剪切速率对结构性黄土力学性状的影响
浅析土的直接剪切试验与其影响因素
浅析土的直接剪切试验与其影响因素摘要:抗剪强度指标C和φ是评价岩土体性质和工程设计的重要参数,在工程设计质量和工程施工中起着非常重要的作用。
本文就土的直接剪切试验与影响因素进行了分析。
关键词:土体；剪切试验；影响；密度土的抗剪强度是土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土的一个重要力学指标，在估算地基承载力、评价地基稳定性以及计算码头、路堤、土坝等斜坡稳定性以及挡土建筑物的土压力时，都需要土的抗剪强度指标。
在专业领域上，把测定土体抗剪强度指标的试验称为剪切试验。
土抵抗剪应力是土体保持自身不被破坏而所能承受的最大剪应力，因此如何使试验成果能较准确地反映不同土体的力学性质，以及掌握它与其它指标之间的相互关系和影响就显得非常重要。
所以，对土的直接剪切试验与影响因素的分析就要做得非常认真，确保试验结构的准确，从而使工程顺利施工，并保护岩土体的整体不被破坏。
1 密度、含水量与抗剪强度的关系1.1 土的天然含水量与抗剪强度的关系对黏性土来说，天然含水率ω值与抗剪强度即C，值成负相关，反之亦然。
对不同岩性相同含水量土样来说，其抗剪强度还受容重，颗粒成份、组成等因素影响。
因为黏性土含矿物质较高，一般在15%～25%，甚至更高，黏土矿物含量越高吸附水的能力就越强。
当含水量增大时，土的和C值将随之降低，从而使抗剪强度降低。
但当含水量降低时，土的结构联结增强，从而有助于黏聚力C和内摩擦角U的提高。
对沙土来说抗剪强度一般也随含水量增加而降低。
图1是粉质沙土的内摩擦角与含水率的关系图。
图1粉质沙土的内摩擦角与含水率X的关系曲线图由此可见，干沙的内摩擦角最大，含水率增大到接近最大分子水容度时，值最小，当含水率达到毛细管水容度时，再度增大。
继续增大含水率则将导致内摩擦角值的降低。
1.2 土的密度(容重)与抗剪强度的关系对黏性土来说土的密度越大，其抗剪强度越大，这是因为在天然含水率ω相同情况下，密度越大，其干密度也就越大，则空隙比越小，凝聚力C值相应增大，内摩擦角值相应降低。
土工试验中影响土的物理力学指标因素
土工试验中影响土的物理力学指标因素验数据是岩土工程勘察报告的重要依据，提供可靠的物理力学性指标参数，它们是供工程设计人员作建（构）筑物基础设计或选材的依据。
由于岩土本身的不均匀性，取样运输过程中的扰动，以及试验设备和操作方法的差异，试验人员的素质不同，使得室内土工试验中测试的结果存在一定的问题。
其准确性在一定程度上影响工程设计的准确性。
因此，分析室内土工试验中存在的问题及对试验数据准确性的影响有着十分重要的意义。
室内土工试验主要分为两大类：物理性试验，测土在天然状态下的特性指标，如密度、比重、含水率、液缩限、颗粒级配等，对土试样进行定名，并为岩土工程师及勘察人员对地基土层序划分提供依据；力学性试验，测土在外力作用下，土体抵抗外力的能力特性指标，如抗剪强度、压缩性、渗透性等，为岩土工程师及设计人员对建筑物基础设计、基坑支护及提供可靠地持力层提供依据。
1. 试样制备中应注意的问题将土样筒按标明的上下方向放置，剥去蜡封和胶带，开启土样筒取出土样。
对土样，先用钢丝锯将其圆柱土样的两端面削平，用眼观察用手按捏，描述土样的钻孔编号、取样深度、土样名称、颜色、可塑性、包含物等，查看与送样单是否相符，同时对所切土样的物理力学指标值凭经验作一个估计值，并记。
对岩样，在切样过程中也要对其颜色、矿物成分、结构构造、风化程度、岩石名称进行详细的描述，并凭经验对岩石强度进行估计。
对岩土样物理力学性质的描述和估计，有利于后期数据整理时进行对比，得出符合工程实际的试验数据，同时也有助于试验人员积累经验。
2. 影响土的物理性指标的因素土的物理性质表明土的密实程度和含水状态，反映土的物质组成和结构特征。
在含水量、密度、比重三个物理指标中，含水量是最容易变化的，不同的土有不同的含水量；由于各种因素，如土层的不均匀，取样不标准，土样在运输和存放期间保护不当而失水以及含有贝壳和腐殖质等等，都会影响成果的准确度。
