剪切速率对黏土不排水强度影响的试验研究

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1、铁道建筑2013年第1期RailwayEngineering73文章编号：1003—1995(2013)01-0073—03剪切速率对黏土不排水强度影响的试验研究吕宾林，王金文。，蔡德钩(1．中国铁道科学研究院铁道建筑研究所，北京100081；2．中国铁道科学研究院高速铁路轨道技术国家重点实验室，北京100081；3．中铁建设集团有限公司，北京100040)摘要：通过三轴试验和直剪试验，研究了剪切速率对于饱和黏土三轴不排水抗剪强度与固结快剪强度的影响。对于固结不排水三轴试验结果分析表明，随着剪切速率的增加，三轴固结不排水强度和内摩擦角不断增大；随着剪切速率的增加，固结直剪强度和内摩擦

2、角不断减小；固结压力较小时，剪切初期速率对于应力应变关系的影响较小；固结压力较大时，速率的影响更显著。关键词：剪切速率三轴固结不排水强度固结直剪强度中图分类号：TU411．7文献标识码：ADOI：10．3969／j．issn．1003-1995．2013．O1．23抗剪强度是衡量黏土力学性质的一个重要指标，用较大的剪切速率。当内摩擦角选择过大时，将使工在验算地基承载力、评价边坡稳定性以及计算土压力程的质量降低，存在安全风险；而内摩擦角过小，经济中都有应用。工程实践中对于抗剪强度经常用室内三性比较差，因此有必要对不同剪切速率下黏土的固结轴试验、直剪试验或十字板剪切试验来确定，而试验中快

3、剪指标进行深入研究。经常会遇到剪切速率问题，不同的剪切速率下得到的三轴仪由于能够严格控制排水条件，应力状态也强度亦不尽相同。比较明确，然而，由于国内三轴仪应用并不广泛，具体黏土由于其本身具有流变特性，土体变形与时间操作时，多用直剪仪确定强度指标。直剪指标直接影密切相关。事实上，实验室测试黏土的抗剪强度时施响到设计中一些指标的选取，并对施工的质量与经济加的剪切速率与实际工程的加载速率有很大的不同。性产生影响。有必要对三轴仪与直剪仪在不同剪切速故对不同应变速率下黏土强度变化研究有很重要的工率作用下黏土强度的变化进行对比分析。本文做了一程意义，尤其是在通过室内试验测试黏土的不排水抗系列三轴

4、试验与直剪试验，重点研究了剪切速率对于剪强度时，需要对此予以关注。黏土不排水强度的影响。国内外很多学者对不同剪切速率下黏土的变形和1剪切速率对于黏土不排水强度的影响试验强度研究做了许多工作。Dinesh等¨建立了考虑加荷速率影响条件下不同超固结比土的不排水抗剪强度黏土土样取自某软土地基，位置为深10m处，地下试验模型。Thomas等重点研究了剪切速率对超固水位0．5～1．0m左右，中压缩性。具体物理指标见表1。结黏土不排水强度的影响，发现当剪切速率较小时，随表1原状土主要物理参数着固结比的增加，黏土不排水抗剪强度的速率敏感度不断降低；当应变速率>5％时，不排水强度的加荷速率敏感度大概

5、保持在9％左右。潘永坚等通过对宁波大榭软原状软土室内试验分析，发现剪切速率0．8mm／min的内摩擦角比2．4mm／min平均大近一倍。阚三轴试验采用应力应变控制式三轴剪切试验仪，卫明针对宁波粉质黏土做了固结快剪试验，结果表可进行uu试验、CU试验、CD试验和反压力饱和等试明随着剪切速率的增加，内摩擦角不断减小。对剪切验。剪切试验采用应变控制式直剪仪，速率0．0001～速率比较敏感的粉质黏土在做固结快剪试验时，宜采4．5mm／min。试验步骤如下：1)按照规范要求制取土样，三轴试验为直径39．1收稿日期：2012—06．25；修回日期：2012．10—20mm、高80mm的圆柱体，直

6、剪试验为面积30cm、高基金项目：中国铁道科学研究院基金(2011YJ86)度2cm的土样，土样制成进行抽真空饱和，制备饱和作者简介：吕宾林(1976一)，男，山东日照人，工程师，硕士。土样。74铁道建筑2)三轴试验土样分别在50kPa，100kPa，200乎重合，轴向应变达到3％之后，剪切速率对于应力应kPa，300kPa围压下等向固结，固结完成以超孔压完全变曲线的影响开始体现，相同轴向应变下，随着剪切速消散为标准；直剪试验首先在预压仪中以50kPa，100率的增加，主应力差不断增大，达到破坏标准时，kPa，200kPa，300kPa垂直压力固结1d，之后将试样0．10％／min的

7、主应力差比0．0l％／min小1／3左右；放入直剪仪，剪切试样上下面均放置不排水板，加相应当固结压力为100kPa时，剪切速率对应力应变曲线的垂直压力。的影响就比较明显，初始阶段未出现曲线重合现象，随3)三轴试验分别在轴向应变速率0．叭％／min，着速率的增加，主应力差不断增大，达到破坏时，0．05％／min，0．10％／min下进行不排水剪切；直剪试0．10％／min的主应力差比0．01％／min小l／3左右。验分别在速率0．001mm／min，0．01