土力学三轴试验.doc

三轴试验中土的剪切性状分析 摘 要：按剪切前的固结状态和剪切时的排水条件分为三种：不固结不排水剪，固结不排水剪，固结排水抗剪。文中将讨论正常固结饱和黏性土在剪切时将具有不同的强度特性。 关键词：不固结不排水抗剪强度，固结不排水抗剪强度，固结排水抗剪强度 作者简介： Triaxial shear Characters of Middle-earth LI Jia-chun （shanghai University，department of civil engineering Abstract: Consolidation by the state before shear and shear when the drainage is divided into three types: non-consolidated undrained shear, consolidation undrained shear, consolidated drained shear. This article will discuss the normally consolidated saturated clay in the shear strength will have different characteristics. Key words: non-consolidated undrained shear, consolidation undrained shear, consolidated drained shear.  0 引 言 广义黏性土包括粉土，黏性土。黏性土的抗剪强度远比无粘性土复杂。要准确掌握原状土的强度特性，也就非常困难。对土的强度研究，大多数用均匀的重塑土。原状土和重塑土之间在结构上和应力历史存在重大差异，且原状土的取样扰动对其实际强度也有较大影响。按剪切前的固结状态和剪切时的排水条件分为三种：不固结不排水剪，固结不排水剪，固结排水抗剪。下面将讨论正常固结饱和黏性土在剪切时将具有不同的强度特性。 1 三轴试验 饱和黏性土的抗剪强度试验有总应力法和有效应力法之分;相应的强度参数有总应力参数和有效应力参数之别。由于直剪试验不能量测土样内的孔隙水应力,不能从定量上知道土样的排水固结的程度。所以只能根据控制试验速度来求得不同的强度参数,规定了以下三种不同的试验方法: 　　快剪:在士样上下面上加一层塑料薄膜防止孔隙水排出,在竖荷载施加后立即（3~5分钟）进行剪切直至破坏; 　　固结快剪:先让土样在竖荷载下充分排水固结（通常恒压24小时）,然后快速地将土样剪坏; 　　慢剪:土样在竖向荷载下充分排水固结,然后缓慢（约40分钟或更长时间）地施加剪应力直至破坏。 　　以上三种试验,可以得到不同的强度参数,实际应用时要根据工程和土层的具体情况选用试验方法及其强度参数。例如在深厚的高塑性黏土地基上,建筑物施工速度很快,预计动土层在施工期排水固结程度很小,就应当采用快剪的参数来分析地基的稳定性;又如施工期很长,预计土层能够充分排水固结,但竣工后可能有瞬时荷载,在这种情况下可以用固结快剪的参数。（）1所示，图中三个实线半圆A、B、C分别表示三个试件在不同的作用下破坏时的总应力圆，虚线是有效应力圆。试验结果表明，虽然三个试件的周围压力不同，但破坏时的主应力差相等，在-图上表现出三个总应力圆直径相同，因而破坏包线是一条水平线，即 ???????????????? ??????????????????????????????????????????? 式中? ——不排水内摩擦角，度； ? ——不排水抗剪强度，kPa 在试验中如果分别量测试样破坏时的孔隙水压力，试验结果可以用有效应力整理，结果表明，三个试件只能得到同一个有效应力圆，并且有效应力圆的直径与三个总应力圆直径相等，即 ???????? 这是由于在不排水条件下，试样在试验过程中含水量不变，体积不变，饱和粘性土的孔隙压力系数＝1，改变周围压力增量只能引起孔隙水压力的变化，并不会改变试样中的有效应力，各试件在剪切前的有效应力相等，因此抗剪强度不变。如果在较高的剪前固结压力下进行不固结不排水试验，就会得出较大的不排水抗剪强度。 由于一组试件试验的结果，有效应力圆是同一个，因而就不能得到有效应力破坏包线和、值，所以这种试验一般只用于测定饱和土的不排水强度。 不固结不排水试验的“不固结”是在三轴压力室压力下不再固结，而保持试样原来的有效应力不变，如果饱和粘性土从未固结过，将是一种泥浆状土，抗剪强度也必然等于零。一般从天然土层中取出的试样，相当于在某一压力下已经固结，总具有一定天然强度。天然土层的有效固结压力是随深度变化的，所以不排水抗剪强度也随深度变化，均