标及测试方法 土的抗剪强度指标的种类及选取
3
土力学的研究内容 与工程有关的土力学问题 土
▪渗透问题 ▪变形问题 ▪强度问题
▪渗透特性 ▪变形特性 ▪强度特性
z zx xz
x
ij
x zx
xz
z
6
2. 土体强度的特点
离散性： 强度不是颗粒矿物本身的强度，而是颗粒间相互作用—— 颗粒间粘聚力与摩擦力；
三相体系：三相承受与传递荷载——有效应力原理； 自然变异性：土的强度的结构性与复杂性。
3. 土体抗剪强度的应用
（1）确定地基的承载力。 （2）分析自然边坡的稳定性；确定保证人工边稳定所需的坡率。 （3）确定墙后土体处于极限状态时，作用在挡土结构上的土压力。
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粘聚强度：由粘聚力C产生的强度，通常与正应力无关。
细粒土：粘聚力c取决于土粒间的各种物理化学作用力
作用机理：库伦力（静电力）、范德华力、胶结作用力和毛细力等 影响因素：地质历史、粘土颗粒矿物成分、密度与离子浓度。
粗粒土：一般认为是无粘性土，不具有粘聚强度：
当粒间有胶结物质存在时可具有一定的粘聚强度
日本新泻1964年地震引起大面积液化
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2、各种类型的滑坡
边坡土体中形成剪切滑移面， 发生破坏。
自 重 滑移面
陕西榆林， 2010
路基边坡破坏
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2008年汶川大地震形成的东河口滑坡，造成近400人死 亡，在青竹江上形成蓄水量为300万立方米的堰塞湖， 滑坡方量约1000万m3
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黄茨滑坡
1983年3月7日发生。总体积约3100万m3。在不到一分钟 内急剧滑动1000m，瞬间摧毁了四个村，死亡220人，重伤22 人，造成毁灭性灾害。
4
土的破坏和强度理论
一、土体强度的特点 二、工程中土体剪切破坏的类型 三、土的抗剪强度理论
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一、土体强度的特点
土体
压应力 剪应力
拉应力
土体的破坏是剪切破坏shear failure，土的强度称为抗剪强度。
1. 土体剪切破坏的表现形式
(1) 形成明显的剪切滑移面 紧密砂土和干硬粘土 (2) 位移不断增大 软塑粘土
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二、工程中土体剪切破坏的类型
工程中土体剪切破坏主要有以下三个大类： 1、地基的破坏 2、各种类型的滑坡 3、挡土结构物的破坏
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1、地基的破坏
地基的破坏主要有两种原因： a、地基中形成剪切滑移面，发生破坏。
粘土地基上的某谷仓地基破坏
荷
2500t容量饲料筒仓
载
滑移面
9
b、饱和砂土地基的振动液化，砂土强度丧失。
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2000年西藏易贡巨型滑坡
黄崖沟
龙观嘴
乌江
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2000年西藏易贡巨型滑坡
5530 高程（m）
立面示意图
坡高
3330 m
堆积体宽 约3亿方
2200 0
2000
4000 滑距（m）
6000
8000
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平面示意图
5530m
2210m
2264m
滑滑坡坡堆堆积积体区
2340m
第五章 土的抗剪强度
1
主要内容
第一节 莫尔－库仑强度理论
第二节 土中一点应力极限平衡 第三节 抗剪强度试验 第四节 砂土抗剪强度 第五节 粘性土抗剪强度 第六节 土的主要物理力学参数汇总（自学） 第七节 应力路径及其影响（自学） 第八节 土的屈服条件和破坏准则（自学） 第九节 土的本构关系（自学）