土的剪切试验方法及其强度指标的分析与选用

1 引言 土的抗剪强度指标是掐土的内摩擦角Φ和粘聚力C。Φ、C值是挡土墙设计土压力计算、地基承载力确定、土坡稳定性分析、地基稳定性计算。地基基础设计的重要参数。准确测定Φ、C值,最直接和有效的方法是做原状土的剪切试验来获得。由于取土技术条件等因素,对于无法取得原状上样的土类,应采用现场大型剪切试验;对于软塑状态的粘性土,可采用现场十字板剪切试验;对于取土质量较高的土样,可以选用原状上室内剪切试验确定[1]。室内剪切试验常用的仪器主要有直接剪切仪和三轴剪切仪两种。根据太沙基有效应力原理,土的抗剪强度是由…     

剪切加荷速率对抗剪强度的影响

直接剪切试验就是直接对试样进行剪切的试验,简称直剪试验,是测定土的抗剪强度的一种常用方法,分别在不同的垂直"压力"下,施加水平剪切力,测得试样破坏时的剪应力,然后根据库仑定律确定土的抗剪强度参数内摩擦角和粘聚力。通过试验来验证剪切加荷速率对抗剪强度的影响。     

基于剪切波速与含水率的抗剪强度测量方法*

抗剪强度是土的重要特性。根据剪切波速与抗剪强度关系提出了一种基于剪切波速与含水率的抗剪强度可实现野外长期现场测量的方法,并设计了实现该方法必要装置,对实验土样建立了剪切波速-含水率-抗剪强度模型,将模型与实测数据比较,证明该模型可以满足测量需求。     

固结煤矸石抗剪强度特征试验

依据现场大型剪切试验和室内直剪试验,研究了固结煤矸石的抗剪强度特性。试验剪应力-剪位移过程曲线表明,一定含水率条件下的固结煤矸石呈现明显的粘塑性体力学特性。以现场大型剪切试验煤矸石作为试样配料进行了室内直剪试验,分析了含水率和密实度对良好固结煤矸石试样剪应力-剪位移试验曲线以及抗剪强度参数的影响,在此基础上探讨了试样内煤及其它细颗粒的状态变化对固结煤矸石抗剪强度的弱化作用机理,最后对比分析了现场大型剪切试验抗剪强度参数值和室内直剪试验抗剪强度参数值的差异及其产生的主要原因。     

承重型横孔连锁混凝土砌块砌体的抗剪性能

为研究承重型横孔连锁混凝土砌块砌体的抗剪性能,采用3种块型的砌块制作了砌体抗剪试件.每种块型的砌块试件均以3种砂浆强度为变量.首先对试件进行了静力剪切加载试验,观察试验现象,记录剪切破坏荷载.然后分析了影响砌体抗剪强度的主要因素,并和其他混凝土砌块砌体抗剪强度的试验结果以及规范计算值进行了对比.最后提出了考虑有效黏结面积计算混凝土砌块砌体抗剪强度的方法.研究结果表明:承重型横孔连锁混凝土砌块砌体的剪切破坏均为砂浆与混凝土砌块接触面的黏结剪切破坏.计算砌体抗剪强度时,应采用砂浆与砌块接触面的有效黏结面积;在此基础上,提出了承重型横孔连锁混凝土砌块砌体抗剪强度的计算方法,该方法不但可以准确计算该砌块砌体的抗剪强度,而且可以计算其他类型混凝土砌块砌体基于黏结剪切破坏的抗剪强度.     

土的室内剪切试验及抗剪强度分析研究

土为众多固体颗粒所构成,土粒之间的连接强度相对于土粒自身强度而言,要小的多,当在剪应力的不断作用下,很多土体所出现的剪切破坏并非土粒自身的破坏,而是由于土粒之间发生了互相错动现象,导致土的某一部分沿着某一个面产生和剪切方向相同滑动。在日常生活中,很大一部分建筑地基受到破坏、自然或者人工滑动等,均是因土内自身剪切力比自身抗剪强度大所造成的,对此,研究土强度特性具有很现实的意义,下面文章结合某工程案例,就土的室内剪切试验及抗剪强度进行研究和分析。     

龙川县花岗岩浅表层抗剪强度试验对比研究

以广东龙川县花岗岩残积土层与全风化层为研究对象,采用现场便携式剪切和钻孔剪切原位试验,以及室内重塑样快剪试验,研究不同含水率条件下的抗剪强度。结果表明：花岗岩残积土层与全风化层的抗剪强度均随着含水率的增加而减小。残积土层现场原状样试验所得抗剪强度均高于室内重塑样,二者差异的主要因素为重塑样颗粒间不再具有较强的结构联接;全风化层原位试验所得内聚力大于室内试验,但两种试验内摩擦角近乎一致,造成原位与室内试验结果的差异不仅与重塑样较弱的结构联接有关,还由于剪切边界条件与应力状态不尽相同。花岗岩浅表层无论是残积土层还是全风化层,均具有较强的结构性,室内重塑样试验结果往往不能真实反映土体的抗剪强度,室内重塑土试验所得到的抗剪强度值偏低。     

