土的直剪试验研究

·９２·　第３６卷第７期　２　０　１　０年３月　山　西　建　筑　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＩ　ＶｏＩ．３６Ｎｏ．７　Ｍａｒ．　２０１０　文章编号：１００９—６８２５（２０１０｝０７—００９２—０２　土的直剪试验研究　帮　摘要：通过对非饱和状态和饱和状态下土的直接剪切试验，分析对比在不同剪切条件下的试验结果，得出了土在不同　条件下的剪切试验规律，为土工试验数据处理提供参考依据。　关键词：非饱和状态，饱和状态，剪切试验，内摩擦角　中图分类号：ＴＵ４３２　文献标识码：Ａ　土是分散的固体颗粒、水与气体组成的三相系，由于这三相　固结快剪、浸水直接快剪（饱和快剪）、浸水固结快剪（饱和固结快　之间比例量的关系以及相互作用，使土呈现不同的状态与物理特　剪）。试验所用仪器为南京土壤仪器厂生产的应变式控制直剪　性。土在外力作用下，使土呈现出力学特性，土的抗剪强度是其　仪。　力学特性之一。土体的破裂并非是固体颗粒的破裂，而只是破裂　面两边的土粒发生了相对移动（剪切变形）的结果。土的抗剪强　度就是土体在剪应力作用下，开始发生一部分土沿另一部分土滑　动时，所具有抵抗剪切的极限强度，所以，土的强度问题其实质就　表１原状土物理性质统计表　样品　组　液限含水　塑限含水　塑性　天然含水　湿密度　Ａ　Ｂ　Ｃ　２５　２０　２０　２２　２　２６　７　２９　３　１６　１　１７　４　１７　３　６　１　９　３　１２　０　１６　５　１７　４　１９　７　１　７０　１　７２　１　７４　干密度　饱和度　粘粒　１．４６　１．４７　１．４５　５２　７　５６．１　６１　４　１１．４　ｌ８．６　２４．５　编号　数　率　／％　盛ｏｉ，／％　指数ｂ　率　／％　∞／ｇ·ｏｆｎ　３　／尊‘ｃｌｎ一３　Ｓｒ／％　含量／％　是抗剪切强度问题，而土体的破坏过程也就是丧失稳定性的过　程。在工程应用中确定地基承载力与地基稳定性、边坡稳定性、　挡土墙结构的土压力等方面具有重要意义。本文主要是通过直　剪仪来测定在不同试验条件下土的抗剪强度，并分析其规律。　表２重塑土物理性质统计表　样品　纽　液隈含水　塑限含水　塑性　制样含水　湿密度　于密度　饱和度　粘粒　编号　数　率“ｌＬ／％　蛊ｏＪｐ／％　指数ｂ　率　／％　冈／ｇ·ｃａｎ　３　／ｇ·ｃａｎ一３　Ｓｒ／％　含量／％　Ｄ　Ｅ　Ｆ　１５　ｌ５　１５　２３　１　２６　９　２９　６　１６　５　１７　３　１７　２　６　６　９　６　１１　８　１５　８　１６　２　１６　１　１　８５　１．８６　１　８６　１　６Ｏ　１　６０　１　６ｏ　６２　４　６３　７　６２　９　１２　１　１９．０　２３．４　１试验研究　通过大量试验实践，笔者按土的物理性质归纳分类，选取具　２试验结果与讨论　有代表性土进行研究，从而系统地对土的直剪试验进行研究。现　将试样按非饱和状态和饱和状态，在不同的试验条件下进行　将试验样品分为两大类：１）原状样Ａ，Ｂ，Ｃ三种，其物理Ｉ生质见表１；　直接剪切试验，测得土的抗剪强度参数粘聚力Ｃ（ｋＰａ）和内摩擦角　２）重塑土制样Ｄ，Ｅ，Ｆ三种，其物理性质见表２。分别采取饱和与　乒（。），其成果统计见表３。　非饱和两种状态进行分析。试验方法依据规范【１ｊ采用直接快剪、　２　Ｊ。所以，试样的饱和固结快剪所得的内　从表３统计中可以看出，不论是原状样，还是重塑土制样，非　率的增大而呈减小趋势＿饱和土的团结快剪所得的内摩擦角声值最大，饱和快剪的内摩擦　摩擦角与非饱和状态直接快剪所得的内摩擦角相差不大。　角　值最小；Ａ样品与Ｄ样品饱和快剪与饱和固结快剪的内摩擦　在统计原状土样的抗剪强度参数时，发现有一部分样品，非　　值要比非饱和固结快剪所得值大，尤其　角相差小于１。