土的密度虽然也是一个变化的值，不同的土样密度值不同，但对于某一个土样来说，它的值较稳定，一般要作平行测定，如果平行测定值相差较大，主要原因是土质不均匀造成的，或是环刀变形，刮刀磨损呈凹形。
泾阳黄土抗剪强度的环剪试验研究
泾阳黄土抗剪强度的环剪试验研究李凌芸;党进谦;王炜【摘要】With the loess in Jingyang landslide zone as the researchobject ,HJ‐1 type of ring shear apparatus is adopted to carry out the single grade ring shear tests of the remolded loess in Jingy‐ang county to study the strength varying laws of remolded loess with different moisture contents , dry density and shear speed under the larger shear displacement . T he research results indicate that the stress‐strain curves of soil body appear to be weakened ;the cohesion force and internal friction angles decrease with an increase in moisture contents .The larger the shear speed reaching the peak value is ,the smaller the required shear displacement is and the larger the internal cohe‐sion force is ,but its effect upon the internal friction angle is not obvious .The dry density and peak value strength are found to be in positive correlative relation without obvious effect upon re‐sidual strength .The brittle index decreases with an increase moisture content and shear speed .%以泾阳滑带土为研究对象，采用HJ‐1型环剪仪对泾阳县的重塑黄土进行了单级环剪试验，研究了不同含水率，干密度，剪切速度下重塑黄土在较大剪切位移下的强度变化规律。
黄土的物理力学性质
黄土的物理力学性质§2-1 黄土的物理性质试验用黄土采用甘肃兰（州）海（石湾）高速公路工程现场扰动土，其物理性质主要由它的物理性质指标来体现，其物理性质指标主要有：孔隙率、天然含水量、容重和液塑限等。
由于黄土的生成与存在条件比较特殊，它的孔隙率比普通土的孔隙率要大。
一般黄土中存在肉眼易见的孔隙，这些孔隙多为铅直圆孔，这类孔隙通称为大孔隙。
大孔隙比例的多少在一定程度上决定了黄土湿陷性的大小，大孔隙多的黄土湿陷程度大；反之则小。
试验所用黄土的天然含水量很低，一般在10％以下。
含水量在剖面上的变化与黄土层的厚度和埋藏深度没有直接关系。
黄土的容重、比重取决于黄土的矿物成分、结构和含水量，而黄土的颗粒分散度、矿物成分、形状和弹性在一定程度上决定了黄土的液塑性。
黄土的物理性质随成岩时代、成岩地区的不同而表现出一定的差异。
为了得到该黄土的物理性质，我们根据《公路土工试验规程》（JTJ 051-93）的要求，分别采用联合液塑限仪、烘箱和重型击实等方法进行了有关指标的测定，测定结果如表2-1所示。
一．主要成分分析组成黄土的矿物约有60种，其中轻矿物（d﹤0.005mm）含量占粗矿物（d ﹥0.005mm）总量的90%以上。
黄土中粘土矿物（d﹤0.005mm）以不同的方式同水和孔隙中的水溶液相互作用，显示出不同的亲水性，故粘土矿物的成分和比例，在某种程度上体现了黄土的湿陷性。
