剪切速率对黏土不排水强度影响的试验研究
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ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
卫 明 针 对 宁波 粉质 黏 土 做 了 固结 快 剪 试 验 ， 结 果 表 明随着 剪切 速 率 的增 加 ， 内摩 擦 角不 断 减 小 。对 剪 切
速 率 比较 敏感 的粉 质 黏 土 在做 固结 快 剪 试 验 时 ， 宜 采
验 。剪切 试验 采用 应变控 制 式直 剪仪 ， 速率０ ． ０ ０ ０ １～
铁
道
建
筑
７３
２ ０ １ ３年第 １ 期
Ｒａ ｉ ｌ ｗａ ｙ Ｅｎ ｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
文章 编 号 ： １ ０ ０ ３ — １ ９ ９ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ － ０ ０ ７ ３ — ０ ３
剪切 速 率对 黏 土 不 排 水 强度 影 响 的试 验研 究
强 度亦 不 尽相 同。
黏 土 由于 其本 身 具 有 流 变 特性 ， 土 体 变 形 与 时 间
密 切相 关 。事 实上 ， 实验 室 测 试 黏 土 的抗 剪 强 度 时施
加 的剪 切 速率 与实 际工 程 的 加 载 速 率有 很 大 的不 同。 故 对不 同应变 速率 下黏 土强 度 变化研 究 有很 重要 的工
抗 剪强 度是 衡 量 黏 土力 学 性 质 的一 个 重 要 指 标 ，
用较 大 的剪切 速率 。当 内摩 擦 角 选择 过 大 时 ， 将 使 工 程 的质量 降低 ， 存 在 安全 风 险 ； 而 内摩擦 角过 小 ， 经 济 性 比较差 ， 因此有 必要 对 不 同 剪切 速 率 下 黏 土 的 固结 快剪 指标 进行 深入 研究 。 三 轴仪 由于 能够 严 格 控 制排 水 条 件 ， 应 力状 态 也
在 验算 地基 承 载力 、 评 价 边 坡 稳 定 性 以及计 算 土压 力
中都有 应 用 。工程 实践 中对 于抗 剪 强度 经常 用室 内三 轴 试验 、 直 剪试 验 或十 字板 剪切 试验 来确 定 ， 而试 验 中
经 常会 遇 到剪 切速 率 问题 ， 不 同 的剪 切 速 率 下 得 到 的
摘要 ： 通过 三 轴试验 和 直 剪试验 ， 研 究 了剪切 速 率对 于饱和黏 土三轴 不排 水抗 剪 强度与 固结 快剪 强度的
影响 。对 于固结 不排 水三 轴试 验 结果分 析表 明 ， 随 着剪切 速率 的增 加 ， 三轴 固结 不排水 强度 和 内摩擦 角
不断 增 大 ； 随 着剪切 速 率 的增加 ， 固结 直剪 强度和 内摩 擦 角不 断减 小 ； 固结压 力较 小 时 ， 剪切初 期速 率对
比较 明 确 ， 然而 ， 由于 国 内三轴 仪 应 用并 不广 泛 ， 具 体 操作 时 ， 多用直 剪 仪 确定 强 度 指 标 。直 剪 指标 直 接 影 响 到设计 中一些 指标 的选 取 ， 并 对施 工 的质 量 与经 济 性产 生影 响 。有 必要对 三轴 仪与 直剪仪 在不 同剪 切速 率作 用 下黏 土强度 的变 化进 行对 比分析 。本 文做 了一 系列 三轴 试 验与 直剪 试 验 ， 重 点研 究 了剪 切 速率 对 于 黏 土不 排水 强度 的影 响 。
吕宾 林 ， 王金 文。 ， 蔡德 钩
（ １ ． 中国铁道科学研究 院 铁道建筑研究所 ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ １ ； ２ ． 中 国铁 道科 学研 究 院 高 速铁 路轨 道技 术 国家重点实验室 ， 北 京 １ ０ ０ ０ ８ １ ； ３ ． 中铁 建 设 集 团 有 限 公 司 ， 北 京 １ ０ ０ ０ ４ ０ ）
不 断 降低 ； 当应 变 速率 ＞５ ％时， 不 排 水 强度 的加 荷 速
