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土力学与地基基础
1.7.1 4.1 概述
4.1 概述

材料的强度是指材料抵抗外荷载的能力,其数值等于作用在其上的极限应力。在研究土的强度时,始终不应忘记土具有碎散性、多相性和自然变异性等基本特点。土颗粒矿物本身具有较大的强度,不易发生破坏。土颗粒之间的接触界面相对软弱,容易发生相对位移等。因此,土的强度主要由颗粒间的相互作用力决定,而不是由矿物的颗粒强度决定。这个特点决定了土破坏的主要形式是剪切破坏,其强度主要表现为黏聚力和摩擦力,亦即其抗剪强度主要是由颗粒间的黏聚力和摩擦力组成。土由三相组成,固体颗粒与液体两相间的相互作用对于土的强度有很大影响,所以在研究时要考虑孔隙水压力、吸力等特有的影响因素。

土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力。在外荷载和自重的作用下,土中各点任意方向的平面上都会产生法向应力和剪应力。当通过某点的任一平面上的剪应力达到它的抗剪强度时,一部分土体将沿剪应力作用方向相对于另一部分土体产生相对滑动。随着荷载的增加,地基中各点的剪应力不断增大。当地基中局部范围的剪应力达到土的抗剪强度时,地基中将出现局部剪切破坏区。如果局部剪切破坏区的范围逐渐扩大连成滑动面,则整个地基就会丧失稳定而破坏。由此可见,土体的抗剪强度是决定土体稳定性的关键因素之一。

加拿大特朗斯康谷仓的严重倾斜,是由于土体抗剪强度不足引起地基强度破坏,使建筑物丧失稳定的一个典型事例。当谷仓建成使用时,荷载骤然增加,使谷仓整体倾斜达26°53′。这是由于谷仓加载使基础底面上平均压力达320 kPa,超过了地基承载力280 kPa,因而发生地基强度破坏而整体滑动。

在实际工程中,无论是建筑物地基的失稳破坏,边坡土体的滑动,挡土墙的倾覆,都与土体的抗剪强度有关。为此,应研究地基在建筑物荷载或其他外荷载作用下土体的应力状态、土体产生强度破坏的特点与土的抗剪强度之间的关系,最大限度地发挥和利用土体的抗剪强度,保证土体的必要稳定性。本章将首先阐述土体强度理论的基本概念和土体抗剪强度的库仑定律,介绍抗剪强度指标的测定方法以及根据土体强度特性和地基破坏特点而进行的地基承载力计算。