水溶盐的种类和含量与黄土的湿化、收缩和透水性关系密切，直接影响着黄土的工程性质。
水溶盐包括易溶盐、中溶盐和难溶盐三种。
易溶盐（氧化物，硫酸镁和碳酸钠）极易溶于水或与水发生作用。
它的含量直接影响到黄土的湿陷性。
中溶盐（石膏为主）的存在状态决定其与水的作用情况。
以固体结晶形态存在时，溶解性小，但当以次生结晶细粒分布于孔隙中时，易溶解，在这种情况下，会对黄土的湿陷性有一定的影响。
难溶盐（碳酸钙为主）在黄土中既起骨架作用，又起胶结作用，这取决于其赋存的状态。
三轴剪切条件下黄土结构特征变化细观试验
第２ ６卷
第 １期
西
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技
大
学 学 报
Ｖｏ＿ ６ Ｎｏ １ ｌ２ ．
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２ Ｏ 年 ＸＩ ＡＮ ＵＮＩ ＶＥＲＳ ＴＹ ＣＩ Ｉ ＯＦ Ｓ ＥＮＣ ＡＮＤＴＥ Ｅ ＣＨＮＯＬ Ｘ￣ （ Ｙ
Ｍ ｉｒ ｓ ｏ ｃｅ ｐ ｒｍ ｅ ｎｄ ｒ ｔ ｉｘ ａ ｅ ｔｃ ｎｄ ｔｏ ｓ ｃ ｏ ｃ ｐｉ ｘ ｅ ｉ ｎｔｕ ｅ ｒａ ｉ ｌｔｓ ｏ ｉｉ ｎ
ｏ ｅ ｓｓｒ ｃ ｕ ｅ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｆｌ ｓ ｔ ｕ ｔ ｒ ｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｏ
Ｗ ＡＮＧ ｈ ｏｙ ｎ Ｚ ａ －ａ ｇ ，Ｎ Ｉ ａ — ｕ Ｕ — ｉ３ ｎ ｋ ｉ，Ｐ Ｙｉ ｎ Ｗ ｂ
ａ ｄｏ ｉｈ ｏ ｓ ｎ ｅ ｈ ｉ ｅ ｅ ｔｓａｅ ｒ ｂａｎ ｄ． Ｐ ｒ ｈ ｇ ｓａ ｄ ｄ ｍａ ｅｐ ｏ ａ ａｉｎ ｎ ａ Ｌ ｓ ｉｌｅ ｓｕ ｄ ｒｔ ｅ ｄｆ ｒｎ ｔｔｓｗｅｅ ｏ ｔｉｅ ｆ ｏ ｅ ｃ ａ ｅ ｎ ａ ｇ ｒｐ ｇ ｔ ｎ ｏ ｌ ｆｌ ｓ ｒ ｉｅ ａ ｏ ｓｗｅ ｅｇｖ ｎ． ｗｓ ｅ ｏ
土结构破坏全过程的细观损 伤扩展 规律 的 实时 Ｃ Ｔ检 测试 验。通过试验 ， 到 了在 荷载作 用 下 得
兰黄 土、 离石黄土土体 中孔 隙被 压 密各个 阶段 清晰 的 Ｃ Ｔ照 片及 土样 剪切 过程 中各 阶段 的 口 、 数
据。并且对试验得到的 Ｃ Ｔ数 ， Ｔ图像 等试验 结果进行 了分析 ， 到 了原状黄 土土体孔 隙变化特性及 Ｃ 得 原状黄 土的土体损伤扩展 的初 步规律 。 关键词 ： 土； Ｔ； 伤 ； 黄 Ｃ 损 细观结构 中图分类号 ： Ｕ ４ １ ３ Ｔ １ ． 文献标识码 ： Ａ
不同剪切速率下格栅_土界面循环剪切及其后直剪特性_刘飞禹
④
①
图 2 试验用土工格栅 Fig.2 Geogrid specimens
表 3 剪切试验方案
Table 3 Cyclic shear testing program
试验类型
竖向应 剪切幅 循环 力/kPa 值/mm 次数
剪切速率/ (mm·min－1)
0.25
0.50
循环剪切试验
90
3
10
1.00
综上所述，目前关于剪切速率对筋土界面剪切 特性影响的研究相对较少，尤其缺乏加载速率对界 面循环剪切特性和受循环剪切后的直剪特性影响的 研究。笔者对砂土–格栅界面进行了不同剪切速率 条件下的单调直剪试验、循环剪切试验和循环剪切 后单调直剪试验，探讨了剪切速率对砂土–格栅界 面静力特性和动力特性的影响，得到了一些有益的 结论。
LIU Feiyu1，WANG Pan1，WANG Jun2，CAI Yuanqiang2
(1. Department of Civil Engineering，Shanghai University，Shanghai 200072，China；2. Architecture and Civil Engineering College，Wenzhou University，Wenzhou，Zhejiang 325035，China)
