土的抗剪强度的再认识

高 战 锁

(山西大同市勘察测绘院，山西 大同 037006)

土的抗剪强度的再认识

高 战 锁

(山西大同市勘察测绘院，山西 大同 037006)

对土的各项物理力学指标进行了阐述，通过对土样数据的整体分析与验算，研究了不同土体的固结快剪、直接快剪、三轴剪的粘聚力和内摩擦角与含水量的相关关系，并根据所建立的回归方程，得出了土的c，ψ值。

粘土，含水量，抗剪强度，关系

1 概述

在我们实际勘察工作中，经常需要根据工程的特点，重要性，所处场地地质环境来确定土的抗剪强度。由于有些土层不规律，取样器的不规格，司钻人员的疏忽，常会发生土的质量难以达到Ⅰ级,有的甚至把从岩心管取出的岩心直接放入样筒，冒充Ⅰ级土样送入试验室进行试验。这样，所取得的原始数据已经发生了较大的出入，很难用来定量分析。如果把较易测得的含水量w，含水比dw，土的液限WL指标与土的抗剪强度建立起相关关系，则我们对实验结果就会有一个分析比较,从而能有比较的利用可信数据。最近，我翻阅了武汉市勘察测绘设计研究院刘连喜，廖建生编著《利用土的物理力学指标确定土的抗剪强度》一书，作者根据武汉地区32项工程勘察资料，2 026组土的含水比dw与土的粘聚力c以及土的含水量w与土的内摩擦角的对比实验结果。其中包括含水比和含水量与固结快剪切的粘聚力和内摩擦角对比实验838组；含水比和含水量与直快剪切的粘聚力和内摩擦角对比实验711组；含水比和含水量与三轴不排水不固结剪切的粘聚力和内摩擦角对比实验477组。经过统计分析，分别建立了淤泥，淤泥质软土，一般粘性土，老粘性土的固结快剪，直接快剪，三轴剪的粘聚力和内摩擦角与含水比和含水量的相关关系，并给出了土的粘聚力和内摩擦角值。

我把近几年来收集的数据通过整理分析，对作者所建立的相关关系式进行验证比较，试图建立起适合大同地区土的含水量w，土的液限WL，土的抗剪强度指标的相关关系式。

在我们的实际工作中，经常接触到的是对一般粘性土，老粘性土的直接快剪，主要针对的是二，三级岩土工程勘察，或是按GB 50007-2011建筑地基基础设计规范所划定的二，三级建筑物。实验结果用于评价施工期间土体的短期稳定性。固结快剪，三轴剪的实验结果用于评价土体长期稳定性，如计算斜坡的稳定性，挡土墙的土压力等。它们的粘聚力和内摩擦角与含水比和含水量的相关关系，以及土的粘聚力和内摩擦角值我们也罗列下来，以供将来使用时参考。

2 含水比，含水量—直快c，ψ的相关关系

2.1 淤泥，淤泥质土，一般粘性土

c=322.364-156.145tg(dw×100)。
r=-0.91，n=214。
ψ=85.243-29.599tg(w×10)。

一般粘性土：

r=-0.70，n=181。

2.2 老粘性土

c=321.95-142.549tg(dw×100)。
r=-0.72，n=107。
ψ=148.884-55.012tg(w×10)。

地基处理方案经济比较见表2。

表2 地基处理方案经济比较表

综上所述，预制钢筋混凝土桩和碎石桩在技术上都能满足工程要求，在经济上预制钢筋混凝土桩更经济。因此本方案推荐预制钢筋混凝土桩。

4 结语

地基处理技术的深层次探讨对地基处理方案的优化起着重要作用，并且对工程安全、工程质量、工程寿命、环境保护与劳动保护等方面都有重要意义。在未来的地基处理上，由于会采用更多的机械设备和先进技术，在加快工程进度的同时也必将减少劳动力的损失和对环境的破坏。由于地基在工程建设中所占有的重要程度决定着工程的安全以及进度，所以，未来的地基处理中的人工处理也必将被机械化取而代之，相信未来的地基处理将更具有便捷性、环保性和安全性。

r=-0.69，n=209。

3 含水比，含水量—固快c，ψ的相关关系

3.1 淤泥，淤泥质土，一般粘性土

c=296.319-140.047tg(dw×100)。
r=-0.87，n=231。
ψ=146.438-48.584tg(w×10)。

淤泥、淤泥质土：

r=-0.74，n=133。
ψ=151.269-53.952tg(w×10)。

一般粘性土：

r=-0.76,n=171。

3.2 老粘性土

c=495.272-231.692tg(dw×100)。
r=-0.74,n=115。
ψ=170.761-55.012tg(w×10)。
r=-0.69,n=209。

