单 斌 方 磊
宁夏回族自治区水文环境地质勘察院 ,宁夏 银川 750011
摘要:文章通过对比快剪试验和而三轴剪切实验(UU)的实验条件,三轴剪切实验(UU)相比快剪试验获得的土体内摩擦角φ,粘聚力C更能接近土体的真实值。通过与相同土层直剪实验结果进行对比,对两种实验结果的粘聚力(C)和内摩擦角(φ)进行系统分析,以期获得更科学的C和φ数值。
关键字:直剪试验;三轴剪切实验(UU);粘聚力;内摩擦角
在岩土工程勘查施工中,采取原状样常用直剪试验来确定土体的内摩擦角φ,粘聚力C、液塑限等值。直剪试验周期短成本低廉是岩土工程勘查施工中采取原状样的常用实验,直剪实验为在试样施加垂向力后3-5分钟内剪破,试样得到抗剪强度称为快剪强度。三轴剪切试验(UU)是试样在不排水条件下围压增加一个增量,后在不允许水进出的条件下逐渐施加轴向力至使试样破坏测得试样的抗剪强度。
本次研究在银川市冲湖积平原工程地质区内取100组试样进行三轴剪切实验进行(UU),也是银川市区内首次大量区域取样三轴剪切试验,服务银川市的城市规划与工程建设。现对银川地区全新统灵武组(Qhl,地表以浅30m)地层土体进行对比分析如下:
第四系全新统灵武组,分布在地表以浅30m,根据岩性的不同分为粉土和粉质粘土进行对比分析。
1)灵武组粉土对比分析
黏聚力(C):根据7组试验数据对比,发现三轴剪切试验获得的黏聚力远大于直剪试验获得的数值,呈现出非常明显的统计差异。直剪试验黏聚力数值为7.2-14.6kPa,平均值11.4kPa;而三轴剪切试验黏聚力数值为23-34kPa,平均值28.3kPa,明显高于直剪试验,平均值是直剪试验的2.48倍,详见图1。说明银川市区地表30m以浅土体直剪试验获得的黏聚力明显小于三轴剪切,试验方法引起的试验结果差异十分大,需要引起关注和重视。
内摩擦角(φ):根据7组试验数据对比,发现三轴剪切试验获得的内摩擦角都小于直剪试验获得的数值,具有统计差异。直剪试验内摩擦角数值为23.7-25.4°,平均值24.7°;而三轴剪切试验内摩擦角数值为19.8-24.5°,平均值21.9°,低于直剪试验,详见图2。说明银川市区地表30m以浅土体直剪试验获得的内摩擦角大于三轴剪切实验结果。两个实验结果存在差值,但相比黏聚力差值较小,大概在20%-30%。
2)灵武组粉质粘土对比分析
黏聚力(C):根据16组试验数据对比,发现三轴剪切试验获得的黏聚力远小于直剪试验获得的数值,呈现出非常明显的统计差异。直剪试验黏聚力数值为18.9-30.5kPa,平均值26.1kPa;而三轴剪切试验黏聚力数值为9-18kPa,平均值14.3kPa,明显低于直剪试验,平均值仅为直剪试验的0.55倍,详见图3。说明银川市区地表30m以浅土体直剪试验获得的黏聚力明显大于三轴剪切,试验方法引起的试验结果差异十分大,需要引起关注和重视。
内摩擦角(φ):根据16组试验数据对比,发现三轴剪切试验获得的内摩擦角都小于直剪试验获得的数值,具有统计差异。直剪试验内摩擦角数值为10.2-21.8°,平均值17.6°;而三轴剪切试验内摩擦角数值为4.3-13.6°,平均值8.7°,明显低于直剪试验,仅达到直剪的49.4%,详见图4。说明银川市区地表30m以浅土体直剪试验获得的内摩擦角远大于三轴剪切,试验方法引起的试验结果差异十分明显,也需要引起关注和重视。
参考文献:
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