土体抗剪强度试验影响因素综合研究

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1、土体抗剪强度试验影响因素综合研究　　摘要：在建筑工程中，土体的抗剪强度是一个很重要的参数，它是评价建筑地基稳定性及承载力等土的主要力学性质指标。因此，在实际中，土体抗剪强度试验的准确与否就显得十分重要了。本文就土体抗剪强度试验影响因素进行了综合分析，希望对改进土体抗剪强度试验，提高试验结果的准确性提供帮助。关键词：土抗剪强度；直剪试验；影响因素；塑性指数土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的能力，其数值等于土体产生剪切破坏时滑动面上的剪应力。它是评价建筑地基稳定性及承载力等土的主要力学性质指标。在工程建设实践中，道路的边坡、路基、土石坝、建筑物的地基等丧失稳定性的例子是很多的。为了保证土木工程建

2、设中建（构）筑物的安全和稳定，就必须详细研究土的抗剪强度。影响土体抗剪强度的因素较多，下面就土体抗剪强度试验影响因素进行了综合分析，希望对改进土体抗剪强度试验，提高试验结果的准确性提供帮助。1密度、含水量与抗剪强度的关系1.1土的天然含水量与抗剪强度的关系8对天然含水率较高的黏性土而言，它的抗剪强度就比较低。对不同岩性相同含水量土样来说，其抗剪强度还受容重，颗粒成份、组成等因素影响。因为黏性土含矿物质较高，一般在15%～25%，甚至更高，黏土矿物含量越高吸附水的能力就越强。当含水量增大时，土的和C值将随之降低，从而使抗剪强度降低。但当含水量降低时，土的结构联结增强，从而有助于黏聚力C和内摩擦

3、角U的提高。对沙土来说抗剪强度一般也随含水量增加而降低。图1是粉质沙土的内摩擦角与含水率的关系图。图1粉质沙土的内摩擦角与含水率X的关系曲线图由此可见，干沙的内摩擦角最大，含水率增大到接近最大分子水容度时，值最小，当含水率达到毛细管水容度时，再度增大。继续增大含水率则将导致内摩擦角值的降低。1.2土的密度（容重）与抗剪强度的关系在天然含水率ω相同情况下，密度越大，其干密度也就越大，则空隙比越小，凝聚力C值相应增大，内摩擦角值相应降低，抗剪强度也就越大。对非黏性土来说土的粒间联结极弱，C≈0，故在一般情况下，其抗剪强度由土粒之间的内摩擦角构成。主要取决于土的密度，密度越高，值愈大，反之则小，一

4、般变化在26°～40°之间。8综上所述，含水量是直接影响抗剪强度大小的重要因素，因而测定实验前的密度，含水量可以了解试样的均匀性。如果需要时可测试验后剪切破坏面上的剪后含水量和固结后的密度，按其变化规律，来判断试验成果的正确性。2土的物质成分、结构、构造特征及塑性指数对抗剪强度的影响2.1土的物质成分（1）对黏性塑土来说，当天然含水量相同情况下，黏粒含量愈高，其内聚力C愈大，内摩擦角值则相应降低。又因黏粒含量一般与性指数Ip成正比关系，所以黏粒含量越低，其塑性指数Ip也越小，内摩擦角则会相应增大。（2）对沙性土来说，矿物成分对其内摩擦角的影响，主要通过矿物的形状而起作用。石英、长石等棱角状或

5、浑圆状矿物含量高的沙土其值通常比云母、绿泥石、滑石等片状矿物含量高的沙土内摩擦角要高。但矿物成分对粒径大的颗粒间内摩擦角影响显著，而这种影响随着颗粒的变小而逐渐减小，在小于0.1mm的粒组，这种影响就很难察觉到了。就颗粒级配来说，级配愈好的沙土比级配不良的沙土大。2.2土的结构特征8（1）对于黏性土来说，一般情况下，土的分散度高，亲水性就强，土粒间黏聚力小，内摩擦角小，致使其抗剪强度就低。黏性土颗粒表面均为结合水膜包围，颗粒不能直接接触，故颗粒表面特征对土的抗剪强度基本不起作用。提高黏性土的密度，可使土粒间的接触增多，从而联结增强，摩擦阻力增大。因此，固结程度不同的土抗剪强度有明显的差异。（

6、2）对无黏性土来说，其内摩擦角不仅与分散度有关，而且与颗粒形状和表面特征有关。颗粒表面粗糙能够提高土的内摩擦角，光滑则使之降低。无黏性土的抗剪强度主要受其结构特征所控制。至于矿物成分只有在其被剪断时才对抗剪强度产生影响，一般情况下，它是通过颗粒的形状和表面特征来起作用的。2.3土的构造特征土中结构面存在导致其抗剪强度的各向异性。如水平层状的黏性土，沿水平方向的抗剪能力一般低于沿垂直方向的抗剪力。此外，结构面的粗糙程度和连续性以及颗粒的定向排列等对土的抗剪性能产生影响。3剪切速率、垂直压力及其它因素对直剪试验的影响3.1剪切速率所谓剪切速率通常是指单位时间内剪变形的增量。根据剪切速率，常将剪切

7、过程区分为快剪和慢剪2种。同一种土，虽然决定其抗剪性能的物质基础（成分、结构和构造特征）是相同的，但由于剪切时剪切速度不同，排水程度不同，土的抗剪能力仍有明显的差别。一般情况下，快剪时土的抗剪强度最低，慢剪时最高，固结快剪居中。8快剪时，黏性土的孔隙度和含水率不发生变化，土中将产生附力加孔隙水压力，使有效正应力降低，故抗剪强度则低。另一方面，剪切速率愈快，黏滞阻力愈大，强度也愈大，反之亦然。故土工规程中规定快