土的室内剪切试验及抗剪强度分析土的室内剪切试验及抗剪强度分析摘要：通过对土工试验中直接剪切试验与三轴压缩试验所测得的抗剪强度进行对比与分析，指出三轴压缩试验提供的数据更为准确可靠，为工程技术人员使用抗剪强度指标提供了依据，从而对工程不同的要求提出不同的试验方法。关键词：抗剪强度；直接剪切试验；三轴压缩试验：TG333.2+1文献标识码：A：1概述土的抗剪强度是指土体抵抗剪切破坏的极限抵抗能力，其数值等于剪切破坏时滑动面上剪应力，是土的重要力学性质指标之一。许多建筑物地基的破坏、人工或自然斜坡的滑动以及挡土墙移动或倾倒等，都是由于土内的剪应力超过其本身的抗剪强度而引起的。因此，研究土的强度特性，主要是研究土的抗剪性。土是由固体颗粒组成的，土粒间的连结强度远远小于土粒本身的强度，在剪应力作用下，多数土体发生的剪切破坏，并不是土粒本身的破坏，而是土粒间发生相互错动，引起土的一部分相对另一部分沿着某个面发生与剪切方向一致的滑动。抗剪强度由土颗粒之间的内摩擦角φ以及由胶结物和束缚水膜的分子引力所产生的粘聚力C两个参数组成。在计算承载力、评价地基稳定性以及计算挡土墙的土的压力时，都要用到抗剪强度指标。偏高或偏低的估计土的抗剪强度，都会给工程带来破坏和浪费。因此，提供准确可靠的抗剪强度指标、合理地使用抗剪强度指标在工程上具有重要意义。2土的抗剪强度的测定测定土的抗剪强度的试验主要是模拟土剪切破坏时的应力和工作条件，利用室内或现场仪器进行土的剪切试验。室内常用的有直接剪切试验、三轴压缩试验、无侧限抗压强度试验；现场原位测试有十字板剪切试验、现场直接剪切试验等。选择不同的试验方法所测的抗剪强度各不相同。本文主要针对土的直接剪切试验的三种方法及快剪试验与不固结不排水（UU）试验两种方法测得的抗剪强度指标进行对比分析。2.1直接剪切试验目前，直接剪切试验国内多采用四联应变控制式直剪仪。该仪器构造简单，操作方便，易于掌握。通常采用同一土样的4个试样，将试样置于剪切盒中，分别在不同的垂直应力σ下施加水平剪力使试样剪坏，通过量测量力环的变形值，可算出剪应力τ的大小，得到相应的抗剪强度τf，根据抗剪强度基本理论—库仑定律：在法向应力变化范围不大时，抗剪强度与法向应力的关系近似为一条直线。因此，以抗剪强度τf为纵坐标，垂直应力σ为横坐标，绘制τf－σ关系曲线（如图2），应用线性回归求出抗剪强度直线方程τf＝σtanφ＋C，直线倾角为内摩擦角φ，纵坐标轴上的截距即为土的粘聚力C。图1直接剪切试验1、剪切上盒（固定）2、剪切下盒（活动）3、土样A、试样面积垂直压力σ（kPa）图2τ－σ关系曲线C－土的粘聚力φ－土的内摩擦角直接剪切试验分为快剪（q）、固结快剪（Cq）和慢剪（S）。⑴快剪（不排水剪）（q）：快剪是在试样上施加垂直压力后，立即快速施加水平剪力，以0.8mm/min（4圈/min）的剪切速率，使试样在3－5min内剪损。快剪试验无论施加垂直压力或水平剪力都必须迅速进行，试验过程中不允许有水排出，这时垂直压力大部分由孔隙水来承担。快剪试验遇到样品不均匀时，一般将试样按软、硬、软、硬的顺序排列做试验；若按软、软、硬、硬排列试验，会出现粘聚力C为负值或内摩擦角φ偏大的现象。⑵固结快剪（固结不排水剪）（Cq）：固结快剪是在试样施加垂直压力后，待试样充分排水固结稳定后，立即快速施加水平剪力，然后按快剪方法使试样剪切破坏。固结快剪在试样固结过程中允许试样充分排水固结，然后用很快的速度施加水平剪力，在剪切过程中不允许排水。⑶慢剪（固结排水剪）（S）：慢剪是在试样施加垂直压力后，待试样充分排水固结稳定后，然后慢慢地施加水平剪力，0.02mm/min(1圈/10min)的剪切速率剪切至试验结束。慢剪试验在剪切过程中要使土中的水充分排出，使孔隙水压力消散，使试样排水后剪损。慢剪试验在制样、装样、固结过程方面与固结快剪相同，只是慢剪的剪切速率为0.02mm/min。直接剪切试验的三种试验方法其测得结果各异。以“田湾核电站3、4号机组工程项目施工仓库岩土工程详勘”分别对黏性土、粉土、砂土进行对比试验，结果见表1。从...