土动力学(第3章).pptxVIP

土动力学土动力学是研究土层受力状态及其变形和应变的学科。它涉及土体的应力-应变关系、渗流、稳定性等各个方面,是工程设计和施工中不可或缺的重要环节。ＯabyＯＯＯＯＯＯＯＯＯ

土的应力-应变关系应变定义应变是指物体受力后发生的形状或体积的变化程度。研究土的应变对于理解土的变形特性至关重要。应力概念应力是指内部分子间作用力对单位面积的作用。合理的应力分析有助于预测土体的承载能力。弹性和塑性土体在承受外力时既有弹性变形也有塑性变形,需要准确分析两者的关系。

3.1.1弹性理论弹性理论是描述土体应力-应变关系的基础。它认为土体受力时表现为线性回归,即加载卸载过程中土体的应变与应力成正比。弹性理论为后续的塑性理论和破坏理论奠定了基础,对土工分析和设计有重要意义。该理论假设土体完全弹性,不存在永久变形,强度指标不受应力水平的影响。实际上,土体的应力-应变关系更加复杂,体现出塑性、黏滞等特性,需要进一步的理论发展。

3.1.2塑性理论土体在外力作用下,当应力超过一定极限值后,会发生永久性变形,即塑性变形。塑性理论采用大应变假设,描述土体非线性、不可逆的应力-应变关系。塑性理论考虑了土体的屈服标准、流动法则和硬化准则等,能更好地反映土体的力学行为。

应力-应变曲线应力-应变曲线是研究土的力学性质的重要手段。该曲线能反映土料在受力作用下的应变变化规律,为土的强度、变形特性的分析和计算奠定基础。曲线形状的不同反映了不同土类的力学特性。通过分析应力-应变曲线的形状、斜率及极限应力点等特征参数,可以确定土的弹性模量、屈服强度、极限强度等重要力学指标,为工程设计提供关键依据。

3.2土的强度理论莫尔-库伦强度理论：这一理论描述了土的内聚力和摩擦角对抗剪强度的影响。它为土工工程中常见的极限平衡分析提供了基础。土的抗剪强度：取决于土中颗粒的内摩擦和颗粒间的粘聚作用。砂质土以摩擦为主，粘性土则以内聚力为主。土的抗压强度：主要由于颗粒的接触面积和颗粒接触力决定。一般来说，抗压强度远大于抗剪强度。

3.2.1莫尔-库伦强度理论莫尔-库伦强度理论是描述土体抗剪强度的经典理论之一。它是基于土体的有效应力和土体内部摩擦角两个参数建立的。该理论认为,土体在剪切应力作用下的破坏是由于内部摩擦和粘结力的失去。通过实验研究,可以确定土体的内部摩擦角和粘聚力,进而利用莫尔-库伦理论计算出土体的抗剪强度。这为土工设计提供了重要依据,是土力学的基础理论之一。

3.2.2土的抗剪强度土体在外荷载作用下,会产生剪切应力，这是导致土体破坏的重要原因土的抗剪强度是抵抗剪切破坏的能力,是土体工程性能的关键指标土的抗剪强度主要取决于土粒子之间的内摩擦角和粘聚力两个参数

3.2.3土的抗压强度土的抗压强度指土在压缩载荷作用下的极限抗压能力。这是土的一种重要力学性质。土的抗压强度主要取决于土的颗粒级配、密实度、含水量、结构等因素。砂土和卵石的抗压强度较高，黏性土和有机质含量高的土的抗压强度较低。合理的土压实可以显著提高土的抗压强度。此外,土的抗压强度也可以通过其他加固措施,如水泥土搅拌桩、碎石桩等来进一步提高。

3.3土的变形理论一维压缩理论描述了土体受荷时的垂直变形,可以预测土体在特定压力条件下的沉降量。三维压缩理论考虑了土体在三个坐标方向上的变形特性,更综合地反映了土体的变形行为。土的体积变形理论分析了土体受力后的体积变化,对于研究渗流、压实等工程问题非常重要。

3.3.1一维压缩理论一维压缩理论是描述土体受到垂直荷载作用时的压缩变形行为的基本理论。它采用柱状土样受到垂直荷载作用时的压缩试验结果,建立了应力-应变关系的数学模型。该理论考虑了土体孔隙比和压缩系数随着应力变化而变化的特点,为进一步研究土体三维压缩理论奠定了基础。

3.3.2三维压缩理论三维压缩理论是研究土体在三维应力状态下的变形特性的理论。它考虑了土体在立体空间中的应力-应变关系,更加准确地反映了土体的真实变形行为。该理论通过建立土体三维应变状态与三维应力状态的数学关系,可以预测和分析土体在复杂荷载作用下的变形情况。

3.3.3土的体积变形土的体积变形是一个复杂的过程,受到多种因素的影响。主要包括体积压缩、剪切变形和膨胀变形三种类型。其中体积压缩是最主要的变形形式,反映了土体在受到荷载作用时的压缩性。土的体积变形与应力状态、饱和度、土的初始结构、时间等有关。当土体受到外荷载作用时,会发生不同程度的体积变形,这一过程反映了土的压缩性和抗剪强度特性。合理地分析土的体积变形对于土工结构的设计和稳定性分析至关重要。

3.4土的渗流理论渗流是指地下水在土体内的流动过程。这是一个非常重要的概念,对土体工程行为有着很大影响。土的渗流理论主要包括达西定律、渗流方程以及渗流稳定性等内容,揭示了土体渗流的基本规律。深入理解土的渗流特性,