土的强度参数.pdf

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1、对土的强度参数C、φ值的认识和探讨123李保恒，李维昌，张炜（1.邯郸市安达岩土工程有限公司邯郸市056001；2.河北冶建勘察设计有限公司邯郸市0560033.河北省地勘局第一地质大队邯郸市056001）摘要：通过对土的抗剪强度公式的回顾和对强度参数C、φ值的分析，得出测试理论、测试方法、测试仪器、测试结果等具有多样性，选取C、φ值时，要注意理论、方法、仪器及结果的配套，不要盲目崇拜某种理论、方法、仪器和测试结果。关键词：土力学；C、φ值；参数；选择0前言地基承载力的确定、土压力的计算以及边坡稳定性评价都涉及到

2、C、φ值两个参数，论证上述岩土工程时，C、φ值的选取往往是一个焦点问题，合理地选取C、φ值，需要岩土工程师对岩土的工程性质有深刻的洞察力。0在土力学教科书中，地下水位以下饱和的粘性土的不固结不排水剪的φ值应该为0。然而，笔者见到某获工程勘察二等奖的高层大厦岩土工程实录中，地下水位以下的粘性土的不固结不排水剪的φ值00为8～40。此现象引起了笔者的关注，笔者留意了一些勘察报告，具有一定的普遍性。孰对孰错是值得讨论的。下面是笔者学习的一些粗浅认识和体会，不当之处请大家批评指正，共同交流提高。1对土的强度参数C、φ值的

3、认识1.1.1抗剪强度公式回顾土是一种摩擦材料，在生产实践中，常用C、φ值这两个参数来描述岩土的抗剪强度，其数学表达式是：τf=C+σtanΦ（1）式中：τf为抗剪强度，tanΦ为摩擦系数项，用内摩擦角的正切表示。σ为作用在摩擦界面上的法向压应力。C表示法向压应力为0时的颗粒之间的连结力。式（1）是在库仑于1776年通过砂土的剪切试验得到的τf=σtanΦ基础之上，又进一步将τf=σtanΦ这种关系推广到粘性土中得到的。随着科学实践的发展，人们对土的工程性质认识的深入，对土的抗剪强度的认识也越来越深刻，对强度公式

4、及C、φ值也有了新的认识。简述如下：1.兰姆（Lambe,T.W）的粘聚力和摩擦强度不同时发挥的抗剪强度理论，他将粘性土的抗剪强度τf分成三个基本分量：即粘聚力、剪胀和摩擦。他认为：粘聚力在极小的应变下发挥最大，应变稍高一些，就不产生粘聚力，剪胀由零增加到最高，然后随着颗粒的咬合作用的丧失而逐渐消失。当应力～应变曲线趋于水平时，粘聚力和剪胀对强度影响就不再是主要因素，而其主要因素的则是摩擦。2.太沙基（Terzaghi）有效应力抗剪强度理论即：///τf=C+σtanΦ（2）///式中C和Φ称为有效应力强度参数，

5、σ为剪破面上的法向有效应力。在太沙基理论基础之上，20世纪30年代伏斯列夫（Hvorslev）提出真强度参数理论。其抗剪强度2009年增刊第2期工程勘察GeotechnicalInvestigation&Surveying13的数学表达式与式（1）基本相同，C、φ值虽然在物理意义上相同，但是C、φ值随试验方法的差别而有所差异。3.毕肖普（Bishop）和弗雷德伦德（Fredlund）的非饱和土强度理论世界是物质的世界，是对立统一的世界。太沙基（Terzaghi）有效应力抗剪强度理论解释了土中的水对饱和粘性土的抗剪

6、强度起到了降低的作用。毕肖普（Bishop）和弗雷德伦德（Fredlund）的非饱和土强度理论同样运用有效应力原理解释了非粘性土在非饱和状态下（气、水、固体颗粒三相体）即基质吸力、气体对非饱和粘性土的抗剪强度起了提高的作用。其数学表达式为:////τf=C+（σ-μa）tanΦ+(μa-μw)tanΦ(3)/式(3)中C为有效粘聚力，（σ-μa）为外荷载///引起的有效应力，Φ为第一有效摩擦角，(μa-μw)为内部有效应力，Φ为第二有效摩擦角。同样，C、φ值在数量上随试验方法的差别而有所差异。通过上述抗剪强度公式

7、回顾可知，描述土的抗剪强度的公式不是唯一的，而是多种多样的；同时，伏斯列夫（Hvorslev）提出真强度参数理论可知，C、φ值不是一个确定的值，而是一个随土的孔隙比和含水量而变化的量。用唯一的抗剪强度公式，描述千变万化的土的强度，其准确性就可想而知了。1.1.2土的抗剪强度试验不同的抗剪试验方法测得的C、φ值是不同的，由于抗剪试验的方法众多，限于篇幅，在此不一一叙述，笔者转引黄绍铭和高大钊主编的《软土地基与地下工程》（第二版）参考文献1中的结果说明此问题。该文献为说明不同试验方法对C、φ值的影响，曾对淤泥质粘土进

8、行了不同抗剪试验方法的对比试验，其结果详见下表：不同抗剪试验方法的对比表10试验方法C（Kpa）φ（）十字板剪切试验23.0无侧限抗剪强度16.0直剪快剪21.47.4三轴不固结不排水剪12.0直剪固结快剪6.918.2直剪慢剪21.027.0三轴有效剪11.019.0三轴固结不排水剪13.018.0上表中是各种抗剪试验得到的C、φ值，如果要进行确定地基承载力、土压力的计