昔格达土的直剪试验强度与三轴抗剪试验强度对比分析

阮小龙 肖 青 降祥彬

(攀枝花学院土木与建筑工程学院，四川 攀枝花 617000)

昔格达土的直剪试验强度与三轴抗剪试验强度对比分析

阮小龙 肖 青 降祥彬

(攀枝花学院土木与建筑工程学院，四川 攀枝花 617000)

土的抗剪强度是指土抵抗外荷载作用而不破坏的能力，用抗剪强度指标（即内摩擦角和凝聚力）来表示。抗剪强度指标是确定地基土及边坡土抗剪强度的关键指标，在地基与基础设计及办坡工程设计中至关重要。昔格达土分布广泛于攀西地区，国内有一些关于研究昔格达土的力学性质研究的论文，但只对昔格达土进行了三轴剪切抗剪强度测试试验[1][3][4][6]，本文对昔格达土分别利用直剪试验与三轴试验的结果进行抗剪强度对比分析与原因分析，分析结论对工程实践具有重要指导意义。

昔格达土 抗剪强度 直剪试验 三轴试验

1 技术路线

采用昔格达土的最有含水率[1]，制备土样。试验为了保证含水率均匀，烘干土样加水拌匀之后，要放入塑料袋中静止24小时，方可进行按照最大干密度制样。含水率相同的情况下，保证两种试验用土的密度相同且密实度一致。

本次试验采用直剪试验与三轴试验，都采用固结快剪试验。每个试验制备同一含水率、同一压实度的四个试样。直剪试验在四种不同的垂直压力下，进行水平剪切，绘制出土的抗剪强度与垂直压力的关系。三轴试验在四种不同的围压下，进行轴向压缩，绘制出土的剪应力与压应力曲线。最后，根据库仑定律分别得到土的抗剪强度指标内摩擦角φ及凝聚力c的数值。

2 试验过程及数据处理

2.1直剪试验

按照试验方案制样并通过直剪试验，绘出抗剪强度-垂直压力关系线，如图5所示：

图1 抗剪强度—垂直压力关系线

通过图 1可知，昔格达土的抗剪强度指标为：内摩擦角φ=17.30°，粘聚力c=46.16KPa。

2.2三轴试验

按照试验方案制样并通过三轴试验，在τ σ− 应力平面上绘制出应力圆，绘制抗剪强度包络线，如图8所示：

图2 绘制抗剪强度包络曲线图

把直剪试验与三轴试验得到的昔格达土抗剪强度指标（内摩擦角及粘聚力）统计于表1。

表1 试验结果对照表

从表1可以看出，三轴剪切试验测得的内摩擦角φ及粘聚力c都比直剪试验的试验结果要大，摩擦角φ约大17.7%，粘聚力c约大54.3%。

3 结论与分析

（1）通过直剪试验测得土的抗剪强度指标内摩擦角为 17.30°、粘聚力c为46.16KPa 。通过三轴剪切试验测得土的抗剪强度指标内摩擦角为 20.37°、粘聚力c为71.23KPa 。可以看出，三轴剪切试验测得的内摩擦角φ及粘聚力c都比直剪试验的试验结果要大，摩擦角φ约大17.7%，粘聚力c约大54.3%。

（2）原因分析：直剪试验不能严格控制排水条件，不能测量试验过程中试样的孔隙水压力；试验中人为限定上下盒的接触面为剪切面，而不是沿土样最薄弱的面剪切破坏；剪切过程中剪切面上的剪应力分布不均匀，剪切面积随剪切位移的增加而减小。三轴试验能较严格控制试样排水条件，从而可以测量试样中的孔隙水压力，以定量地获得土中有效应力的变化情况，试样中的应力分布比较均匀。

（3）直剪试验操作简便，故现实工程中多较多采用直剪试验来测土的抗剪强度，可知现实工程中土的抗剪强度有富余。若充分发挥这部分强度，可以节约一部分工程造价，发挥经济效益。直剪试验不宜作为深入研究土的抗剪强度特征的手段。通过两种试验比较得出，昔格达土的三轴试验结果较直剪试验结果更能反应土体的实际受力情况，其试验结果更加可靠、准确。对于精确度较高的岩土工程可以采用三轴试验方法。

[1]阮小龙.高填方边坡昔格达土改性及加筋机理研究[D].西华大学,2013.

[2]张世贤,黄双华,彭雄志等.昔格达土加筋三七灰土物理力学性质试验研究[J].铁道建筑,2012,(4)∶105-108.DOI∶10.3969/j.issn.1003-1995.2012.04.030.

[3]阮小龙,黄双华,罗强等.不同石灰配合比对昔格达土性能的影响试验研究[J].西华大学学报（自然科学版）,2014,(1)∶99-103.DOI∶10.3969/j.issn.1673-159X.2014.01.023.

[4]张文举.攀西地区昔格达土工程力学特性试验研究[D].四川大学,2003.DOI∶10.7666/d.y485623.

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B

1007-6344（2015）03-0295-01