工程上抗剪指標的選用試驗方法的針對性

1、土的剪切試驗：室內試驗有直剪，三軸壓縮、無側限抗壓等方法，室外試驗主要是十字板剪切試驗(1) 快剪(q)與不排水剪(uu)快剪與不排水剪用于模擬土體來不及固結排水就較快加載以至剪切破壞的 情況。但由于直剪儀不能有效地控制排水條件,直剪的快剪試驗與三軸剪的不排水剪試驗結果并不完全相同,其差別主要取決于土樣的透水性強弱。 對于透水性很強的砂土 ,直剪的快剪可以相當于三軸剪的排水剪;而對于透水性很弱的黏土 ,2 種試驗的結果相近。近年來 ,由于房屋建筑施工周期短 ,結構荷載增長速度快 ,地基穩(wěn) 定性驗算一般應采用快剪或不排水剪指標;驗算斜坡穩(wěn)定性時 ,若土體排水條件差、透水性較弱,也應采用快剪或不排

2、水剪指標。(2) 固結快剪(cq)與固結不排水剪(cu)固結快剪與固結不排水剪試驗用于模擬土體在自重或正常荷載 下已充分固結 ,而后荷載突然增加的情況。 固結快剪與固結不排水剪試驗的結果是否一致同樣取決于土體的 滲透性大小。 對于砂土 ,直剪儀的固結快剪相當于三軸排水剪。 在實際工程中 ,當建筑物在施工期間已排水固 結,但竣工后有大量或突發(fā)活載施于其上時,可以采用固結快剪或固結不排水剪強度指標。(3) 慢剪 (s) 與排水剪 (cd) 慢剪與排水剪試驗 用于模擬土體充分固結后才開始緩慢施加荷載的情況。由 于慢剪及排水剪試驗中孔隙水壓力u始終為零，即總應力等于有效應力，強度指標©s、c

3、s與©d cd 一致,可近似替代有效應力強度指標c ,即© s© d©' , cs - c。鐺土體透水性較強、排水條件良好、建筑施工速度較慢時 ，可采用慢剪或排水剪試驗的強度指標?？辜糁笜嗽囼灧椒ǖ尼槍π匀S試驗：uu 實驗-適用于滲透系數(shù)小的土體，施工進度快，在施工期無排水固結；cu 實驗-適用于在一定壓力條件下，已固結排水土體，但應力增加時不排水；cd 實驗-適用于排水條件良好的土體，施工進度慢，在施工期不產生孔隙水壓力不固結不排水剪( uu 試驗) 試樣在施加周圍壓力和隨后施加偏應力直至剪壞的整個試驗過程中都不允許 排水，即從開始加壓直至試

4、樣剪壞，土中的含水量始終保持不變，孔隙水壓力也不會消散。這種試驗方法 所對應的實際工程條件相當于飽和軟粘土中快速加荷時的應力狀況。固結不排水剪( cu 試驗) 在施加周圍壓力 s3 時，將排水閥門打開，允許試樣充分排水，待固結穩(wěn)定后 關閉排水閥門，然后再施加偏應力，使試樣在不排水的條件下剪切破壞。在剪切過程中, 試樣沒有任何體積變形。若要在受剪過程中量測孔隙水壓力，則要打開試樣與孔隙水壓力量測系統(tǒng)間的管路閥門。cu 試驗得到的抗剪強度指標適用的實際工程條件為一般正常固結土層在工程竣工或在使用階段受到大量、快速 的活荷載或新增荷載的作用下所對應的受力情況，在實際工程中經(jīng)常采用這種試驗方法。固結排

