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园林土方工程施工|土的力学性质及施工要点

2023-08-22 理论教育版权反馈

【摘要】：施工必备知识点土的力学性质是决定地基变形，以至失稳危险性的主要因素之一。土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力。图2-17 十字板剪力仪a）剪切仪 b）十字板4.湿陷性黄土的力学性质图2-18 湿陷性黄土的力学性质园林辞典内摩擦角：岩体在垂直重力作用下发生剪切破坏时错动面的倾角。它和内摩擦角是土抗剪强度的两个力学指标。

施工必备知识点

土的力学性质是决定地基变形，以至失稳危险性的主要因素之一。

土的力学性质（图2-12）研究对象为土的压缩性、渗透性和抗剪性。

施工小经验

在压力不大的情况下，孔隙比的变化与压力的变化成正比，其比值即为压缩系数。

图2-12 土的力学性质

图2-13 莫尔破坏包线

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法向应力是指物体由于外因（受力、湿度变化等）而变形时，在物体内各部分之间产生相互作用的内力，以抵抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置。

土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限能力。为保证地基承载力及稳定性，就必须研究土的抗剪强度。

实践技能知识点

1.土的抗剪强度理论

由实验得出抗剪强度与法向应力的关系曲线图如图2-14所示。

图2-14 抗剪强度与法向应力的关系曲线

由图2-14可得公式

τ_f=c+σtanφ

式中 τ_f———土的抗剪强度（kPa）；

σ———剪切滑动面上的法向应力（kPa）；

φ———土的内摩擦角。

由上式可以看出，土的抗剪强度与剪切面上的法向应力成正比。

2.土中某点的应力状态

莫尔圆就可以表示土体中任意点的应力状态（图2-15），最大切应力作用面与最大主应力作用面的夹角α=45°。

图2-15 土体中任意点的应力

a）微单元体上的应力 b）隔离体abc上的应力 c）莫尔圆

如果把莫尔圆与抗剪强度曲线结合起来就可判断土中某点是否处于极限平衡状态。把莫尔圆与抗剪强度曲线画在同一个坐标系中（图2-16），保持σ₃不变，变动σ₁，则存在三种情况。

图2-16 莫尔圆与抗剪强度之间的关系

①莫尔圆处于曲线下方，表明土中某点任一面上τ<τ_f，土体不会发生剪切破坏；②莫尔圆与曲线在A点相切，表明土中某点某一面上τ₁=τ_f，这时土体处于极限平衡状态，破裂面与最大主应力作用面夹角为α；③莫尔圆超出曲线，即与曲线相割，这种情况不存在。

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极限平衡状态：当土体中某一点在某一个方向上的剪应力达到土的抗剪强度时，就称这一点处于极限平衡状态。

3.抗剪强度的测定方法（图2-17）

①三轴剪切试验；②无侧限抗压强度试验；③十字板剪切实验；④原位直剪试验。

图2-17 十字板剪力仪

a）剪切仪 b）十字板

4.湿陷性黄土的力学性质（图2-18）

图2-18 湿陷性黄土的力学性质

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内摩擦角：岩体在垂直重力作用下发生剪切破坏时错动面的倾角。它是岩体的两个重要参数之一，是工程设计的重要参数，土的内摩擦角反映了土的摩擦特性，一般认为包含两个部分：土颗粒的表面摩擦力，颗粒间的嵌入和连锁作用产生的咬合力。

黏聚力：这是黏性土的特性指标，黏聚力包括土粒间分子引力形成的原始黏聚力和土中化合物的胶结作用形成额固化黏聚力。它和内摩擦角是土抗剪强度的两个力学指标。

塑限：土由半固态转到可塑状态的界限含水量，土的塑限可通过试验得到。