1、3.5 土的排水與不排水強度3.5.1 概述3.5.2 砂土的排水和不排水強度3.5.3 黏土的排水與不排水強度3.5.1 概述關于有效應力原理的一些錯誤的認識與作法3.5.1 概述由于顆粒間接觸點的面積很小。圖353 土粒的接觸飽和土的有效應力原理的推導(1)：有效應力的定義有效應力原理的推導(2)土顆粒之間為點接觸，接觸面積可以忽略c0。A有效應力原理的推導(3)aaPsviPsviusi=u+Psvi/AsiaaAsi=A（1n） P2Aun AP多孔介質的有效應力原理的適用范圍巖石與混凝土、非飽和土有效應力原理形式不同。某些多孔介質的孔隙與固體可能都是連續的，固體的接觸面積不可忽略。圖

2、355 某些多孔介質的孔隙強度問題變形問題孔隙水壓力系數三軸應力狀態的孔壓系數A與B孔隙流體小0（飽和）土骨架壓縮系數大B=1B=0圖356 孔壓系數B塊石或土Cs10-4kPa-1n（%）B巴斯石灰巖0.06150.468滑 石0.25300.647密 砂15400.988硬黏土80420.997軟黏土400550.999表 不同巖土的孔壓系數B非飽和黏土的孔壓系數B孔壓系數B飽和度圖378 飽和度與孔壓系數B對于彈塑性模型，相適應流動規則：B=1.0孔壓系數 a:孔壓系數 c:一般應力狀態下：其中3.5.2 砂土的排水和不排水強度密砂松砂圖357 砂土的排水試驗A: CU, Dr= 30%

3、 B: CU, Dr= 44%圖358 不同密度砂土的三軸試驗C: CU, Dr = 47%D: CD, Dr = 30%c=400kPa圖359 松砂土的最大應力差與最大應力比0(-總應力強度(峰值）有效應力強度最大應力差對應的強度總應力強度(殘余）(-1臨水松砂岸坡的流滑：松砂的不排水總應力殘余強度只有35。圖360 水松砂岸坡的流滑（液化）1-3砂土的流滑試驗振動荷載下的飽和砂土排水試驗飽和松砂： d kPa1/ 32 隨著循環次數的增加，孔隙水壓力增加，達到極限平衡狀態軸向應變突然加大，土樣破壞。應力循環次數N應力循環次數N軸向應變孔隙水壓力u3.5.3 黏土的排水與不排水強度1. 飽

4、和黏土的排水試驗CD2. 飽和黏土的三軸固結不排水試驗CU3. 固結不排水試驗（CU）確定的強度指標4. 黏土的不固結不排水試驗（UU）5. 排水和不排水強度指標的工程應用6. 非飽和土的強度與強度理論三軸排水與不排水試驗不固結不排水(UU)：unconsolidated undrained固結不排水(CU)：consolidated undrained固結排水(CD)：consolidated drained1.飽和黏土的排水試驗CDe正常固結黏土0固結壓縮試驗固結排水試驗強度包線（過原點）圖361 正常固結黏土的壓縮曲線與強度包線1. 飽和黏土的排水試驗CDe超固結黏土固結壓縮試驗固結排水

5、試驗強度包線圖362 超固結黏土的壓縮曲線與強度包線2. 飽和黏土的三軸固結不排水試驗CU正常固結土剪縮（正孔壓）；超固結土剪脹（負孔壓）圖363 黏土的三軸固結不排水試驗3. 固結不排水試驗（CU）確定的強度指標超固結土正常固結土超固結土圖364 總應力路徑與有效應力路徑超固結正常固結圖365 先期固結壓力p附近的包線 4.黏土的不固結不排水試驗（UU）原狀土的不擾動取樣過程圖366 正常固結黏土的沉積、固結與取樣過程應力路徑（1）正常固結土的原位應力狀態（不計靜水壓力）vvhu=0h總應力超靜孔隙水壓力有效應力圖367 原位應力狀態放入壓力室以前：體積不變,負孔壓 ur（2）取樣以后的應力

6、狀態總應力有效應力v=-urh=-ur孔壓ur000圖368 原狀土取樣以后如果：c=uc=ur, 則：u=0, = c總應力c =ucvc= hc= c-ur-uc= -ur有效應力孔壓ur+ uc-ur-ur（3）施加圍壓后圖369 施加圍壓c 產生超靜孔壓uc= c總應力有效應力孔壓ur+ uc uc（4）剪切過程圖370 施加軸向應力 產生超靜孔壓u總應力有效應力孔壓ur+ uc ufcf（5）試樣破壞時情況圖371 試樣破壞時的應力狀態uf飽和土的不排水包線是一條水平線，其斜率uuu=0。圖372 UU的強度包線劍橋模型與p,q,e間的唯一性關系有效應力路徑的唯一性，物態邊界面的唯一

7、性；相同圍壓，不同總應力路徑的CU試驗有效應力路徑和強度的唯一性。CU試驗有效應力路徑的唯一性qp,p0非飽和黏土的三軸不排水試驗強度包線圖373 非飽和黏土UU的強度包線5 . 排水和不排水強度指標的工程應用（1） 有效應力強度指標(CD)對于砂土，在一般加載的速率下，用有效應力強度指標進行分析CD。對于黏性土，如果在計算中，超靜孔壓已經全部消散(加載很慢），或者土中的孔隙水壓力可以準確地確定，也可以用有效應力強度指標。有效應力強度指標可以通過排水試驗或者CU+孔壓量測來確定。（2）固結不排水（CU）強度指標 在一定的圍壓下固結已經完成，很快施加剪應力，不能排水。CU指標:軟黏土上（1）部分

8、完成很長時間(2)部分快速施工的填方工程圖374 軟黏土上分期填筑的土方工程水位驟降（土壩厚心墻）圖375 土壩水位驟降圖376 天然土坡上快速填方（3）不排水（UU）強度指標 在原來的應力狀態上，施加圍壓和剪應力時，都不會排水，存在超靜孔壓。(c)黏土地基上，快速施工的建筑物(a)在軟黏土地基上快速施工的填方(b)土壩快速施工,竣工后,心墻未固結圖377 UU強度指標的應用土質排水條件施工速度考慮的工況根據對工程情況的了解，經驗判斷選擇指標要考慮一下因素：6. 非飽和土的排水強度Bishop非飽和土的有效應力原理及強度準則：其中是一個與土的飽和度有關的參數，一般不易確定。弗雷德倫德（D. G. Fredlund）非飽和土理論雙應力體系：凈應力，吸力。弗雷德倫德（D. G. Fredlund）非飽和土的強度準則可見： tg =tg ， 同樣不易確定。圖379 非飽和土的強度包線s=ua-uwSr/%1000不是常數圖380非飽和土的土水特征曲線習題：3-26，3-37習題：飽和砂土=30初始應力