Abstract：In order to investigate the influence of shear rate on cyclic and post-cyclic shear behavior of sand-geogrid interface，a series of large scale direct shear，cyclic shear and post-cyclic direct shear tests were performed. The effect of shear rate on shear stress and volumetric strain at interface was studied. Moreover，
结构性对黄土抗剪强度的影响研究--以国道G310三门峡段为例
第１９卷第２期２０２１年４月水利与建筑工程学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＷａｔｅｒＲｅｓｏｕｒｃｅｓａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＶｏｌ．１９Ｎｏ．２Ａｐｒ．，２０２１ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２－１１４４．２０２１．０２．００２收稿日期：２０２０ １１ １８ 修稿日期：２０２０ １２ ２０基金项目：国家自然科学基金项目（４１６０２２９５）；河南省高等学校重点科研项目（２１Ａ４１０００２）；河南省高等学校青年骨干教师培养计划项目（２０２０ＧＧＪＳ－０９４）作者简介：赵金秌（１９９７—），女，博士研究生，研究方向为非饱和土。
Ｅ ｍａｉｌ：ｘ２０１８１０２０７１６２＠ｓｔｕ．ｎｃｗｕ．ｅｄｕ．ｃｎ通讯作者：姜 彤（１９７３—），男，博士，教授，主要从事岩土工程方面的研究工作。
Ｅ ｍａｉｌ：ｊｉａｎｇｔｏｎｇ＠ｎｃｗｕ．ｅｄｕ．ｃｎ结构性对黄土抗剪强度的影响研究———以国道Ｇ３１０三门峡段为例赵金秌１，高宇甲２，霍继炜２，韩明涛２，姜 彤１，张俊然１，朱云江１（１．华北水利水电大学地球科学与工程学院，河南郑州４５００４５；２．中建七局第四建筑有限公司，陕西西安７１００００）摘 要：为揭示结构性对原状黄土和重塑黄土抗剪强度的差异影响，以国道Ｇ３１０三门峡西至豫陕界段的黄土路基为研究背景，对具有相同含水率和干密度的原状黄土和重塑黄土进行一系列直剪试验和扫描电镜试验，对比分析了原状黄土与重塑黄土在抗剪强度和微观结构的差异及其机理。
直剪试验结果表明：剪切过程中原状黄土的应力应变关系呈应变软化而重塑黄土的应力应变关系呈应变硬化；原状黄土的应变软化现象随着垂直压力的增大逐渐减弱；原状黄土的抗剪强度参数比重塑黄土的大。
原状黄土和重塑黄土的抗剪强度均随黄土黏粒含量的减少而降低。
微观试验结果表明：原状黄土具有清晰的骨架颗粒、明显的支架孔隙、密集的接触处胶结物，其完整的原生结构是使其抗剪强度高于重塑黄土的主要原因。
黄土快剪试验操作技术及对抗剪强度的影响分析
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黄土的含水率对黄土的抗剪强度有比较大 的影响 ， 当黄土的 含水 率低 于塑限时 ， 含水率多少对 强度 的影 响最大 ， 随着含水率 的增加 ， 的内摩擦角和凝 聚力都 降低较多 ， 当含水率大于 塑 土 但 限时 ， 含水率对抗 剪强度 的影响却减小 ， 一旦超过饱和含水率时 ， 抗剪强度基本没有变化 。 土的含水率相同时 ， 则土的干重度越大 ， 其抗剪强度也越高 。见表 ｌ 。 袭 １不同干重 度土含水率与抗剪强度对比
维普资讯
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黄丛快剪试验添谁蒎恭 踏抗窗爨庭绚彩响分
毛歆 燕 ， 陈 顺
（ ． 肃煤 田地质研 究所 ， 肃 兰州 ７０ ０ ；． 肃煤 田地 质局 ， 肃 兰州 ７ ０ ０ ） １ 甘 甘 ３ ０ ０ ２甘 甘 ３０ ０
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原状黄土与结构接触特性直剪试验研究
