土的抗剪强度试验分析

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1、土的抗剪强度试验分析李海娜广东省水利水电科学研究院广东省水动力学应用研宄重点实验室广东广州510000摘要：土的抗剪强度作为土的一个重要力学性质，是水利工程设计中的一个重要参数。木文结合笔者多年试验经验，介绍了试验中剪切速率与剪损标准的选择，探讨了剪切试验常遇到有关土质的特性，对几种剪切试验方法及相关性进行分析，并提出了试验指标的选取及应用。供类似试验分析参考与借鉴。关键词：土；抗剪强度；剪切速率；剪损标准；试验分析土的抗剪强度指的是土体抵抗剪切破坏的极限能力，它是评价建筑物安全标准之一。由于土的结构、含水率、组成成分和密实度的差异性，设计者在水利工程设计中应慎重的

2、选择试验的剪切速率与剪损标准。在复杂的工程地质试验成果整理时，单一的试验成果数据不能完成体现出土地性质，试验过程过程中也会有试验数量、取样误差、试验误差等因素的存在。因此，为解决影响土的抗剪强度的因素，通过对抗剪强度试验中的一些问题进行探讨，分析试验方法间的关联性,选取合理的代表性指标,避免由于人为因素选取的方法不适而产生的误差，提供设计计算抗剪强度的准确性，从而提高试验成果质量的科学性。1试验中剪切速率与剪损标准的选择1.1直剪试验剪切速率规范规定以0.8〜1.2mm/min的速率剪切，但在.实践中可根据土质的情况，选择适当的转速控制剪切速率。1.2直剪试验剪损标

3、准用直剪仪快剪和固结快剪，其剪损标准的确定应考虑以下二种情况：剪应力〜剪切位移关系曲线上有明显峰值和稳定值：无明显峰值和稳定值时应以剪切位移4mm时的剪应力值来确定抗剪强度。1.3三轴试验剪损标准选择破坏强度，是三轴试验资料整理中的重要问题。破坏强度是从应力应变关系中分析后选取的。土的应力应变关系可归纳为三种曲线。应力曲线1和2有峰值和稳定值，而曲线3则是随砬变的增大，剪应力逐渐增加。有峰盾和稳定值易确定破坏强度，曲线3就比较难于选定破坏点，因此目前对于曲线3这种曲线可用如下三种方法来确定破坏点。图1应力-应变关系曲线(1＞以15%应变时的主应力差作为破坏值，其破坏

4、条件是：(2)采用最大有效主应力比作为破坏值，也能正确反映强度特性。值得提出的是，较软的粘质土，在较大的应变范围内，孔隙水压力会随着主应力差的渐增而等比例的增加，因而奋效主应力比不一定会出现峰值，也不易能准确选定破坏点。(3)应用冇效应力路径，来选择破坏点。试验表明主疲力达到一定值后，呈现塑流，这吋Δ(σl—σ3)=0，Δμ=O,反映路径曲线上有密集点。高灵敏的饱和粘土，由于剪胀效应的影响，主应力差的增量在一定程度下趋于零，孔隙水压力继续增加，反映在有效应力路径上有一曲线和水平线相交的转折点。超固结饱和粘土，试样

5、在剪切过程中先剪缩，后剪胀，反映在冇效应力路径上有以拐点，该点之后，有效应力路径沿破坏线上升。2剪切试验常遇到有关土质的特性2.1重塑土和天然状态下的原状土密度大的土，一般是出现最大剪应力值，但在最后接近剪损吋出现的值略低。密度小的土，一般不容易出现最人剪应力值，随着剪切位移的增加，剪应力不断提高，但不出现峰值。2.2坝体填筑土（粘性土）从坝体填筑土的应力应变关系，剪切位移与剪应力的关系中反映出：峰值不明显，剪疲力不规律，剪切破坏标准很难选取，一般最后只能采用位移4mm吋的剪应力代替该土的强度。坝体填筑土的密实度离散性较大往往出现土质软硬不均，含水量冇人冇小，局部有

6、水平层理，透水性变化大。2.3粉土一般粉土颗粒级配较均匀，不均匀系数、曲率系数都不很人，但其试验指标和性质完全不同于粘性土，也不完全和砂土一样，介于二者之间。粉土的特点是一经轻微震动，土的结构会发生明显变化，水分迅速排除，孔隙体积减少，当土体变形时，土体表面水分立刻消失在剪切过程中，颗粒移动，孔隙增大，会出现剪涨现象，在外力的作用下变形敏感，一般采用的剪切速率要快一些。粉土抗剪强度的变化与位移关系是良好的，能反映土破裂后的抗剪强度，有峰值出现，一般最大剪应力在剪切位移2mm左右吋发生。2.4风化砂土风化砂土是一种不稳定性土，常常是按室内颗粒分析试验成果来定名，一般都

7、定名粗砾土。其特点为：剪切吋，低荷重50—200kPa下出现的峰值较多，200—400kPa下基本没有明显峰值，剪损标准一般按两种情况确定，即峰值和4mm剪切位移吋的剪应力。风化砂土在自然状态下测得的强度分量和饱和状态下测得的强度分量差值不大，最大相差5°o容重相差0.1一0.05g/cm3时，测得强度最大相差5°左占。2.5软粘土软粘土一般属沉积土，其含水量可达40%左右，干容重在l.lg/cm3以下，天然孔隙比1.5左右压缩系数大，αv=1.0MPa-l左右，有机含量高，在15%左右。在固结和剪切过程中不应被挤出，在低荷重下剪切和