率 敏感 度 大概保 持 在 ９ ％ 左 右 。潘永 坚 等 通 过对 宁 波大榭 软 原状 软 土 室 内 试 验 分 析 ， 发现剪切速率 ０ ． ８ ｍｍ ／ ｍ ｉ ｎ 的 内摩 擦 角 比 ２ ． ４ ｍ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ 平均 大 近一 倍 。 阚 三轴 试验 采用 应 力 应变 控 制 式 三 轴 剪切 试 验 仪 ， 可进行 ｕ ｕ试 验 、 Ｃ Ｕ试 验 、 Ｃ Ｄ试 验 和反 压力 饱 和等 试
于应 力应 变 关 系的影 响较 小 ； 固结压 力较 大 时 ， 速 率 的影 响更 显著 。 关键词： 剪切 速 率 三 轴 固结 不排 水强 度 固结直剪 强度
中图 分类 号 ： Ｔ Ｕ ４ １ １ ． ７ 文献 标识 码 ： Ａ Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ３ － １ ９ ９ ５ ． ２ ０ １ ３ ． Ｏ １ ． ２ ３
黏土土样 取 自某 软 土地基 ， 位置 为深 １ ０ ｍ处 ， 地 下 水位 ０ ． ５～ １ ． ０ ｍ左右 ， 中压缩性 。具体物理指标见表 １ 。
表 １ 原 状 土 主 要 物 理 参 数
荷 速率 影 响条 件下 不 同超 固结 比土 的不 排水 抗剪 强度
试 验模 型 。Ｔ ｈ ｏ ｍａ ｓ 等 重 点研 究 了 剪 切 速 率 对 超 固 结 黏土 不 排水 强度 的影 响 ， 发现 当剪 切速 率较 小 时 ， 随 着 固结 比的增 加 ， 黏 土不 排 水 抗 剪 强 度 的 速 率 敏感 度
程意义 ， 尤其 是在 通过 室 内试 验 测 试 黏 土 的 不 排水 抗
剪 强度 时 ， 需 要对 此予 以关 注 。 国 内外很 多学 者对 不 同剪 切速 率下 黏土 的变 形 和 强 度 研 究 做 了许 多工 作 。Ｄ ｉ ｎ ｅ ｓ ｈ等 ¨ 建 立 了考 虑 加
１ 剪切 速 率对 于黏 土不 排水 强 度 的影 响试 验
４ ． ５ ｍ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ 。试 验步 骤如下 ：
１ ） 按 照规 范要求 制取 土 样 ， 三轴 试 验为 直径 ３ ９ ． １
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — ０ ６ ． ２ ５ ； 修 回 日期 ： ２ ０ １ ２ ． １ ０ — ２ ０
卫 明 针 对 宁波 粉质 黏 土 做 了 固结 快 剪 试 验 ， 结 果 表 明随着 剪切 速 率 的增 加 ， 内摩 擦 角不 断 减 小 。对 剪 切
速 率 比较 敏感 的粉 质 黏 土 在做 固结 快 剪 试 验 时 ， 宜 采
验 。剪切 试验 采用 应变控 制 式直 剪仪 ， 速率０ ． ０ ０ ０ １～
铁
道
建
筑
７３
２ ０ １ ３年第 １ 期
Ｒａ ｉ ｌ ｗａ ｙ Ｅｎ ｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
文章 编 号 ： １ ０ ０ ３ — １ ９ ９ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ － ０ ０ ７ ３ — ０ ３
剪切 速 率对 黏 土 不 排 水 强度 影 响 的试 验研 究
强 度亦 不 尽相 同。
黏 土 由于 其本 身 具 有 流 变 特性 ， 土 体 变 形 与 时 间
密 切相 关 。事 实上 ， 实验 室 测 试 黏 土 的抗 剪 强 度 时施
加 的剪 切 速率 与实 际工 程 的 加 载 速 率有 很 大 的不 同。 故 对不 同应变 速率 下黏 土强 度 变化研 究 有很 重要 的工
抗 剪强 度是 衡 量 黏 土力 学 性 质 的一 个 重 要 指 标 ，
用较 大 的剪切 速率 。当 内摩 擦 角 选择 过 大 时 ， 将 使 工 程 的质量 降低 ， 存 在 安全 风 险 ； 而 内摩擦 角过 小 ， 经 济 性 比较差 ， 因此有 必要 对 不 同 剪切 速 率 下 黏 土 的 固结 快剪 指标 进行 深入 研究 。 三 轴仪 由于 能够 严 格 控 制排 水 条 件 ， 应 力状 态 也
在 验算 地基 承 载力 、 评 价 边 坡 稳 定 性 以及计 算 土压 力