驷马山滁河分洪道膨胀土现场大剪试验分析研究

文章采用现场大型剪切试验,分析研究了驷马山切岭段地区特有膨胀土土体的抗剪强度特性,为大型剪切仪的研制工作提供了经验。并在试坑中采集了环刀试样,进行了室内直剪试验,和现场大剪试验数据结果进行了对比分析,得出了该地区采用室内直剪结果的修正比率。     

结构性黄土抗拉抗剪的双曲线强度公式推导

为能全面考虑结构性黄土的抗拉抗剪特性.通过抗拉强度、单轴抗压强度和常规三轴剪切强度等三种试验,针对结构性黄土的应力路径和强度破坏线进行分析.基于全面而合理地描述结构性黄土强度的抗拉强度特性和抗剪强度特性的观点,建立一种能综合考虑抗拉特性和抗剪特性的结构性黄土双曲线强度理论公式,并通过一系列数学推导证明了双曲线强度公式的理论正确性.研究表明:新建立的结构性黄土双曲线强度理论公式能较为有效、合理地反应结构性黄土的抗拉、抗剪特性.     

加筋体与土体界面力学特性试验研究进展综述

加筋土中的土工合成材料可提高土体的抗剪强度,改善黏性土的黏聚力和渗透性,改良黄土和膨胀土的不良工程性质。分析了直剪、拉拔及三轴试验测试加筋土筋土界面力学特性的局限性:对直剪试验而言,土样的剪切面限定在上下剪切盒之间,而不是沿其最薄弱面剪切破坏;拉拔试验试样制作过程中土中加筋体不可避免发生凹凸变形;三轴试验在试样中分布几层加筋材料,尺寸效应十分明显。新型全球数字系统(global digital systems,GDS)界面剪切试验仪能够克服上述3种试验方法的不足,为研究筋土界面力学特性提供了有利工具。     

钢-土接触面位移与强度特性直剪试验

利用改进的直剪仪对不同密实度(40％、55％、70％、85％)的粗粒土与不锈钢毛坯板之间接触面进行直剪试验,研究粗粒土与钢板接触面之间的接触力学特性以及粗粒土相对密实度对其影响规律.结果表明:粗粒土与钢板之间的接触面在达到剪切破坏前,剪应力与剪切位移之间近似呈线性关系.接触面的抗剪强度及切向劲度系数均随着粗粒土相对密实...     

地聚物混凝土的抗剪性能研究

采用直剪试验研究了地聚物混凝土的抗剪性能. 设置16个试验工况，其中包含3个普通混凝土强度的对比工况. 试验结果表明，地聚物混凝土的抗剪强度随着混凝土强度和抗剪钢筋配筋率的增大均有显著提高，随着剪切面高度的增加而有所下降，剪切面宽度的改变对其影响较小. 该类地聚物混凝土的剪切裂缝发展模式和剪切破坏模式与普通混凝土一致，极限抗剪强度略高于普通混凝土. 试验值与Loov和Patnaik的理论值之比的平均值为1.21，该理论值较其他理论值更接近试验值.     

土工格栅加筋膨胀土抗剪特性及边坡稳定性分析

近年来关于膨胀土边坡的病害处治逐渐转向了柔性防护领域,其中在膨胀土中植入土工格栅就是典型的一种。取十天高速西略段膨胀土加入不同层土工格栅,进行室内剪切试验,研究加筋对膨胀土抗剪强度的影响;再结合现场试验,考察筋材对膨胀土边坡稳定性的影响,以此来探讨加筋膨胀土的抗剪作用机理。试验结果表明:加筋使得剪应力峰值、峰值区域、残余强度以及峰值出现所对应的位移均得到提高;加土工格栅可以有效抑制土样剪切带的发展及土体的双向变形,提高其延性,推迟塑性破坏的出现,改善土体的变形特征,导致破坏模式发生变化;加筋能有效增大土体的黏聚力,而内摩擦角变化不大;加土工格栅能减小坡体的位移变形,增大土体抗滑移强度,提高坡体的稳定性。     

一种新型土壤抗剪强度测量装置的研制

土的抗剪强度是岩土体一项重要的物理性能指标,测量土的抗剪强度对于滑坡隐患点的监测和预防具有重要意义。提出一种装置来实现现场测量土的抗剪强度,该装置由十字板、扭矩传感器、步进电机、单片机硬件电路等结构组成。对实验装置的搭建和单片机硬件电路作了详细介绍。取杭州地区的软黏土为研究对象,用该装置对土样在不同含水率和不同正应力的条件下进行了十字板剪切试验和直剪试验;并将所得数据的数据进行分析对比。试验结果表明,当土壤含水率较低时,随着含水率的增加,土壤抗剪强度先增大后减小;而土壤抗剪强度和对土壤施加的正应力是成正比关系的。     

