浅析土工试验中的抗剪强度.doc

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1、浅析土工试验中的抗剪强度［摘要］土工试验即对土样进行密实度、天然结构、天然容重、自然湿度、抗剪强度、压缩系数、渗透系数、承载能力、稳定性等一系列的测试工作。而土的抗剪强度是一项重要的力学指标，对土工试验测得的抗剪强度进行分析具有非常重要的现实意义。下文通过对土工试验中直接剪切试验与三轴压缩试验所测得的抗剪强度进行对比与分析，指出三轴压缩试验结果更接近土的实际理论值,以供参考。［关键词］直接剪切试验三轴压缩试验抗剪强度［中图分类号］TU411.7［文献码］B［文章编号］1000-405X(2014)-4-205-20引言土的抗剪强度是土的重要力学性质指标之一，是指土体

2、在外力作用下抵抗剪切滑动的极限强度。是由土颗粒之间的内摩擦角©及由胶结物和束缚水膜的分子引力所产生的内聚力C两个参数组成。在计算承载力、评价地基稳定性以及计算扌当土墙的土的压力时，都要用到抗剪强度指标。偏高或偏低的估计土的抗剪强度，都会给工程带來破坏和浪费。因此，提供准确可靠的抗剪强度指标、合理地使用抗剪强度指标在工程上具有重耍意义。1土的抗剪强度室内土的抗剪强度通过剪切试验来确定。一般剪切试验可分为直接剪切试验和三轴压缩试验两大类。1.1直接剪切试验目前，直接剪切试验国内多采用应变控制式直剪仪。该仪器构造简单,操作方便，易于掌握。直接剪切试验是将试样置于一定的垂直

3、应力下，在水平方向上陆续向试样施加剪应力进行剪切。起始由于所加剪应力较小，试样发生较小的变形而处于弹性平衡状态，当剪应力达到某一限度时，土样由于变形过大而不能抵抗更大的剪切，这时土样开始破坏而达到塑性平衡状态，此破坏时的强度即为土的抗剪强度。以同样的方法求得不同垂直应力下的抗剪强度。以剪应力T为纵处标，垂直应力。为横处标，绘制T-0关系曲线。粘性土的抗剪强度直线在纵坐标上的截距即为土的粘聚力C,此直线的倾角为土的内摩擦角e；而松散砂土为一通过坐标原点的直线。可用库伦公式来表达,即:t二c+oxtge宜接剪切试验方法以剪切的速率与排水的不同主要分为三种即：直接快剪试验

4、、固结快剪试验和直接慢剪试验。下表是用三种方法对淤泥土测试得结果。以上3种试验方法其测得结果各异，尤其以e值差别较大。快剪法e值最小，慢剪法©值最大，固结快剪e值介于二者之间。具体采用哪一种方法要根据实际情况而定。快剪及固结剪适用于渗透系数小于10-6cm/s的细粒土。1.2三轴压缩试验三轴压缩试验是测定抗剪强度的一种方法。它通常用3〜4个圆柱形试样，分别在不同的恒定周I韦I压力下，施加轴向压力，进行剪切直至破坏,然后根据摩尔一库伦理论求得抗剪强度参数。它事先规定作用于试样上的最大主应力O1和最小主应力。3的方向，但不能确定剪切面的方向和位置。绘制摩尔破损应力圆包线

5、即该试样的抗剪强度曲线是利用各试样破坏时最大主应力01和最小主应力。3,在直角坐标上以T为纵坐标，在横坐标上以（01+03）/2为圆心，（01-03）/2为半径绘制摩尔破损应力圆。各个不同周围压力下的破损应力圆的公切线即为摩尔破损应力圆包线。摩尔破损应力圆包线与纵坐标的截距C即为试样的粘聚力，此摩尔破损应力圆包线与水平线的夹角“即为试样的内摩擦角。根据排水条件不同，三轴压缩试验有三种试验方法。同一种试样，采用三种不同的试验方法，试验结果所得到的抗剪强度指标C与©值都不相同，下面分别进行阐述：（1）不固结不排水剪试验（UU）是在整个试验过程中从施加周围压力和增加轴向压

6、力直到剪坏为止过程中均不允许试样排水。本试验可以测得总抗剪强度参数Cu、＜l）uo（2）固结不排水剪试验（CU）是使试样先在某一周围压力作用下排水固结，然后在保持不排水的情况下，增加轴向压力直至破坏。本试验可测得总抗剪强度参数ecu、eCU或有效抗剪强度参数c/、e/初始孔隙水压力系数B和破坏时孔隙水压力系数Af。（3）固结排水剪试验（CD）是使试样先在某一周围压力作用下排水固结，然后在允许试样充分排水的情况下增加轴向压力直至破坏。本试验可测得抗剪强度参数Cd、©d。2实例分析2.1两种试验方法测定结果的比较岩土工程勘察中通常耍求采用直接快剪的指标。这两种试验方法虽

7、然都是不固结不排水剪切，但是试验结果却存在较大的差异。在马来西亚丰盛港填海项目试验中，对淤泥质土进行了大量的直剪和三轴固结(不固结不排水)试验，两种试验方法的测试结果见下表。2.2两种试验方法的比较通过对大量试验结果的对比可知，对于淤泥质土，直接快剪试验较用三轴(uu)试验测得的抗剪强度和内摩擦角普遍偏大。这是由于直接快剪试验剪切面是固定的，而剪切面积随剪切位移的增加而减小，剪切力和剪应变分布都不均匀，且不能严格控制排水，部分水分从剪切盒缝隙排出，使得含水率较大的土样内摩擦角e值偏大。而三轴(uu)试验剪切-血是不固定的，剪切面是试样抗剪能力最弱的面，剪切力和剪