关于岩土抗剪强度参数的几点探讨

2015-10-29叶安源

建材与装饰 2015年10期

关键词：土工土样抗剪

叶安源

（福州市建筑设计院　福建　福州　350000）

关于岩土抗剪强度参数的几点探讨

叶安源

（福州市建筑设计院福建福州350000）

为研究不同试验获取的岩土抗剪强度参数的影响，进行了饱和粘性土固结不排水三轴试验及直接剪切试验。试验成果表明固结不排水三轴试验所得的抗剪强度比直接剪切试验大一些。且随着压实度的增大，差值不断的增大。

岩土；设计；参数；试验

引言

我国目前正处于经济建设飞速发展阶段，土木工程也处于大建设时期，建设过程中遇到的问题也越来越复杂，对设计的提出要求也更高，设计参数的准确性就成了整个工程建设成败的首要因素。对于岩土工程来说，参数的获取主要依靠的是现场和室内试验，因此很多学者对一些常规土工试验展开了研究，如陈焕强就环刀法测定土密度试验进行技术改进与探讨[1]，潘广灿结合实践经验讨论了土工试验中的常见问题，并提出解决方法和建议[2]。安杰分别采用密度计法，移液管法试验，就其对悬液的搅动影响结果进行比较，提出了针对性的试验方法[3]。还有一些学者从土工试验与现场试验的对比及试验质量等方面进行了研究[4～6]。笔者也是从土工试验入手，分析所得的试验参数的准确性，并提出试验中应注意的事项。

1　抗剪强度指标试验的分析

抗剪强度是岩土工程设计中一项十分重要的指标，抗剪强度指标的获取方法有很多，包括了单轴试验、三轴试验、直接剪切试验、室外的十字板剪切试验等。目前，大部分工程项目的抗剪强度指标都是通过直接剪切试验获取的，直接剪切试验具有仪器设备便宜，试验操作简单，试验时程短等优点，试验成果可以满足部分现场地质条件简单的情况。但其剪切面固定，排水条件简单等缺点，往往无法满足一些复杂工程项目设计中对参数准确性提出的要求，如设计中需要了解土体受力工程中孔隙水压力的变化情况，采用直接剪切试验就无法满足。单轴试验由于试验过程中没有侧向的作用力，只适用于现场土体临空的状态。十字板剪切试验虽然具有对原有土体扰动少，仪器设备简单等优点，但其只适用于均质的饱和粘性土，无法测得一些地下水位以上非饱和硬粘土的抗剪强度指标。三轴试验是一种能近视模拟较多现场土体情况的试验，对能较好的控制排水，并测量试验中孔隙水压力的变化。随着计算机的发展，现在三轴试验仪器有了较大的改变，不再需要看表读数，大大的减少了人为因素的影响，且试验成果的精度有较高的保证。当然，传统的三轴试验过程中土样四周围压是相等的，与实际中土样受三维不同的压力有所差别，但其试验成果的精度已经能够满足大部分的工程需求，况且真三轴试验仪器价格昂贵，操作过程相对复杂，若要将其大范围的推广到工程试验过程中还是有一定的难度的。为说明直剪试验和三轴试验所得参数对设计的影响。本文选取了几组相同土样分别进行了直接剪切和三轴试验，并对试验成果进行了分析。

2　试验基本参数

土样取于闽清，为了对土体性质有一全面的了解，本文还进行了多项常规试验，获取了土样的各项基本参数如表1所示。

表1　试验土样的基本物理性质指标

为了使试验成果更具可比性，本文在制作土样时，进行了不同压实度下饱和粘性土固结直接剪切和固结不排水三轴试验，试验中土样的初始含水率取最优含水率17.2％，同时考虑了压实度的影响，将土样的压实度设定为80％、85％、90％、95％、100％五种，采用静压的方式来制备土样，饱和采用了传统的抽气饱和的方式。每种压实度在进行三轴试验的时，围压分别取为100kPa、200kPa、300kPa、400kPa。限于篇幅，这里仅给出了压实度为90％的应力应变曲线图。如图1和图2所示。

图1　三轴试验的应力应变曲线

图2　直接剪切试验

3　试验成果分析

从试验成果上来看，三轴试验中不论是何种压实度的试验，随着围压的增大，土体的抗剪强度也在不断的增大。同时在低压实度下，三轴试验中饱和粘性土并没有明显的峰值，按照应变为15％时所对应的应力值作为每次试验的强度值，通过摩尔应力圆的公切线得到同一压实度下的粘聚力和内摩擦角，如图3所示。直接剪切试验中随着竖向荷载的增大土体的抗剪强度也不断的增大（如图4）。

从图3中可以看出，土样压实度较小时，直接剪切试验的抗剪强度比相同围压下的固结排水试验三轴试验得的抗剪强度小一些，但相差不大。随着压实度的增大，三轴试验的强度始终比直接剪切试验得到的强度大，且差值不断增大。