5、水剪 (cd 試驗) 在施加周圍壓力及隨后施加偏應力直至剪壞的整個試驗過程中都將排水閥門打開， 并給予充分的時間讓試樣中的孔隙水壓力能夠完全消散。 cd 試驗得到的抗剪強度指標適用于永久性邊坡 受力狀況分析。直剪試驗他是測定總抗剪強度指標的一種方法，此方法適用于沙土及滲透系數(shù)小于1 0-6次方( cm/s )的粘性土，不適于測定軟土的不排水剪強度。這類指標在工程上用于土體穩(wěn)定的總應力分析法?？旒粼囼?是在對試樣施加豎向壓力后，立即以 0.8 mm/min 的剪切速率快速施加水剪應力使試樣剪切破壞。 一般從加荷到土樣剪壞只用35min。由于剪切速率較快，可認為對于滲透系數(shù)小于10 6 cm/s的

6、粘性土在剪切過程中試樣沒有排水固結，近似模擬了 “不排水剪切 ”過程，得到的抗剪強度指標用 cq， jq 表示 固結快剪 是在對試樣施加豎向壓力后，讓試樣充分排水固結，待沉降穩(wěn)定后，再0.8 mm/min 的剪切速率快速施加水平剪應力使試樣剪切破壞。固結快剪試驗近似模擬了 “固結不排水剪切 ”過程，它也只適用于滲 透系數(shù)小于 10 6 cm/s 的粘性土，得到的抗剪強度指標用 ccq， jcq 表示。 慢剪試樣是在對試樣施加豎向壓力后，讓試樣充分排水固結，待沉降穩(wěn)定后，以小于0.02 mm/min 的剪切速率施加水平剪應力直至試樣剪切破壞，使試樣在受剪過程中一直充分排水和產生體積變形，模擬了“

7、固結排水剪切”過程，得到的抗剪強度指標用cs , js表示。工程上抗剪指標的選用（試驗方法的針對性）1、工程類別：位于飽和粘性土上的結構或填方基礎需要解決問題：短期穩(wěn)定；長期穩(wěn)定 強度指標：短期穩(wěn)定-總應力法（uu）,長期穩(wěn)定 - 有效應力法（ cu ）；2、工程類別：位于部分飽和砂，或粉質砂土的基礎 需要解決問題：短期、長期穩(wěn)定 強度指標：短期、長期穩(wěn)定 -有效應力法（ cu 或 cd）；3、工程類別：無支撐開挖地下水位以下的緊密粘性土需要解決問題：快速開挖時的穩(wěn)定性；長期穩(wěn)定性強度指標：快速開挖時的穩(wěn)定性-總應力法（uu）；長期穩(wěn)定 - 有效應力法（ cu 或 cd ）；4 、工程類別：有

8、支撐開挖粘性土地基 需要解決問題：抗挖方底部隆起 強度指標：總應力法（ uu）；5、工程類別：天然邊坡 u）需要解決問題：長期穩(wěn)定性 強度指標：有效應力法（ cu 或 cd）；6、工程類別：擋土結構物的土壓力 需要解決問題：估計挖方式的總壓力估計長期土壓力強度指標：估計挖方式的總壓力-總應力法（uu）；估計長期土壓力 有效應力法（ cu 或 cd）；7、工程類別：不透水土壩需要解決問題：施工期或完工后的短期穩(wěn)定 穩(wěn)定滲流期的長期穩(wěn)定； 水位驟降時的穩(wěn)定性強度指標：施工期或完工后的短期穩(wěn)定-有效應力法（uu或cu）； 穩(wěn)定滲流期的長期穩(wěn)定 有效應力法（ cd 或 cu）； 水位驟降時的穩(wěn)定性 有

9、效應力法（cd或cu）；8 、工程類別：透水土壩需要解決問題：施工期或完工后的短期穩(wěn)定 穩(wěn)定滲流期的長期穩(wěn)定； 水位驟降時的穩(wěn)定性強度指標：施工期或完工后的短期穩(wěn)定-有效應力法（cu）； 穩(wěn)定滲流期的長期穩(wěn)定 有效應力法（ cu）； 水位驟降時的穩(wěn)定性 有效應力法（ cu）；9、工程類別：開挖堅硬的裂隙粘土和風化粘土需要解決問題：短期穩(wěn)定長期穩(wěn)定；強度指標：短期穩(wěn)定-總應力法（uu）；長期穩(wěn)定 有效應力法（ cu 或 cd）；施工期間用直剪，正常運行期用慢剪，水位回落期用固快。這些都是勘察做在前。對于水庫質檢，我 認為用總應力法時還是用直接而不是固快。正常運行時用有效應力法用慢剪指標。 剪切試