中都有 应 用 。工程 实践 中对 于抗 剪 强度 经常 用室 内三 轴 试验 、 直 剪试 验 或十 字板 剪切 试验 来确 定 ， 而试 验 中
经 常会 遇 到剪 切速 率 问题 ， 不 同 的剪 切 速 率 下 得 到 的
摘要 ： 通过 三 轴试验 和 直 剪试验 ， 研 究 了剪切 速 率对 于饱和黏 土三轴 不排 水抗 剪 强度与 固结 快剪 强度的
影响 。对 于固结 不排 水三 轴试 验 结果分 析表 明 ， 随 着剪切 速率 的增 加 ， 三轴 固结 不排水 强度 和 内摩擦 角
不断 增 大 ； 随 着剪切 速 率 的增加 ， 固结 直剪 强度和 内摩 擦 角不 断减 小 ； 固结压 力较 小 时 ， 剪切初 期速 率对
比较 明 确 ， 然而 ， 由于 国 内三轴 仪 应 用并 不广 泛 ， 具 体 操作 时 ， 多用直 剪 仪 确定 强 度 指 标 。直 剪 指标 直 接 影 响 到设计 中一些 指标 的选 取 ， 并 对施 工 的质 量 与经 济 性产 生影 响 。有 必要对 三轴 仪与 直剪仪 在不 同剪 切速 率作 用 下黏 土强度 的变 化进 行对 比分析 。本 文做 了一 系列 三轴 试 验与 直剪 试 验 ， 重 点研 究 了剪 切 速率 对 于 黏 土不 排水 强度 的影 响 。
吕宾 林 ， 王金 文。 ， 蔡德 钩
（ １ ． 中国铁道科学研究 院 铁道建筑研究所 ， 北京 １ ０ ０ ０ ８ １ ； ２ ． 中 国铁 道科 学研 究 院 高 速铁 路轨 道技 术 国家重点实验室 ， 北 京 １ ０ ０ ０ ８ １ ； ３ ． 中铁 建 设 集 团 有 限 公 司 ， 北 京 １ ０ ０ ０ ４ ０ ）
不 断 降低 ； 当应 变 速率 ＞５ ％时， 不 排 水 强度 的加 荷 速
率 敏感 度 大概保 持 在 ９ ％ 左 右 。潘永 坚 等 通 过对 宁 波大榭 软 原状 软 土 室 内 试 验 分 析 ， 发现剪切速率 ０ ． ８ ｍｍ ／ ｍ ｉ ｎ 的 内摩 擦 角 比 ２ ． ４ ｍ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ 平均 大 近一 倍 。 阚 三轴 试验 采用 应 力 应变 控 制 式 三 轴 剪切 试 验 仪 ， 可进行 ｕ ｕ试 验 、 Ｃ Ｕ试 验 、 Ｃ Ｄ试 验 和反 压力 饱 和等 试
于应 力应 变 关 系的影 响较 小 ； 固结压 力较 大 时 ， 速 率 的影 响更 显著 。 关键词： 剪切 速 率 三 轴 固结 不排 水强 度 固结直剪 强度
中图 分类 号 ： Ｔ Ｕ ４ １ １ ． ７ 文献 标识 码 ： Ａ Ｄ Ｏ Ｉ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ ３ － １ ９ ９ ５ ． ２ ０ １ ３ ． Ｏ １ ． ２ ３
黏土土样 取 自某 软 土地基 ， 位置 为深 １ ０ ｍ处 ， 地 下 水位 ０ ． ５～ １ ． ０ ｍ左右 ， 中压缩性 。具体物理指标见表 １ 。
表 １ 原 状 土 主 要 物 理 参 数
荷 速率 影 响条 件下 不 同超 固结 比土 的不 排水 抗剪 强度
试 验模 型 。Ｔ ｈ ｏ ｍａ ｓ 等 重 点研 究 了 剪 切 速 率 对 超 固 结 黏土 不 排水 强度 的影 响 ， 发现 当剪 切速 率较 小 时 ， 随 着 固结 比的增 加 ， 黏 土不 排 水 抗 剪 强 度 的 速 率 敏感 度
程意义 ， 尤其 是在 通过 室 内试 验 测 试 黏 土 的 不 排水 抗
剪 强度 时 ， 需 要对 此予 以关 注 。 国 内外很 多学 者对 不 同剪 切速 率下 黏土 的变 形 和 强 度 研 究 做 了许 多工 作 。Ｄ ｉ ｎ ｅ ｓ ｈ等 ¨ 建 立 了考 虑 加
１ 剪切 速 率对 于黏 土不 排水 强 度 的影 响试 验
４ ． ５ ｍ ｍ ／ ｍ ｉ ｎ 。试 验步 骤如下 ：
１ ） 按 照规 范要求 制取 土 样 ， 三轴 试 验为 直径 ３ ９ ． １
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ２ — ０ ６ ． ２ ５ ； 修 回 日期 ： ２ ０ １ ２ ． １ ０ — ２ ０