内容发布更新时间 : 2024/5/25 4:57:29星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

图5-10三轴试验数据整理

特别提示

实际上，由于土的强度特性会受某些因素如应力历史、应力水平等的影响，加上土样的不均匀性以及试验误差等原因，使得土的强度包线并非一条直线，因此极限应力圆上的破坏点不一定落在其公切线上。考虑到目前采用非线性强度包线的方法仍未成熟到实用的程度，故工程实际中一般仍将强度包线简化为直线。因此，在三轴试验数据的整理中其极限应力圆的公切线的绘制是比较困难的，往往需通过经验判断后才能作出。

（5）三轴试验的优缺点

三轴试验的突出优点是能够控制排水条件以及可以量测土样中孔隙水压力的变化。此外，三轴试验中试样的应力状态也比较明确，剪切破坏时的破裂面在试样的最弱处，而不像直剪试验那样限定在上下盒之间。一般来说，三轴试验的结果还是比较可靠的，因此，三轴压缩仪是土工试验不可缺少的仪器设备。三轴压缩试验的主要缺点是试验操作比较复杂，对试验人员的操作技术要求比较高。另外，常规三轴试验中的试样所受的力是轴对称的，与工程实际中土体的受力情况不太相符，要满足土样在三向应力条件下进行剪切试验，就必须采用更为复杂的真三轴仪进行试验。

特别提示

从不同试验方法的试验结果可以看到，同一种土施加的总应力 虽然相同而试验方法或者说控制的排水条件不同

?时，则所得的强度指标就不相同，故土的抗剪强度与总应力之间没有唯一的对应关系。因此，若采用总应力方法表达土的抗剪强度时，其强度指标应与相应的试验方法（主要是排水条件）相对应。理论上说，土的抗剪强度与有效应力

之间具有很好的对应关系，若在试验时量测土样的孔隙水压力，据此算出土中的有效应力，则可以采用与试验方法无关的有效应力指标来表达土的抗剪强度。

3.无侧限抗压强度试验

（1）试验原理

无侧限抗压强度试验是三轴压缩试验中周围压力?3=0的一种特殊情况，所以又称单轴试验。无侧限抗压强度试验所使用的无侧限压力仪,其结构构造可查阅下示意图，但现在也常利用三轴仪作该种试验，试验时，在不加任何侧向压力的情况下，对圆柱体试样施加轴向压力，直至试样剪切破坏为止。试样破坏时的轴向压力以qu表示，称为无侧限抗压强度。

由于不能施加周围压力，因而根据试验结果，只能作一个极限应力圆，难以得到破坏包线，如图5-11。饱和粘性土的三轴不固结不排水试验结果表明，其破坏包线为一水平线，即?u=0。因此，对于饱和粘性土的不排水抗剪强度，就可利用无侧限抗压强度

qu

来得到，即

(5-9)

式中?f为土的不排水抗剪强度，kPa；cu为土的不排水粘聚力，kPa；qu为无侧限抗压强度，kPa。

无侧限抗压强度试验过程请参见动画演

示

图5-11 土的抗压强度试验结果

（2）抗压强度试验指标其他工程的应用

无侧限抗压强度试验除了可以测定饱和粘性土的抗剪强度指标外，还可以测定饱和粘性土的灵敏度St。土的灵敏度是以原状土的强度与同一土经重塑后（完全扰动但含水量不变）的强度之比来表示的，即

(5-10)

式中 qu为原状土的无侧限抗压强度，kPa；q0为重塑土的无侧限抗压强度，kPa。 根据灵敏度的大小，可将饱和粘性土分为三类：

1＜St≤2 低灵敏土 2＜St≤4 中灵敏土 St＞4 高灵敏土

特别提示

无侧限抗压强度试验适用于测定饱和软粘土的抗剪强度指标。土的灵敏度愈高，其结构性愈强，受扰动后土的强度降低就愈多。粘性土受扰动而强度降低的性质，一般说来对工程建设是不利的，如在基坑开挖过程中，因施工可能造成土的扰动而会使地基强度降低。

4.十字板剪切试验

（1）十字板剪切试验适用条件

十字板剪切试验是一种土的抗剪强度的原位测试方法，这种试验方法适合于在现场测定饱和粘性土的原位不排水抗剪强度，特别适用于均匀饱和软粘土。

（2）十字板剪切试验的基本操作

十字板剪切试验采用的试验设备主要是十字板剪力仪，十字板剪力仪通常由十字板头、扭力装置和量测装置三部分组成，其构造情况可查阅其构造示意图。试验时，先把套管打到要求测试深度以下75 cm，将套管内的土清除，再通过套管将安装在钻杆下的十字板压入土中至测试的深度。加荷是由地面上的扭力装置对钻杆施加扭矩，使埋在土中的十字板扭转，直至土体剪切破坏（破坏面为十字板旋转所形成的圆柱面）。

有关十字板剪切试验的过程可进一步观看其动画演示 （3） 十字板抗剪强度计算

设土体剪切破坏时所施加的扭矩为M，则它应该与剪切破坏圆柱面（包括侧面和上下面）上土的抗剪强度所产生的抵抗力矩相等，即

(5-11)

式中 M为剪切破坏时的扭矩，kN·m；?V，?H分别为剪切破坏时圆柱体侧面和上下面土的抗剪强度，kPa；H为十字板的高度，m；D为十字板的直径，m。

天然状态的土体是各向异性的，但实用上为了简化计算，假定土体为各向同性体，即?V＝?H，并记作?＋，则式（5-11）可写成：

(5-12)

式中?＋为十字板测定的土的抗剪强度，kPa。

特别提示

室内试验都要求事先取得原状土样，由于试样在采取、运送、保存和制备等过程中不可避免地会受到扰动，土的含水量也难以保持天然状态，特别是对于高灵敏度的粘性土扰动更大，故试验结果对土的实际情况的反映将会受到不同程度的影响。十字板剪切试验由于是直接在原位进行试验，不必取土样，故土体所受的扰动较小，被认为是比较能反映土体原位强度的测试方法，但如果在软土层中夹有薄层粉砂，则十字板试验结果就可能会偏大。

5. 抗剪强度试验方法与指标的选用

在实际工程中，地基条件与加荷情况不一定非常明确，如加荷速度的快慢、土层的厚薄、荷载大小以及加荷过程等都没有定量的界限值，而常规的直剪试验与三轴试验是在理想化的室内试验条件下进行，与实际工程之间存在一定的差异。因此，在选用强度指标前需要认真分析实际工程的地基条件与加荷条件，并结合类似工程的经验加以判断，选用合适的试验方法与强度指标。

（1）试验方法

相对于三轴试验而言，直剪试验的设备简单，操作方便，故目前在实际工程中使用比较普遍。然而，直剪试验中只是用剪切速率的“快”与“慢”来模拟试验中的“不排水”和“排水”，对试验排水条件的控制是很不严格的，因