第43卷第32期• 46 • 2 0 1 7 年 1 1 月山西建筑SHANXI ARCHITECTUREVol.43 No.32Nov.2017文章编号：1009-6825 (2017) 32-0046-02原状黄土与结构接触特性直剪试验研究+张磊刘慧(西安建筑科技大学土木工程学院，陕西西安710055)摘要:采用大型直剪仪对常、变法向应力下原状黄土与混凝土接触面力学特性开展研究。
结果表明：法向应力及混凝土表面粗 糙程度均对剪应力一剪切位移曲线影响很大，接触面抗剪强度符合摩尔一库仑定律。
关键词:饱和软黄土,接触面，直剪试验,剪应力，剪切位移中图分类号:TU411.3 文献标识码:A〇引言在岩土工程中，土与结构相互作用问题经常遇到，如土体与 桩、土体与挡土结构、土体与隧道侧壁等的相互作用。
由于土体 与结构物材料的物理力学性质差异较大，在分析两者相互作用时 不能只考虑各自特性，需对接触面上的剪切传递机理进行研究[1]。
卢廷浩等[2]利用改进的直剪仪研究了不同含水量下黏土 自身及与混凝土、石、砖之间的剪切力学特性。
朱俊高等[3]针对 黏土与混凝土接触问题研究了单剪和环剪试验成果的差异，分析 了直剪仪、单剪仪和环剪仪用于接触面应力变形及强度特性试验 时的优缺点。
以上研究[1_3]均发现法向应力对接触面剪应力一剪 切位移曲线及抗剪强度有很大影响，但都把法向应力取为常值。
在桩基工程中，由于地面堆载、打桩法施工后桩周土固结沉降等 原因，桩侧表面法向应力逐渐增大，目前变法向应力下土与结构 接触面剪切力学特性研究还较为少见。
梁鹏等[4]和曹卫平等[5]分别针对松砂和密砂与混凝土接触问题开展直剪试验研究，得到 了变法向应力下剪应力与剪切位移曲线。
现有的土与结构接触面剪切试验研究大多针对黏土和砂土，目前关于原状黄土与结构接触面剪切试验的研究还很少见。
冯 皎等[6]利用自制的大型单剪仪开展原状黄土及重塑黄土与混凝 土接触面剪切试验研究，但把法向应力取为常值。
土结构性的剪切波速表征及对动力特性的影响
土结构性的剪切波速表征及对动力特性的影响一、本文概述土的结构性是指土颗粒之间的排列方式、连接方式以及由此产生的整体力学特性。
在土动力学中，剪切波速是描述土体在剪切应力作用下波动传播速度的重要参数，它与土的结构性密切相关。
剪切波速不仅影响土体的变形特性，还是评价地基稳定性、地震波传播、地下工程安全等多个领域的关键指标。
研究土结构性的剪切波速表征及其对动力特性的影响，对于深入理解土的力学行为、提高工程安全性和优化工程设计具有重要意义。
本文旨在通过理论分析和实验研究，探讨土结构性的剪切波速表征方法及其对动力特性的影响。
我们将介绍土结构性的基本概念和剪切波速的定义及测量方法。
通过室内试验和现场测试，分析不同土样在剪切波速方面的差异性，以及土结构性对剪切波速的影响机制。
接着，我们将讨论剪切波速与土的动力特性之间的关系，包括土的阻尼比、刚度等。
结合工程实例，评估剪切波速在工程实践中的应用价值，并提出相应的建议和展望。
通过本文的研究，我们期望能够为土木工程领域的学者和工程师提供关于土结构性的剪切波速表征及其对动力特性影响的深入理解，为未来的工程实践提供理论支持和指导。
二、土结构性的剪切波速表征土的结构性是指土颗粒之间的排列方式、连接方式以及颗粒间的相互作用力等特性，这些特性对土的力学行为，包括剪切波速的传播特性，具有重要影响。
剪切波速，即剪切波在介质中传播的速度，是反映介质动力特性的重要参数，尤其在地震工程、岩土工程以及波动分析等领域中，具有广泛的应用。
在土的结构性研究中，剪切波速的表征是一个关键问题。
通常，剪切波速可以通过多种方式进行测量和表征，包括野外原位测试、室内试验以及数值模拟等。
野外原位测试如跨孔波速测试、面波测试等，可以直接获取实际工程场地中土的剪切波速，对于理解土的结构性和动力特性具有重要意义。
室内试验则可以通过控制试验条件，模拟不同结构性土的剪切波速特性，从而更深入地研究土的结构性对剪切波速的影响。
黄土的三轴剪切吸力变化特性与结构性的分析
