土体强度-渗流-变形及稳定性对工程的影响

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1、土体强度渗流变形及稳定性对工程的影响摘要：土是人类工程活动中密不可分的实体对象，本文以土力学为基础，根据当前的研究现状，结合施工单位在项目施工技术管理中的实际应用和相关事例，分别对土的强度、渗流、变形和稳定性等特性进行研究，并详细阐述了这些因素对工程的作用机理及彼此间的相互关系。关键词：强度、渗流、变形、稳定性中图分类号：TG113文献标识码：A土是岩石风化的产物。岩石在自然环境中不断受到风化剥蚀的作用，分解成大小不均匀的颗粒物，这些颗粒物经过河流、冰川等不同形式的搬运后，开始慢慢形成沉淀物

2、，即是土，它具有散离性、多相性和自然变异性等特点，对人类的生存至关重要，而在人类的工程活动中，土体特性对其的作用也是第一位的。一.土体强度的影响土体强度可分为抗拉强度、抗压强度和抗剪强度，由于土本身特点导致其抗拉强度极弱，所以在生产中多研究利用土的抗压与抗剪性质。1•抗压强度的影响土的抗压强度在工程中主要表现为地基承载力，地基虽不是建筑物的组成部分，但它的好坏直接影响建筑物的寿命。一些学者研究发现建筑物因地基问题引起的破坏一般有两种可能：一种是由于建筑物在荷载作用下产生过大的沉降或沉降差致使建筑

3、物严重下沉，上部结构开裂、倾斜而失去价值；另一种是由于建筑物的荷载过大，超过了持力层所能承受荷载的能力。由此可见，土的抗压强度对工程的设计、预算以及施工都具有非常重要的意义。土体抗压强度与土体的类型、工程地质条件密切相关，一般取值可通过静载试验或固结、压缩试验获得。作为地基持力层的土多为第四季新生代沉积层，常见的土类别有粗、中、细、粉砂，粉土，粘性土，淤泥质土和淤泥等，其中以粗中砂及密实的粉土（e渗流对边坡工程的影响主要是：水的渗透会降低土质边坡的抗剪强度，对土层起到润滑作用，能够软化和泥化胶结

4、物；土体渗透时内部孔隙静水压力和孔隙动水压力随着渗透都会加大，土体容重增大，孔隙水压力随之增大，有效应力随之减小，造成剪应力增大；同时土体形成的渗流场与土体应力场之间相互耦合，水在渗流运动中，产生的动水压力会使岩土应力场发生变化，应力场变化会造成土体位移场改变，位移场的改变使得土体内部孔隙大小发生变化，由于多孔介质的渗透系数与其中的孔隙多少和大小分布密切相关，这就必然引起土体渗透系数的改变，两者相互影响、相互制约，对边坡稳定产生较大的影响。三.土体变形的影响土是与建筑实体直接接触的、也是众多工程

5、依托的对象，是一种具有多相性、散体性和自然变异性的材料，与其它材料有着本质的区别，土的变形特性与工程结构的稳定性息息相关。土的变形特性主要有以下几个方面：(1)非线性和非弹性，大部分坚硬的材料，如金属或混凝土在受到轴向拉压时,应力-应变曲线如图3.1(a)所示，初始阶段为直线，材料处于弹性变形状态，当应力达到某一临界值时，应力-应变关系明显地转为曲线，材料同时存在弹性变形和塑性变形，土体也有类似的特性，图3.1(b)为土的三轴试验得出的轴向应力与轴向应变的关系，与(a)不同的是，出事的直线段很短

6、，对于松砂和正常固结黏土，几乎没有直线段或弹性阶段，土体非线性变形特性比其他材料明细得多。(a)金属或混凝土(b)土体图3.1材料应力-应变关系曲线土体非线性的产生是因为除弹性变形外还出现不可恢复的塑性变形，如果加荷到某一应力后再卸荷，如图中oa为加载段，ab为卸荷段，卸荷后并不能与原线重合，这说明土体在各种应力状态下都有塑性变形，甚至在加荷载初始应力-应变关系接近直线的阶段，变形仍然包含弹性和塑性两部分。所以在实际工程中发生一些建筑物出现过多沉降，一方面是因为土的承载力不足，另一方面就是因为土

7、的弹性特性很弱，受力后往往发生不可回弹的变形。(2)塑性体积应变和剪胀性，土体受力后会有明显的塑性和体积变形，由于土样在经历各向同等压力作用后再卸除，从所得的曲线中可看出存在不可恢复的塑性体积应变，而且它往往比弹性体积应变更大，这一点与金属不同，金属被认为没有塑性体积变形的，它只体现形状改变。土在受压状态时，微观上颗粒是由错动的，压缩前，颗粒架空，有较大的孔隙，压缩后，有些颗粒挤入原来的孔隙中，颗粒错动,相对位置调整，颗粒间存在着剪切位移，荷载卸除后，不能再使它们架空，无法恢复原来的体积，便产生

8、较大的塑性体积变形。不仅压力会引起塑性体积变形，而且剪切也会引起塑性体积变形，所引起的体积收缩叫剪缩，体积膨胀则为剪胀，软土和砂土常表现为剪缩，紧密砂土、超固结黏土常表现为剪胀，通常土的缩胀统称为剪胀。(a)硬化(b)软化图3.2硬化和软化曲线(3)硬化和软化，如图3.2(a)应力随应变一直增加的现象称为硬化，软土和松砂表现为这种形态；应力达到某一峰值后转化为下降曲线，而应变一直在增加，这种形态称为软化性型，图3.2(b)o紧密砂和超压密黏土表现为这种形态。密砂受剪时，由于顺位排列紧密，一部分颗