饱和黏性土的抗剪强度

发布于：2022-09-23 13:29:23 来自：建筑结构/地基基础 [复制转发]

饱和黏性土的抗剪强度与土的固结程度密切相关。在确定饱和黏性土的抗剪强度时，要考虑土的实际固结程度。试验表明，土的固结程度与土中孔隙水的排水条件有关。根据实际工程地基的排水条件， 三轴压缩试验 中有不排水剪、固结不排水剪和固结排水剪，分别对应于直接剪切试验中的快剪、固结快剪和慢剪。

（1）不固结不排水剪UU

简称不排水剪。饱和粘性土的不排水抗剪强度试验结果如图所示。图中三个实线半圆A、B、C分别表示三个试件在不同围压σ₃作用下剪破时的总应力圆，虚线表示有效应力圆。试验结果表明，由于不固结不排水，试验过程中试样的含水量、体积始终不变，孔隙水压力随着σ₃等量增加，而不改变试样的有效应力σ＇。因此，三个具有不同围压σ₃的试样破坏时的主应力差相同，亦即三个总应力圆直径相等，于是强度包线就为一条水平线，即：

↑饱和粘性土的不排水剪试验结果

另外，三个试样只能得到一个有效应力圆，并且它的直径与三个总应力圆的直径相等。所以，不固结不排水剪试验，不能得到有效应力强度包线，当然也就得不到有效抗剪强度指标c＇、φ＇。一般它只用来测定饱和土的不排水剪强度。

（2）固结不排水剪CU

饱和粘性土固结不排水剪试验时，试样在周围压力σ₃作用下充分排水固结稳定。此时试样中超孔隙水压力（孔隙水压力增量）为零，然后在不排水条件下逐渐施加轴向压力直至剪切破坏。饱和粘性土固结不排水抗剪强度在一定程度上受应力历史的影响，因此，在研究粘性土的固结不排水强度时，要区分试样是正常固结还是超固超。

下图为正常固结的饱和粘性土的CU试验结果。由下图可知，正常固结的饱和粘性土的总应力强度包线通过坐标原点，这说明未受任何固结压力的土（如泥浆状土）不具有抗剪强度。由于正常固结饱和粘性土试验时产生剪缩现象，故剪切破坏时试样中的孔隙水压力为正值。因此如果试验中量测了孔隙水压力，则可画出有效应力圆，有效应力圆的直径同总应力圆的直径相等，但位置不同，有效应力圆在总应力圆的左边，两者之间的距离为u_f（剪切破坏时的孔隙水压力），有效应力强度包线也通过坐标原点（图中虚线）。

↑正常固结饱和粘性土固结不排水剪切试验结果

对于超固结土，其总应力破坏包线，要高于正常固结土的强度包线，是一条略平缓的曲线如图所示。

实用上可将该折线近似取为过原点的直线，总应力强度指标为c_cu、φ_cu，于是固结不排水的总应力抗剪强度包线可表示为：

若量测孔隙水压力，则试验结果也可用有效应力表达。由于正常固结土(包括弱超固结土)剪切破坏时孔隙水压力为正值，而强超固结土剪切破坏时孔隙水压力为负值，所以前者的有效应力圆位于总应力圆的左侧，后者的有效应力圆位于总应力圆的右侧。有效应力抗剪强度包线为一条不通过原点的微弯曲线，同样，在一定应力范围内，也可以近似以直线代替与正常固结的有效应力强度包线共同形成一条直线，如图所示。

↑超固结饱和粘性土固结不排水剪切试验结果

有效应力抗剪强度包线可表示为：

（3）固结排水抗剪CD

简称排水剪。固结排水剪试验允许试样自始至终充分排水，孔隙水压力始终为零，总应力最后全部转化为有效应力，总应力圆就是有效应力圆，总应力强度包线就是有效应力强度包线。饱和粘性土的固结排水强度变化趋势与固结不排水强度相似，正常固结土的强度包线也是通过坐标原点的直线，如下图（a）所示；超固结土的强度包线为微弯曲线，也可近似用直线代替，如下图（b）所示。