配制 ５ 种不同含水率的原状样 ，分别是 １ ０ ％、１ ５ ％、１ ９ ． ６ ％、２ ６ ％、饱和样 ． 对含水率低于天然含水率 的土样采用 自然风干法制备 ，达到 目标含水率后 ，将其放入养护缸中养护数天 ，待试样 内部水分均匀后即 可进 行试 验 ．对含 水 率大于 天 然含水 率 的土样 制备 采 用水膜 转移 法 ．用滴定 管将 所需 加入 的水量 均 匀缓慢 的滴入试样表面 ，然后在保湿缸中养护数天，让水分均匀分布于试样内部 ．饱和样采用抽气饱和法制备 ． 将原状土碾碎过 ０ ． ５ ｍｍ筛 ，控制干密度和含水率 ，用压样器分层压实制备成重塑样 ．制好后的试样 在保湿缸 中静置 ２ ４ ｈ 后 ，即可进行试验 ． 试验所用仪器为应变控制式非饱和土三轴仪 （ 江苏溧阳永 昌工程试验仪器厂，Ｆ Ｓ Ｙ ３ ０型） ．试验前 ， 检查陶土板饱和度， 并确定陶土板传压的滞后时间（ 经试验陶土板在加压阶段滞后时间约为 １ ｍ ｉ ｎ 左右） ． 安
＿
第１ 期
蔡东艳 ，等 ：黄土 的三轴剪切 吸力变化特性 与结构性 的分析
７ ７
初始吸力稳定后 ，压力室 中注水 ，加压 固结，固结时排气不排水 ．固结围压分别取 ５ ０ ｋ Ｐ ａ 、１ ０ ０ ｋ Ｐ ａ 、 ２ ０ ０ ｋ Ｐ ａ 、３ ０ ０ ｋ Ｐ ａ ．围压分级施加 ，每级压力 ５ ０ ｋ Ｐ ａ ，每级压力下体积变形稳定后施加下一级压力 ． 在 围压 下 固结稳 定后 ， 关 闭排气 排水 阀 门 ， 直 至 孔隙水 压 力和 孔 隙气压 力稳 定为 止 ， 然 后开 始剪切 ． 剪
黄 土 是 一种 典 型 的结 构性 土 ．人们 从 细观 考 察黄 土 的结构 虽 然对 认识 其成 因及结 构性 具 有 一 定 的作 用 ，但 是 ，由于 不能 定量 反 映黄土结 构 的力 学效应 ，使 其在 土 的变形 和强 度分析 中难 以应 用 ．也就 是说 ， 不能 综合表 征 黄土 结构性 在 排列 和胶 结两 方面 的指标 ，定量地 引入本构 关 系 的研 究ｕ Ｊ ．近 年来 ，人 们从 损
在强夯作用下黄土力学特性和微观结构的变化
在强夯作用下黄土力学特性和微观结构的变化摘要：实验室强夯试验是用于研究黄土剪切强度特性动态效果的影响。
测量不同组成的黄土在不同锤击数下的剪切强度。
实验结果表明,不同的锤击数下的黄土具有不同的剪切强度。
在第一阶段,随着击打次数的增加其抗剪强度也逐渐升高。
它达到峰值,随着锤击数的增加其强度逐渐减少。
为了揭示抗剪强度改变和不同微观结构之间的关系，定量材料微观结构分析试验进行了在不断变化力作用下的不同阶段的标本状态的测试。
研究表明:不同的剪切强度直接关系到微观结构的变化。
结果表明,黄土的剪切强度从根本上受到微观结构状态的控制。
日益增长的颗粒非均质性强度、不同的微观粒子方向和不断增加的微观结构破坏是导致剪切强度改变的主要原因。
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关键词:黄土；动荷载作用；土的抗剪强度；压实；微观结构1．介绍许多土的工程性质从根本上是由他们的微观结构控制的。
(Osipov,1983; Terzaghi and Peck, 1996)。
先前的研究人员(e.g. Seed et al., 1973; Scott and Pearce, 1973; Smoltczyk, 1983; Gambin, 1983; Osipov, 1983; Tovey and Krinsley, 1992; Shi, 1996)研究了工程特性和微观结构之间的关系,但他们的研究是在扰动后的土样上进行的压实。
其研究的是有关于重塑后的微观结构的相关问题并且对土的力学性质产生了影响。
在原位强夯(或压实)中,尽管是原始或不受外界干扰的微观结构的地基土都会影响受压土的抗剪强度(Zheng, 1992; Shi, 1996)。
此外,该研究方法,主要是定性于八十年代之前和仅为定量于粒子的取向以后。
几乎没有研究人员已经研究了不扰动土在强夯作用下微观结构的改变和在剪切作用下微观结构的影响，从而导致在这课题中知识的有限。
在实践中,原位强夯参数的选择基于经验和现场试验。
