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土力学课件清华大学变形与-3强度工管•土的应力与应变•土的弹性与塑性•土的强度•土的压缩性与固结目录•土的流变性•土的稳定性分析contents01土的应力与应变土的应力计算公式法向应力=垂直方向上的压力/垂直方向剪切应力上的面积;剪切应力=水平方向上的剪切平行于某一平面的应法向应力力,主要由于水平方力/垂直方向上的面积分类向上的剪切力产生垂直于某一平面的应定义根据作用力的性质,力,主要由于垂直方土体中某点由外力引可分为法向应力和剪向上的压力产生起的单位面积上的力,切应力表示土体的受力状态土的应变分类剪应变根据变形方向,可分为线应变土体在应力作用下产生的剪切和剪应变变形,表现为相邻两点的相对位移定义线应变计算公式土体中某点在应力作用下产生土体在应力作用下沿某一方向线应变=长度变化/原长度;剪的形变,表示土体的变形程度产生的长度变化应变=相对位移/原长度应力应变关系概述弹性阶段与塑性阶段土体的应力与应变之间的关系在应力应变曲线上,弹性阶段是土力学中的基本关系,描述表现为线性关系,塑性阶段表了土体在受力过程中变形的发现为非线性关系展规律曲线关系强度与破坏应力应变关系通常用曲线表示,当应力达到一定值时,土体发随着应力的增加,应变逐渐增生破坏,表现为应力的急剧增大加和变形的急剧增大02土的弹性与塑性土的弹性0102土的弹性是指土在受到外力作用土的弹性变形量的大小取决于土时,能够恢复到原始状态的能力的粒径、矿物成分和含水率等因素土的弹性模量是衡量土的弹性性土的弹性模量可以通过室内试验能的重要参数,其值越大,表明和原位试验等方法进行测定土的弹性性能越好0304土的塑性01土的塑性是指土在外力作用下,产生不可恢复的变形,并且这种变形量随着外力的增加而增大的性质02土的塑性变形可以分为剪切变形和压缩变形两种类型03土的塑性变形量的大小取决于土的粒径、矿物成分、含水率和外力大小等因素04土的塑性对于工程设计和施工具有重要的意义,特别是在地基处理、边坡支护和地下工程等领域弹性与塑性的比较土的弹性和塑性是两种不同的变形性质,它们在弹性变形是可逆的,变形量的大小与外力的大小变形特征、影响因素和工程应用等方面存在明显成正比,且在外力撤除后能够恢复到原始状态;的差异而塑性变形是不可逆的,变形量的大小与外力的大小和持续时间等因素有关弹性和塑性变形的机理也不同,弹性变形主要是在工程应用中,需要根据具体情况选择合适的变由于土颗粒之间的相对位置变化引起的,而塑性形性质进行分析和设计,以确保工程的安全性和变形则是由土颗粒之间的剪切和滑动引起的稳定性03土的强度土的强度定义土的强度是指土抵抗外力直至破坏的能力,通常表示为应力-应变关系曲线上的某个点土的强度可以分为屈服强度和极限强度,屈服强度是指土开始发生屈服变形的应力值,极限强度是指土达到破坏时的应力值土的强度理论莫尔-库仑强度理论该理论认为土的强度是由剪切面上的剪切摩擦力和法向应力共同作用的结果,当剪切面上的剪切摩擦力等于法向应力时,土达到极限强度土的强度准则该准则是基于实验结果建立的,用于描述土在不同应力状态下的强度特性常用的强度准则有Mohr-Coulomb准则和Drucker-Prager准则等土的强度影响因素剪切面上的摩擦角法向应力摩擦角是影响土的剪切强度的关键因法向应力对土的剪切强度有重要影响,素,摩擦角越大,土的剪切强度越高随着法向应力的增加,土的剪切强度逐渐降低含水率颗粒大小和级配含水率对土的强度有显著影响,随着颗粒大小和级配对土的强度也有影响,含水率的增加,土的强度降低不同颗粒大小和级配的土具有不同的强度特性04土的压缩性与固结土的压缩性01土的压缩性是指土在压力作用下体积减小的性质02土的压缩性主要与土的孔隙比、含水量、压缩系数等有关03土的压缩性对土体的稳定性、地基沉降等有重要影响土的固结理论土的固结理论是描述土体在压力作用下孔隙水排出、体积逐渐减小的过程固结理论中,一维固结理论是最基本的理论,适用于均质、各向同性的饱和土体固结系数是描述孔隙水排出速度的重要参数,与土的渗透性、排水条件等因素有关固结系数与固结度固结系数是描述孔隙水排出速度的重要参数,其值越大,表示孔隙水排出的速度越快固结度是指土体在压力作用下,某一时刻孔隙水排出的程度,可用以描述土体的固结状态固结系数和固结度是评价土体固结性能的重要指标,对工程设计和施工有重要意义05土的流变性土的流变模型粘弹性模型该模型将土视为粘性和弹性成分的组合,能够描述土在长期荷载下的变形行为常见的粘弹性模型有Maxwell模型和Kelvin模型塑性模型塑性模型考虑了土的塑性变形特性,适用于描述土在剪切和压缩过程中的永久变形常用的塑性模型有Drucker-Prager模型和Mohr-Coulomb模型粘塑性模型粘塑性模型结合了粘弹性和塑性变形的特点,能够更准确地描述土在复杂应力状态下的变形行为典型的粘塑性模型有剑桥模型和BBM模型土的流变方程广义胡克定律01适用于描述土在短期内的弹性变形,其表达式为σ=E*ε,其中σ为应力,E为弹性模量,ε为应变长期流变方程02该方程考虑了时间的因素,能够描述土在长期荷载下的变形行为长期流变方程的一般形式为εt=∫t0tσt/Etdt,其中εt为时间t时的应变,σt为时间t时的应力,Et为时间t时的弹性模量蠕变方程03蠕变方程描述了土在恒定应力作用下的变形行为,其一般形式为εt=∫0tα*σ/Edt,其中α为蠕变系数土的流变特性与工程应用土的长期强度土的沉降由于土的流变性,其长期强度通土的流变性会导致地基沉降的持常低于短期强度在工程设计中续发展工程实践中需要预测和应充分考虑土的长期强度,以避控制地基沉降,以确保结构物的免结构物的破坏安全和正常使用地下工程土的稳定性在地下工程中,如隧道、地下仓土的流变性对土的稳定性有重要库等的设计和施工中,需要考虑影响在边坡工程中,需要考虑土的流变性对围岩稳定性的影响土的流变性以评估边坡的稳定性06土的稳定性分析土坡稳定性分析土坡稳定性分析方法土坡稳定性影响因素极限平衡法、滑移线法、有限元法等土的性质、降雨、地震、人为因素等土坡失稳类型土坡稳定性评价滑坡、崩塌、泥石流等通过计算安全系数、绘制稳定性曲线等方式进行挡土墙稳定性分析挡土墙类型挡土墙稳定性分析方法重力式、悬臂式、锚定式等静力法、动力法、有限元法等挡土墙设计原则挡土墙加固措施满足稳定性要求,防止墙体变形、开裂、增加墙体高度、增加锚杆或锚索等倾覆等土压力计算0102土压力类型土压力计算方法主动土压力、被动土压力、静止土经典理论法、试验法、数值模拟法压力等等土压力影响因素土压力控制土的性质、挡土墙的类型和尺寸、通过设计合理的挡土墙结构、选择外力等合适的材料等方式进行0304THANKS。