10、驗要模擬施工現(xiàn)場的工況，當現(xiàn)場施工速度快，又遇到排水不暢的飽和年土層時要用快剪；當施工 速度慢，又遇到夾砂層時可以采用慢剪我們在具體應用時，設計基坑時是這樣采用的：地下水位以上的土層重度取天然重度，c、計算值取固結快剪指標；地下水位以下的土層取飽和重度，c、計算值取三軸試驗固結不排水指標，并按水土分算。有效應力強度指標 用有效應力法及相應指標進行計算， 概念明確，指標穩(wěn)定，是一種比較合理的分析方法， 只要能比較準確地確定孔隙水壓力， 則應該推薦采用有效應力強度指標。 當土中的孔隙水壓力能通過實驗、 計算或其它方法加以確定時，宜采用有效應力法。有效應力強度指標可用三軸排水剪或三軸固結不排水剪 （

11、測孔隙水壓力）測定。不固結不排水剪指標 土樣進行不固結不排水剪切時，所施加的外力將全部由孔隙水壓力承擔，土樣完全保 持初始的有效應力狀況，所測得的強度即為土的天然強度。在對可能發(fā)生快速加荷的正常固結粘性土上的 路堤進行短期穩(wěn)定分析時，可采用不固結不排水的強度指標；對于土層較厚、滲透性較小、施工速度較快 工程的施工期或竣工時，分析也可采用不固結不排水剪的強度指標。固結不排水剪指標 土樣進行固結不排水剪試驗時，周圍固結壓力 s3 將全部轉化為有效應力 ,而施加的偏應 力將產生孔隙水壓力。在對土層較薄、滲透性較大、施工速度較慢的工程進行分析時，可采用固結不排水 剪的強度指標。對于具體的工程問題，如何

12、合理確定土的抗剪強度指標取決于工程問題的性質。一般認為，地基的長 期穩(wěn)定性或長期承載力問題，宜采用三軸固結不排水試驗確定的有效應力強度指標，以有效應力法進行分析；而飽和軟粘土地基的短期穩(wěn)定性或短期承載力問題，宜采用三軸不固結不排水試驗的強度指標，以總應力法進行分析。對于一般工程問題，如果對實際工程土體中的孔隙水壓力的估計把握不大或缺乏這方面的數(shù)據(jù)，則可采用總應力強度指標以總應力法進行分析，分析時所需的總應力強度指標，應根據(jù)實際工程的具體情況，選擇與現(xiàn)場土體受剪時的固結和排水條件最接近的試驗方法進行測定。例如，若建筑物施工速度較快，而地基土土層較厚、透水性低且排水條件不良時，可采用三軸不固結不排

13、水試驗 （或直剪儀快剪試驗 ）的結果；如果施工速度較慢，地基土土層較薄、透水性較大且排水條件良好時， 可采用三軸固結排水試驗 （或直剪儀慢剪試驗 ） 的結果；如果介于以上兩種情況之間，可采用三軸固結不排 水試驗 （或直剪儀固結快剪 ）的結果。首先要根據(jù)工程問題的性質確定三種不同排水的試驗條件，進而決定采用總應力或有效應力的度指標，然后選擇室內或現(xiàn)場的試驗方法。一般認為，由三軸固結不排水試驗確定的有效應力c和屮宜用于分析地基的長期穩(wěn)定性（例如土坡的長期穩(wěn)定性分析，估計擋土結構物長期土壓力、位于軟土地基上結構 物的長期穩(wěn)定分析等） ；而對于飽和粘土的短期穩(wěn)定性問題，則宜采用不固結不排水試驗的強度指標 c ，即屮=0 ,以總應力法進行分析。一般工程問題多采用總應力法分析，其指標和測試方法的選擇大致