工程实践中土体抗剪强度的确定.docx

工程实践中土体抗剪强度的确定摘要：关于土的强度理论与概念随着上的应力一应变关系和强度发挥度等新概念的提出不少人认为强度实质应该按强度与变形的统一理论来重新定义；目前强度取得的方法有多种含义不明互不联系。本文主要介绍了土的抗剪强度及其影响因素分析了土的抗剪强度指标的测定和选用方法。关键词：应力―应变关系变形抗剪强度1.概述土的抗剪强度是指一部分土体相对于另一部分土体滑动时的抵抗力实质上就是土体与土体之间的摩擦力。土的抗剪强度首先取决于土体本身的性质即土的组成、土的状态和土的结构这些性质又与土体形成的环境和应力历史等因素有关其次还决定于土体当前所受的应力状态。对于工程实践中土体抗剪强度的确定在十八世纪库伦公式就被用来确定土体的抗剪强度从而算出挡墙上的土压力。库伦公式虽然客观地表明土的抗剪强度由凝聚力部分和与法向压力成正比的摩擦力部分所组成但由于同一土的抗剪强度指标并不是常数而是随着环境的不同有很大的变化。因此为正确确定上体的抗剪强度带来很大困难。2.土体抗剪强度指标的确定2.1总应力法与有效应力法确定土体抗剪强度指标的方法有两种即有效应力法和总应力法前者是普遍适用的方法而后者只适用于确定粘性上体在施工期、地震期或土坝坝前水位降落期的抗剪强度。有效应力法要求确定土的有效强度指标c'、φ'和估算孔隙压力主要通过孔隙压力的变化来反映土体强度的变化。有效应力法概念清楚可以通过现场孔隙压力观测对估算值进行校核但是光凭估算的孔隙压力值是很难准确确定土体抗剪强度的。此外当采用有效应力法时往往要求用滑动面事先假定的极限平衡法计算土体的抗滑安全系数例如斜坡的安全系数但迄今还很少应用于地基承载力和上压力计算中。总应力法是把孔隙压力的影响包括在总强度指标Cu、φu和Ccu、φcu中前者用不排水（UU）试验测得而后者由固结不排水（CU）试验测得。饱和软粘上的φu=O因此它在施工期的强度往往用φ=0法确定。总应力法比较简单但不够严谨一般偏于保守。但不管是有效应力法还是总应力法的可靠性在很大程度上都取决于工程师的经验。2.2测定强度指标的仪器和方法Cu、φu和Ccu、φcu中宜分别用三轴UU试验和CU试验测定。如果在UU试验中测定孔隙压力从而测得破坏时的有效应力则同时可得到有效强度指标c'和φ'。不过当试样的饱和度大于约80%时应该用CU试验并测孔隙压力才能测得c'、φ'同时也可求得Ccu、φcu值。利用应力控制式直剪仪进行慢剪试验同样可测得c'、φ'值。但是直接快剪和固结快剪测得总强度指标并不一定可靠只有当试样的渗透系数小于10-9m/s时或试样在剪切过程中出现的孔隙压力小到可以忽略不计时直剪试验测得的总强度指标才有实用价值。2.3抗剪强度指标的选用按上述原则选定了确定土体抗剪强度的方法、试验仪器以及试验方法后并不意味着取得的试验成果已能准确反映土的抗剪强度指标值。因为在常规三轴试验中试样是在各向等压的条件下固结的作用在试样上的中主应力等于小主应力；在剪切过程中作用在试样上的侧向应力保持不变轴向压力不断增加。试样的这些受力条件与实际情况是不同的它们之间的各项差异所导致的强度指标值之间的差别随土类、密度、饱和度的不同而各异。我们必须掌握有关的研究成果才可大致估计出各项因素的影响值。天然土层既不均匀一致又非各向同性诸土样的强度指标值可能相差较大。因此如何根据这些成果为土体选取指标值又是一个难度较大而且十分重要的工作。解决这些难题的可行途径是先详细了解土层的变化情况；采取的土样的代表性取样方法以及试验规划的合理性试验条件与实际情况的差别以及由此引起的强度指标的差异。明确那几层土或几种土对工程是关键的土层然后以最有代表性的土样的指标为主体参考其它土样的试验结果选择出供设计用的指标值指标值中应留有一定余地。在进行上述工作时还可借助于统计分析方法和概率理论。例如采用小值平均法算术平均法、最小二乘法以及图解法等。图解法是把所有的抗剪强度试验资料绘在图中舍去其中过大过小的少量点子选取略小于平均值的强度包线。试验数量愈多土层愈均匀土样愈有代表性则选用值可高一点相反则应采用小值平均值或甚至采用更小值。但是过分多的试验特别是质量不高的试验是不必要的。3.小结确定土体抗剪强度的方法现在比以前有了较大改进共估算精度相应有了捉高。但是影响土体抗剪强度的因素太多例如土样的代表性土体的均匀性取样的质量试验方法和技巧试样受力和排水条件与现场情况之间的差别强度指标的选用孔隙压力的估算等而且各因素对土体强度的影响值又随土类和工程类别而异。因此要想根据试验室提供