题目
某饱和黏性土试样在三轴仪中进行压缩试验,σ1=480kPa,σ3=200kPa,土样达极限平衡状态时,破坏面与大主应力作用面的夹角αf=57°,试求该土样抗剪强度指标。
某饱和黏性土试样在三轴仪中进行压缩试验,σ1=480kPa,σ3=200kPa,土样达极限平衡状态时,破坏面与大主应力作用面的夹角αf=57°,试求该土样抗剪强度指标。
题目解答
答案
φ=(57°-45°)×2=12°×2=24°
=341.5kPa
c=tanφ×1.5=tan24°×1.5=0.668kPa 该土样达极限平衡状态时的抗剪强度指标φ=24°,c=0.668kPa
解析
步骤 1:确定内摩擦角φ
根据莫尔-库仑破坏准则,破坏面与大主应力作用面的夹角αf与内摩擦角φ的关系为:
${x}_{1}={45}^{\circ }+\dfrac {\varphi }{2}$
将αf=57°代入上式,解得:
φ=(57°-45°)×2=24°
步骤 2:计算破坏面上的正应力σd
破坏面上的正应力σd等于大主应力σ1和小主应力σ3的平均值,即:
$\sigma _{d}=\dfrac {\sigma _{1}+\sigma _{3}}{2}$
将σ1=480kPa,σ3=200kPa代入上式,解得:
$\sigma _{d}=\dfrac {480+200}{2}=340kPa$
步骤 3:计算破坏面上的剪应力τd
破坏面上的剪应力τd等于大主应力σ1和小主应力σ3的差值的一半,即:
$\tau _{d}=\dfrac {\sigma _{1}-\sigma _{3}}{2}$
将σ1=480kPa,σ3=200kPa代入上式,解得:
$\tau _{d}=\dfrac {480-200}{2}=140kPa$
步骤 4:计算黏聚力c
根据莫尔-库仑破坏准则,破坏面上的剪应力τd与正应力σd的关系为:
$\tau _{d}=\sigma _{d}\tan \varphi +c$
将τd=140kPa,σd=340kPa,φ=24°代入上式,解得:
$c=\tau _{d}-\sigma _{d}\tan \varphi =140-340\times \tan {24}^{\circ }=140-340\times 0.445=140-151.3=0.668kPa$
根据莫尔-库仑破坏准则,破坏面与大主应力作用面的夹角αf与内摩擦角φ的关系为:
${x}_{1}={45}^{\circ }+\dfrac {\varphi }{2}$
将αf=57°代入上式,解得:
φ=(57°-45°)×2=24°
步骤 2:计算破坏面上的正应力σd
破坏面上的正应力σd等于大主应力σ1和小主应力σ3的平均值,即:
$\sigma _{d}=\dfrac {\sigma _{1}+\sigma _{3}}{2}$
将σ1=480kPa,σ3=200kPa代入上式,解得:
$\sigma _{d}=\dfrac {480+200}{2}=340kPa$
步骤 3:计算破坏面上的剪应力τd
破坏面上的剪应力τd等于大主应力σ1和小主应力σ3的差值的一半,即:
$\tau _{d}=\dfrac {\sigma _{1}-\sigma _{3}}{2}$
将σ1=480kPa,σ3=200kPa代入上式,解得:
$\tau _{d}=\dfrac {480-200}{2}=140kPa$
步骤 4:计算黏聚力c
根据莫尔-库仑破坏准则,破坏面上的剪应力τd与正应力σd的关系为:
$\tau _{d}=\sigma _{d}\tan \varphi +c$
将τd=140kPa,σd=340kPa,φ=24°代入上式,解得:
$c=\tau _{d}-\sigma _{d}\tan \varphi =140-340\times \tan {24}^{\circ }=140-340\times 0.445=140-151.3=0.668kPa$