，其原因是由于二者的塑性指数Ｊ　＜７，土颗粒较　饱和状态快剪所得的ｃ，分析此原因，因为一般认为土的抗剪强度是由土的　粗，粘粒含量偏小，属于砂性土，样品中的水分在有荷重情况下极　值更明显，３ｊ，此类原状样品本身存在较强固化　易排出，且直剪仪为不完全封闭状态，在饱和快剪时，虽然试样上　内聚力和内摩擦两部分组成Ｅ下均垫有不透水膜，但试样在加荷的瞬间，试样中的水分仍然会　内聚力和较大颗粒间的咬合力，而固结时，对样品本身这种在自　复杂的地质作用形成较强的固结强度造成了　快速从土与不透水膜缝隙问排出，试样的主固结瞬时完成，这样　然界中经过长期的、最后虽固结压密了土，但其强度仍不能达到土在自然沉积　就与饱和固结快剪的条件基本相同了，因此二者的内摩擦角相差　破坏，不大。相反，Ｂ，Ｃ，Ｅ，Ｆ四样品均属黏性土样，在快剪条件下，土样　过程中的原有强度，因此就出现了此类现象，而在比较软的土不　　内部的水分还来不及排出，试样就被剪坏，所以所测得的内摩擦　存在此类现象。角相差较大，且试样的饱和快剪所得的内摩擦角要小得多。还　３结语　有，随着土的粘性增大，样品的饱和快剪测得的内摩擦角呈减小　１）不论原状土，还是扰动土，其抗剪强度中的内摩擦角由非　趋势。另外，可以看出，样品的非饱和状态快剪与饱和状态固结　饱和状态的固结快剪，直接快剪到饱和状态的固结快剪，直接快　快剪测得的内摩擦角相差不大，这是由于在饱和过程中，水进人　剪呈递减趋势。２）对于砂性土（　。＜７），饱和快剪与饱和固结快　样品内部，使土颗粒问的物理化学作用发生了改变，再加上在样　剪所得的内摩擦角相差不大。３）对于黏性土（７＜ｆ　＜１２）可塑状　品固结时对土原有结构的破坏，同时，在样品固结完成后，样品的　态时，一般情况下，其非饱和状态的直接快剪与饱和状态的固结　含水率仍比非饱和状态样品的含水率大，而土的内摩擦角随含水　快剪所得的内摩擦角相差无几。４）对于在试验中，较硬的土样有时　收稿日期：２００９　１１－１１　作者简介：罗和平（１９７３一），男，工程师，山西省地质工程勘察院，山西太原０３００２４　第３６卷第７期　２　０　１　０年３月　ＳＨＡＮＸＩ　ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ　山　西　建　筑　ＶｏＩ＿３６　Ｎｏ．７　Ｍａｒ．２０１０　·９３·　文章编号：１００９。６８２５（２０１０）０７　００９３．０２　西北地区城市杂填土场地的地基处理实例分析　曹　原　樊丽萍　摘　要：针对如何改良软弱地基的问题，介绍了在西北地区湿陷性黄土地区杂填土场地地基处理时常用的几种方法，并　分别结合具体实例分析各种地基处理方法的优缺点和适用性，以期经济合理地处理各类杂填土场地。　关键词：杂填土，湿陷性黄土地区，处理方法，桩基础　中图分类号：ＴＵ４４９　文献标识码：Ａ　西北地区的一些城市填埋场场地分布在黄土梁洼区和二、三级　地基土主要特性为：①填土Ｑ　：黄褐色。含砖瓦块，炭渣，生　阶地区。填土的厚度深浅不一，最厚可达２０　ｍ，其回填时间短，成　活垃圾等。结构疏松，土质不均，厚度０．３　ｍ～１１．５　ｍ。②黄土状　分杂乱（含生活垃圾和建筑垃圾），结构松散，土质很不均匀，形成　土　Ｈ　ｐｌ：褐黄～黄褐色。具中等～强烈湿陷性。土质较均，硬可　具有明显不均匀特征的建筑地基。在这类场地上建造建筑物时，　塑，高压缩性。③黄土　：褐黄色。具中等湿陷性。坚硬～硬　软弱地基的处理给建设方带来许多困惑，不但增加建设方投资的　塑，中压缩性。④古土壤Ｑ　：棕红色。具轻微湿陷性。坚硬～硬　费用和施工周期，也影响了城市建设发展。因此，如何改良软弱　塑，中压缩性。⑤黄土Ｑ　：褐黄色。轻微～中等湿陷性，硬可塑，　地基，选择技术上安全可靠、经济合理和施工可行的地基处理方　中压缩性。　法成为建设方和设计单位共同关注的问题。　由于场地内的填土薄厚不一，地基部分地段仍为湿陷性黄　土。根据ＧＢ　５００２５—２００４设计地基处理范围是距基础边缘外放　１　常用地基处理方法　在黄土梁洼和高阶地区，湿陷性黄土厚度大，地下水位埋藏　２　ｍ。在填土厚的地段，下部换填素土，上部为灰土，外放尺寸仍　见图１）。　深，因此，填土坑的周边或坑底下仍为湿陷性黄土。而在湿陷性　为２　ｍ（２００３年竣工后发现建筑物（局部）地基和周边的庭院、道路及　黄土地区，由于填土坑周边的湿陷性黄土具有遇水湿陷的特性，　锤击碎石桩法，粉喷桩等地基处理方法在该地区应用有其局限　管道等下沉变形，基础与地基局部已脱离（尚未引起建筑物变　　性。