结构接触面剪切特性及软硬化损伤模型

采用大型直剪仪进行了黏性土、砂土两种土样与混凝土接触面的直剪试验,研究了不同法向应力条件下,土与混凝土接触面上的应力、应变及破坏强度等特征.试验结果表明:对于黏性土与混凝土接触面的剪切加载,剪切过程表现出应变软化特性,残余应力水平趋于稳定状态;砂土与混凝土接触面的剪切过程主要表现为应变硬化,残余应力缓慢增长.针对土与结构接触面剪切特性,从损伤力学理论出发提出了考虑应变硬化和软化特性的结构接触面剪切损伤本构模型及模型参数确定的方法.该模型能充分反映土-结构接触面的应变软化和硬化特性,参数较少,方便实用.     

膨胀土强度指标的试验研究及变异性分析

文章以合肥市某工程的重塑膨胀土为研究对象,进行了大量的快剪试验及固结快剪试验,研究了膨胀土的强度指标与含水率的关系,并对这些强度指标进行了数理统计,分析了强度指标的变异性。研究结果表明:随着含水率的增加,膨胀土的剪切破坏方式由脆性破坏逐渐过渡到塑性破坏;强度指标随着含水率的增加而减小,两者之间的关系可以用线性公式或指数公式表示;固结快剪试验的强度指标大于快剪试验的相应值。对于快剪试验及固结快剪试验,黏聚力的变异性大于内摩擦角的变异性,黏聚力和内摩擦角间的相关系数在多数情况下为负值;强度参数的变异性及参数间的相关系数越大,抗剪强度的变异性也越大。     

顶管泥浆套与混凝土界面剪切力学特性试验研究

为研究顶管注浆后浆土混合体与管道两者之间的相互作用机制,本文共设计了6种不同的浆土配比,利用改进的直剪容器和大型加载剪切仪,对浆土混合体和混凝土接触面在单调荷载作用下的剪切力学特性进行了较系统的试验研究.研究结果表明：浆土混合体-混凝土界面的抗剪强度与试样中触变泥浆的含量呈指数变化形式;随着界面法向应力的增大,界面剪应力-剪切位移曲线由应变软化特性向应变硬化特性转变;触变泥浆在试样剪切过程中对接触界面的剪胀效应起到弱化作用;接触界面的黏聚力和摩擦角随试样中泥浆含量的增多分别呈线性减少和指数减小的变化趋势,得到了考虑泥浆含量的泥浆套-混凝土界面抗剪强度计算公式.     

固结作用粘土与重塑土剪切破坏特性实验研究

实验材料和配比对模型实验规律影响很大,配制合理的强度参数和选取准确的材料配比是至关重要的。利用直剪实验装置,研究固结条件下黏土与重塑土剪切破坏特性,得到不同材料和配比试样剪切破坏特征及对剪切强度参数的影响规律,确定合理的抗剪强度参数材料配比,为进一步研究模型实验规律提供科学依据。     

不同土工合成材料加筋土界面的静动力直剪特性

为研究不同加筋材料对筋-土界面在静力、动力作用下的剪切特性的影响, 采用大型直剪仪对土工编织布、土工无纺布、土工膜加筋的加筋土界面进行了一系列单调直剪试验、循环直剪试验和循环后单调直剪试验, 并将单调直剪试验与循环后单调直剪试验的结果进行对比分析. 结果表明：单调直剪试验中, 界面剪应力-剪切位移关系由于加筋筋材力学特性与结构特征不同, 呈现出较大差别, 其中筋材在较大竖向应力的剪切过程中容易发生变形; 在循环剪切过程中, 土工编织布、土工无纺布界面抗剪强度发生了软化现象, 而土工膜界面抗剪强度则发生了硬化现象.     

荆门压实弱膨胀土的排水抗剪强度

黏性土体的长期稳定性主要受排水抗剪强度控制.为深化对压实弱膨胀土峰值强度、完全软化强度、残余强度3种排水抗剪强度间量化关系的认知,以荆门弱膨胀土为研究对象,开展泥浆固结样的固结慢剪试验以获得完全软化强度,开展压实样的排水反复直接剪切试验以获得峰值强度与残余强度.在此基础上,获得了制样压实度、应力水平、剪切次数与剪切位移等因素对排水抗剪强度及剪切过程中体变行为的影响规律.结果表明:对于制样压实度95%的试样,峰值强度与完全软化强度的有效内摩擦角接近,约为20°;峰值强度有效黏聚力为18.4 k Pa,完全软化强度有效黏聚力为0;残余强度呈现出较强的非线性,可用Lade(2010)建议的幂函数形式抗剪强度公式描述.以上结果可为压实弱膨胀土长期稳定分析的抗剪强度参数选择提供参考.