饱和重塑黄土抗剪强度影响因素的试验研究
饱和重塑黄土抗剪强度影响因素的试验研究李威;庄建琦;王颖【摘要】强降雨和灌溉导致黄土强度劣化并发生饱和破坏现象,进而诱发黄土滑坡,给当地带来严重的灾难.饱和黄土抗剪强度的影响因素较多,本文根据水头饱和与反压饱和相结合的原理,利用改装后的TFB-1型非饱和土应力-应变控制式三轴仪对党川地区马兰黄土重塑土样进行饱和试验和CU试验.分别采用50 kPa、100 kPa、200 kPa、400kPa围压对饱和重塑黄土进行剪切速率分别为0.02 mm· min-1、0.06 mm·min-1、0.2 mm· min-1、0.4 mm· min-1的CU试验,探讨了围压和剪切速率对饱和重塑黄土抗剪强度的影响.研究发现:同一围压下,饱和重塑黄土的抗剪强度随着剪切速率的增大呈先增大后减小的趋势;同一剪切速率下,饱和重塑黄土的抗剪强度随着围压的增大逐渐增大;在于密度相同的条件下,饱和重塑黄土的总黏聚力及有效黏聚力随着剪切速率的增大先减小后增大,总内摩擦角及有效内摩擦角随着剪切速率的增大先增大后减小.该研究可为黄土滑坡预报和范围预测提供一定依据.【期刊名称】《工程地质学报》【年(卷),期】2018(026)003【总页数】7页(P626-632)【关键词】饱和重塑黄土;抗剪强度;围压;剪切速率【作者】李威;庄建琦;王颖【作者单位】长安大学地质工程与测绘学院,西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室西安710054;长安大学地质工程与测绘学院,西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室西安710054;长安大学地质工程与测绘学院,西部矿产资源与地质工程教育部重点实验室西安710054【正文语种】中文【中图分类】P642.30 引言中国黄土以其地层全、厚度大、分布广和特殊的工程性质而闻名于世。
在平面上从山西、陕西和甘肃为主组成的“中央黄土高原”向外展布，覆盖面积达64×104,km2(徐张建等， 2007)。
土的抗剪强度试验成果与其它指标的关系及影响因素分析
西 北 水 电 ・ ０ ２１ １年 ・第 ３期
８ ３
１ 密度 、 含水 量 与抗 剪 强度 的关 系
１ １ 土 的天然 含水 量与 抗剪 强度 的关 系 ．
一
判 断试 验成 果 的 正确 性 。表 １是 笔 者 单 位 ２ １ ０ ０年 承 接 的盐环 定扬 黄续 建工程 的部 分原 状土样 试 验资 料， 基本 上 反映 了天然 含水 量 ， 干容重 与抗 剪强 度 的
上述方 程式 为库 仑定 律 。此定 律 说 明 ， 的抗 土
剪 强度 ５由 内摩 擦 力 Ｐａ 和凝 聚力 Ｃ两 部分 组 ｔ ｎ
成， 且与垂 直压力 Ｐ成 直线 正 比关 系 。 如何使 试验成 果能较 准确 地反 映不 同土体 的力
学性 质 ， 掌握 它 与其 它 指标 之 间 的 相互 关 系 和 以及
估算 地基承 载力 等 土 的力学 性 质 的 主要 指标 之 一 。
土 的抗剪 强度是在 垂 直 压力 作 用 下 ， 中 的剪应 力 土
达 到一定 值 而 大 于粒 间 的结 构 黏 聚 力 和 摩 擦 阻 力
时， 将会 引起 颗粒 的相对位 移 （ 切 ） 形 成 剪切 带 ， 剪 ， 造成土体 的破坏 。土 抵抗剪应 力是 土体保 持 自身不
则 将导 致 内摩擦 角 值 的降低 。
１２ 土的 密度 （ ． 容重 ） 与抗 剪强 度 的关 系
对 黏性 土来说 土 的密 度越 大 ， 其抗 剪强度 越大 ， 这 是 因为在 天 然 含 水 率 相 同情 况 下 ， 度 越 大 ， 密 其 干密度也 就 越 大 ， 空 隙 比越 小 ， 聚 力 Ｃ值 相 则 凝
应增大， 内摩 擦角 ‘值 相应 降低 。 Ｄ
粗粒土直剪试验剪切速率对抗剪强度的影响研究