因此选择地基处理方案时，既要考虑到填土的处理，又必须　形）。兼顾消除填土坑周边黄土的湿陷性，而且尚应采取结构措施和防　水措施，即采取处理填土和湿陷性黄土与采取防水措施并举的综　合措施。可用于上部为杂填土层下部为湿陷性黄土的场地的地　基处理方法有换填垫层法、孔内深层强夯法（ＤＤＣ桩或ＳＤ［ＹＪ　桩）、桩基础等。本文通过总结几个实例分析各种地基处理方法　的优缺点和适用性。　２应用实例　２．１换填垫层法　某建筑场地位于黄土梁洼区之黄土梁。地下水埋深大于　２１　ｍ。场地中部为垃圾填埋场，东部为取土坑。除取土坑和垃圾　湿陷性黄土场地，Ⅱ级（中等）湿陷性黄土地基。　图１地基处理示意图　根据场地地基及其周边岩土的分布情况分析地表水（主要为　向下渗至②黄土状土和③黄土，引起垫层下卧层湿陷性土层的湿　填埋场外，其余地段为湿陷性黄土，属非自重（部分地段为自重）　施工用水和雨水），由于排水不畅，水聚集后沿填土（强透水层）侧　会出现非饱和状态的直接快剪的试验结果大于其固结快剪的结　［２］赵寿刚．黄河下游沉积粘土层的土力学特性分析［Ｊ］．岩土　果，属正常现象，试验人员不应进行数据调整处理，应据实提供，　供地质人员综合全面参考予以处理。　参考文献：　工程界，２００５（１０）：９１—９２．　［３］甘德福，袁雅康．土的基本性质与室内土工试验［Ｍ］．上海：　上海市地质协会，１９８４．　［１］ＧＢ／Ｔ　５０１２３—１９９９，土工试验方法标准［Ｓ］．　Ｔｅｓｔｉｎｇ　ｓｔｕｄｙ　ｏｎ　ｄｉｒｅｃｔ　ｓｈｅａｒ　ｏｆ　ｅａｒｔｈ　ＬＵＯ　Ｈｅ－ｐｉｎｇ　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｒｏｕｇｈ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｏｆ　ｄｉｒｅｃｔ　ｓｈｅａｒ　ｏｆ　ｅａｒｔｈ　ｕｎｄｅｒ　ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｓａｔｕｒａｔｅｄ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｔｈｉｓ　ｐａｐｅｒ　ａｎａｌｙｓｅｓ　ａｎｄ　ｃｏｍｐａｒｅｓ　ｔｈｅ　ｔｅｓｔｉｎｇ　ｒｅｓｕｌｔｓ　ｆｒｏｍ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｈｅａｒ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ　ａｎｄ　ｃｏｎｃｌｕｄｅｓ　ｔｈｅ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｓｈｅａｒ　ｒｕｌｅｓ　ｕｎｄｅｒ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ，ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ　ｒｅｆｅｒｅｎｔｉａｌ　ｍａｔｅ—　ｒｉａｌ　ｆｏｒ　ｅａｒｔｈ　ｔｅｓｔｉｇ　ｄａｔａ　ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｎｇ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄｓ：ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｓａｔｕｒａｔｅｄ　ｃｏｎｄｉｔｉｏｎ，ｓｈｅａｒ　ｔｓｔ，ｉｅｎｔｅｍａｌ　ｆｒｉｃｔｉｏｎａｌ　ａｎｇｌｅ　收稿日期：２００９—１１－０２　作者简介：曹原（１９６５一），女，工程师，陕西省农业工程勘察设计研究院，陕西西安７１００００　樊丽萍（１９７２一），女，工程师，西北综合勘察设计研究院，陕西西安７１０００３