昔格達土的直剪試驗強度與三軸抗剪試驗強度對比分析

阮小龍 肖 青 降祥彬

(攀枝花學院土木與建筑工程學院，四川 攀枝花 617000)

昔格達土的直剪試驗強度與三軸抗剪試驗強度對比分析

阮小龍 肖 青 降祥彬

(攀枝花學院土木與建筑工程學院，四川 攀枝花 617000)

土的抗剪強度是指土抵抗外荷載作用而不破壞的能力，用抗剪強度指標（即內摩擦角和凝聚力）來表示。抗剪強度指標是確定地基土及邊坡土抗剪強度的關鍵指標，在地基與基礎設計及辦坡工程設計中至關重要。昔格達土分布廣泛于攀西地區，國內有一些關于研究昔格達土的力學性質研究的論文，但只對昔格達土進行了三軸剪切抗剪強度測試試驗[1][3][4][6]，本文對昔格達土分別利用直剪試驗與三軸試驗的結果進行抗剪強度對比分析與原因分析，分析結論對工程實踐具有重要指導意義。

昔格達土 抗剪強度 直剪試驗 三軸試驗

1 技術路線

采用昔格達土的最有含水率[1]，制備土樣。試驗為了保證含水率均勻，烘干土樣加水拌勻之后，要放入塑料袋中靜止24小時，方可進行按照最大干密度制樣。含水率相同的情況下，保證兩種試驗用土的密度相同且密實度一致。

本次試驗采用直剪試驗與三軸試驗，都采用固結快剪試驗。每個試驗制備同一含水率、同一壓實度的四個試樣。直剪試驗在四種不同的垂直壓力下，進行水平剪切，繪制出土的抗剪強度與垂直壓力的關系。三軸試驗在四種不同的圍壓下，進行軸向壓縮，繪制出土的剪應力與壓應力曲線。最后，根據庫侖定律分別得到土的抗剪強度指標內摩擦角φ及凝聚力c的數值。

2 試驗過程及數據處理

2.1直剪試驗

按照試驗方案制樣并通過直剪試驗，繪出抗剪強度-垂直壓力關系線，如圖5所示：

圖1 抗剪強度—垂直壓力關系線

通過圖 1可知，昔格達土的抗剪強度指標為：內摩擦角φ=17.30°，粘聚力c=46.16KPa。

2.2三軸試驗

按照試驗方案制樣并通過三軸試驗，在τ σ? 應力平面上繪制出應力圓，繪制抗剪強度包絡線，如圖8所示：

圖2 繪制抗剪強度包絡曲線圖

把直剪試驗與三軸試驗得到的昔格達土抗剪強度指標（內摩擦角及粘聚力）統計于表1。

表1 試驗結果對照表

從表1可以看出，三軸剪切試驗測得的內摩擦角φ及粘聚力c都比直剪試驗的試驗結果要大，摩擦角φ約大17.7%，粘聚力c約大54.3%。

3 結論與分析

（1）通過直剪試驗測得土的抗剪強度指標內摩擦角為 17.30°、粘聚力c為46.16KPa 。通過三軸剪切試驗測得土的抗剪強度指標內摩擦角為 20.37°、粘聚力c為71.23KPa 。可以看出，三軸剪切試驗測得的內摩擦角φ及粘聚力c都比直剪試驗的試驗結果要大，摩擦角φ約大17.7%，粘聚力c約大54.3%。

（2）原因分析：直剪試驗不能嚴格控制排水條件，不能測量試驗過程中試樣的孔隙水壓力；試驗中人為限定上下盒的接觸面為剪切面，而不是沿土樣最薄弱的面剪切破壞；剪切過程中剪切面上的剪應力分布不均勻，剪切面積隨剪切位移的增加而減小。三軸試驗能較嚴格控制試樣排水條件，從而可以測量試樣中的孔隙水壓力，以定量地獲得土中有效應力的變化情況，試樣中的應力分布比較均勻。

（3）直剪試驗操作簡便，故現實工程中多較多采用直剪試驗來測土的抗剪強度，可知現實工程中土的抗剪強度有富余。若充分發揮這部分強度，可以節約一部分工程造價，發揮經濟效益。直剪試驗不宜作為深入研究土的抗剪強度特征的手段。通過兩種試驗比較得出，昔格達土的三軸試驗結果較直剪試驗結果更能反應土體的實際受力情況，其試驗結果更加可靠、準確。對于精確度較高的巖土工程可以采用三軸試驗方法。

[1]阮小龍.高填方邊坡昔格達土改性及加筋機理研究[D].西華大學,2013.

[2]張世賢,黃雙華,彭雄志等.昔格達土加筋三七灰土物理力學性質試驗研究[J].鐵道建筑,2012,(4)∶105-108.DOI∶10.3969/j.issn.1003-1995.2012.04.030.

[3]阮小龍,黃雙華,羅強等.不同石灰配合比對昔格達土性能的影響試驗研究[J].西華大學學報（自然科學版）,2014,(1)∶99-103.DOI∶10.3969/j.issn.1673-159X.2014.01.023.

[4]張文舉.攀西地區昔格達土工程力學特性試驗研究[D].四川大學,2003.DOI∶10.7666/d.y485623.

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1007-6344（2015）03-0295-01