土抗剪强度指标和影响因素研究

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1、土抗剪强度指标和影响因素研究　　摘要：在工程中应根据实际情况来求取土体的抗剪强度指标，本文分析了土的抗剪指标与固结排水试验的关系，并阐述了其相关影响因素。关键词：抗剪强度；有效应力强度；总应力强度；孔隙水压力0.引言对于某个具体工程，采用何种试验方法来提供土的抗剪强度是一个值得考虑的事情，在实际工程中，究竟选取何种方法来求取土体的抗剪强度指标，则应视工程的重要性、测试手段以及土工试验条件等因素来具体选择。一般而言，由于直剪试验在应用上的方便（设备简单、操作方便，也很直观），是目前用的较多的方法，对那些不是很高的建（构）筑物可用该方法来求取土的抗剪强度

2、指标（测得的是总应力强度指标）。对一些需要精确评价地基强度和稳定性工程，由于要考虑孔隙水压力存在的影响，此时就必须用三轴试验（有效应力法）：对一级建筑物、基坑工程及边坡稳定性计算，饱和软土的抗剪强度试验应采用不固结不排水三轴试验（UU）；对已固结的粘性土，应提供固结不排水强度（CU）或有效强度（c′、6）；对于充分固结的土体，当土的排水条件好，透水性好，可用固结排水试验（CD）来测定土的抗剪强度指标，固结排水试验（CD）所得的排水剪抗剪强度指标cd、，也是有效应力强度指标c′、。由于做排水剪需要较长时间，故在一般实际工程中不采用这种方法测定有效应力强

3、度指标，而仍采用固结不排水剪试验来确定土的有效应力强度指标。但是CU、CD两者的试验条件是有差别的。固结不排水试验在剪切过程中试样的体积保持不变，固结排水试验在剪切过程中试样的体积一般要发生变化，、Cd要略大于、c′。即便是、c′，一般也不被常规勘察报告所提供，勘察单位所能提供的基本上都是总应力强度指标、。但由于地下水和时效等问题，有时不得不涉及到有效应力强度指标c′、。如果能从理论上寻找到c′、与、的关系也是可行的。1.正常固结饱和粘性土=0情况=0时的极限应力状态见图1。对于正常固结的饱和粘性土，=0，c′=0，因而得：===其中：饱和土的常规三

4、轴固结不排水试验，剪切时，△σ3=0，△u=A（σ1-σ3）则：则有了及A的值就可以得出有效应力指标6的值。对于砂土其值大致在20°～30°之间；粉质粘土和粘质粉土在10°～25°之间；粘性土在8°～20°之间；不同土类其A的值也不同。则可实用k′值如表1。土类A/（′）备注81015202530砂土Ip170.401.131.161.271.400.451.141.191.321.480.501.161.221.361.570.601.201.271.471.770.701.241.331.602.05表1不同土类的实用k′值从表1可以看出不同土类

5、，两指标之间的差值不同，粘土的/的值较大。2.强度指标与排水条件的关系c、是反映粘性土抗剪强度т的两个参数（纯砂c=0），在此基础上讨论粘性土的粘聚力是随不同的试验方法而变化的。在不排水条件下（=0），粘性土的粘聚力就等于土的抗剪强度S，因此，粘聚力最大；在排水条件下，土的抗剪强度由c、两参数表示，因此粘聚力为最小，对于正常固结的粘土，=0，c′=60。粘性土的内摩擦角也随着试验条件的改变而改变。在一般情况下，排水条件下的内摩擦角会最大，有的甚至会接近或超过30°，不排水条件下的内摩擦角会最小，对于正常固结的饱和软粘土，=0，固结不排水条件下的内摩擦

6、角介于二者之间。无侧限抗压强度试验：由于=0，=0，3.非饱和土强度指标和含水量的关系非饱和土强度指标随含水量的变化而变化，下面根据北方交通大学试验结果分析如下：（1）从坑壁取土试验结果如表2，条件是常含水量，地表下6m深度处坑壁土体模拟原位状态的三轴不饱和土试验。可见对非饱和土，应力释放得越大，内摩擦角降低得越多，但粘聚力基本不变。（2）变含水量试验结果如表3，试验条件仍然是非饱和土三轴卸载试验。σz=108kPa，侧压力卸载至σx=30kPa。表2原状土距坑壁3m处距坑壁2m处=29.7=28.5=27.5c=20kPac=20kPac=20kP

7、a表36含水量/（%）摩擦角/（°）粘聚力/kPa12.7295015.628.52017.6273521.52625从表3可知，含水量对粘聚力影响特别大，而内摩擦角变化幅度相对较小。4.土体的各向异性对抗剪强度的影响由于沉积过程在水平方向和垂直方向的颗粒排列以及固结压力不同，即使同层土也会形成不同的力学性质，因为大主应力方向在变化，势必引起强度指标的变化，从而形成了如图2中A、B、C三点表现出的不同强度，即具有不同的应力水平。图25.结论（1）对于非饱和粘性土可以建立有效应力强度指标与固结不排水强度指标的实用换算关系。（2）强度指标随排水条件的不同

8、而不同，在排水条件下的粘聚力为最小，内摩擦角则相反。（3）粘聚力受含水量影响较大，内摩擦角则变化不大。（4）