4 含水比，含水量—三轴剪c，ψ的相关关系

4.1 淤泥，淤泥质土，一般粘性土

c=360.901-171.814tg(dw×100)。
r=-0.75,n=134。
ψ=118.427-42.012tg(w×10)。

一般粘性土：

r=-0.69,n=124。

4.2 老粘性土

c=549.336-142.549tg(dw×100)。
r=-0.81，n=96。
ψ=154.212-59.488tg(w×10)。
r=-0.70，n=123。

5 根据建立的回归方程，可给出土的c,ψ值

表1 一般粘性土c值 kPa

表2 淤泥，淤泥质土c值 kPa

表3 一般粘性土ψ值 (°)

一般粘性土，淤泥，淤泥质土，老粘性土的c值、ψ值见表1～表6。

表4 淤泥，淤泥质土ψ值 (°)

表5 老粘性土c值 kPa

表6 老粘性土ψ值 (°)

δ=σr/fm；σr=σf(1-r2)。

其中，c为粘聚力；ψ为内摩擦角；r为相关系数，对非相关型，r=0；δ为岩土参数的变异系数；σr为剩余标准差；fm为岩土参数平均值。

同一土层n组dw,从表1，表5查得的n个粘聚力c值，可按下式计算c的标准值：

c=ψc·cm。

其中,cm为同一土层n组的dw,从表查得的粘聚力的平均值；ψc为粘聚力统计修正系数,应按下式计算：

ψc=1-(1.704/n1/2+4.678/n2)δc。

其中，n为查表得到c,ψ值的数据组数，n不应少于6组；δc为粘聚力的变异系数。内摩擦角的标准值也采用上述同样方法计算。

6 验证与结论

在实际工作中，我们从大同地区建筑施工工地选择了25个数据，根据形成的地质环境，判定其为一般粘性土。参照一般粘性土c值(见表1),一般粘性土ψ值(见表3),实验方法采用直接快剪。25个数据共分成四组，分别计算其平均值。经验算可靠性指数为30.5～36.3，相关系数误差为0.024～0.048，学生分布t为13.3～36.2。证明在不同地区，成因类型相同的同类土，可以应用上述公式计算和检验土的c,ψ值。证明文中建立的经验方程是可靠的，基本可以应用于工程实践，并且在土试样常规化验结果中，我们也有了初估土的c,ψ值的依据。

[1] 刘连喜，廖建生.武汉地区岩土工程勘察实用技术研究[Z].1998.

[2] 《工程地质手册》编写组.工程地质手册[M].第4版.北京：中国建筑工业出版社，2007.

[3] 林宗元.岩土工程试验监测手册[M].北京：中国建筑工业出版社，1994.

[4] 陈希哲.土力学地基基础[M].第3版.北京：清华大学出版社，1998.

Abstract: The paper illustrates all kinds of physical dynamic indexes of soil, through the analysis and checking calculation for the soil sample data, researches the relevant relationship among the cohesive force of the consolidated quick shear of different soils, direct quick shear, and triaxial shear, internal frictions and water content, and concludes thecandψvalues of soil by referring to establishing the regression equation.

Keywords: clay, water content, shearing strength, relationship

Optimizationoffoundationtreatmentscheme

HANShu-ying

(TaiyuanMinglidaElectricPowerDesignLimitedCompany,Taiyuan030012,China)

By analysing the regional geology, environment and soil liquefaction characteristics surrounding the Dacun 110 kV transformer substation, and by means of method comparison and replacement method, precast reinforced concrete pile, crushed stone pile encryption methods such as liquefied soil, finally from the angel of economic comparison, select the optimal scheme.

foundation， gravel pile， prefabricated pile

Onrecognitionofsoilshearingstrength

GAOZhan-suo

(DatongSurveyandMappingInstituteofShanxi,Datong037006,China)

1009-6825(2014)33-0049-02

2014-08-17

高战锁(1970- )，男，工程师

TU411.8

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