第40卷第6期2 0 2 0年1 2月中外公路291D O I：10. 14048/j.issn. 1671-2579. 2020. 06. 062粗粒土直剪试验剪切速率对抗剪强度的影响研究雷壮，魏玉峰'李远征，潘远阳(成都理工大学地质灾害防治与地质环境保护国家重点实验室，四川成都610059)摘要：为了分析直剪剪切速率对粗粒土抗剪强度的影响，利用直剪仪开展粗粒土不同剪切速率的剪切试验研究，探讨剪切速率与剪应力一剪切位移曲线变化规律，从颗粒破碎及颗粒重组分析不同剪切速率对粗粒土抗剪强度的影响，最后，分析剪切速率对强度参数及颗粒破碎率的影响及原因。
试验结果表明：在正应力较小时，剪切速率对抗剪强度的影响较小，而正应力较大时，剪切速率对抗剪强度的影响比较大，主要表现为剪切速率越大，抗剪强度减小的幅度越大，内摩擦角越小，黏聚力越大；产生这种现象的原因是剪切速率越小，直剪试验输人能量越大，且剪切时间长，粗粒土颗粒有足够的时间发生颗粒破碎和颗粒重组来耗散能量.使有效应力接触点增多，从而导致抗剪强度较大。
关键词：直剪试验；剪切速率；抗剪强度；强度参数；颗粒破碎率抗剪强度是工程中粗粒土利用和评价的主要力学指标之一。
近年来，国内外众多学者在粗粒土的抗剪强度、变形影响、渗流性能、应力应变等方面取得了丰富的研究成果。
在剪切速率对粗粒土强度指标的影响 方面也开展过一些研究：周杰等通过对砂土研究，指出 当法向应力较小时，剪切速率基本不会影响标准砂的抗剪强度；当法向应力较高时，不能忽略剪切速率对砂 土抗剪强度特性的影响，且法向应力越大，剪切速率对 其抗剪强度的影响越明显；杨俊等通过对砂土研究得出剪切速率较大时，试样剪切破坏的时间相应较短，在 相同的垂直荷载下较剪切速率小的产生固结时间少，孔隙比减少会较小，同时使内摩擦角减小，黏聚力增 大;徐肖峰等对相同剪切速率下粗粒土的强度和变形特性进行试验研究，发现当剪切速率较小时，粗粒土强 度理论公式拟合相关系数比较理想，随剪切速率的增 加，内摩擦角有减小的趋势。
剪切力对工程结构的力学影响
剪切力对工程结构的力学影响剪切力是工程结构中常见的一种力学作用，它对结构的稳定性和安全性有着重要的影响。
本文将探讨剪切力对工程结构的力学影响，并从不同角度分析其具体影响。
首先，剪切力对结构的强度和稳定性有着直接的影响。
在工程结构中，剪切力会导致结构内部的材料产生剪切变形，从而对结构的强度和稳定性产生影响。
特别是在梁、柱等承受纵向荷载的结构中，剪切力会引起结构的剪切破坏，从而导致结构的失稳甚至坍塌。
因此，在设计和施工过程中，必须对剪切力进行合理的估计和控制，以确保结构的安全性。
其次，剪切力还会对结构的变形和挠度产生影响。
当剪切力作用于结构时，会引起结构的剪切变形，从而导致结构的变形和挠度增大。
特别是在梁、板等柔性结构中，剪切力会引起结构的剪切变形，从而导致结构的挠度增大。
这不仅会影响结构的使用性能，还可能导致结构的破坏。
因此，在设计和施工过程中，必须对剪切力的影响进行合理的分析和考虑，以确保结构的变形和挠度控制在合理范围内。
此外，剪切力还会对结构的动力响应产生影响。
在地震、风载等外部力作用下，结构会受到剪切力的影响，从而引起结构的动力响应。
剪切力会引起结构的振动，进而影响结构的稳定性和安全性。
因此，在结构的抗震设计和风载设计中，必须对剪切力的影响进行充分的考虑，以确保结构在外部力作用下具有良好的抗震和抗风性能。
另外，剪切力还会对结构的疲劳寿命产生影响。
在长期使用过程中，结构会受到剪切力的反复作用，从而引起结构的疲劳损伤。
特别是在桥梁、机械设备等工程中，剪切力会引起结构的疲劳破坏，从而影响结构的使用寿命。
因此，在结构的设计和使用过程中，必须对剪切力的影响进行合理的估计和控制，以确保结构具有良好的疲劳寿命。
总之，剪切力是工程结构中常见的一种力学作用，它对结构的稳定性和安全性有着重要的影响。
剪切力会影响结构的强度和稳定性，引起结构的变形和挠度增大，影响结构的动力响应，以及影响结构的疲劳寿命。
因此，在工程设计和施工过程中，必须对剪切力进行合理的估计和控制，以确保结构的安全性和可靠性。
剪切速率对非饱和黄土抗剪强度影响的试验研究
剪切速率对非饱和黄土抗剪强度影响的试验研究
本研究在室内条件下进行，选用一种非饱和黄土为研究对象，通过轴向剪切试验探究剪切速率对非饱和黄土抗剪强度的影响。
实验中使用标准剪切箱和液压剪切机，通过调节速率和应力水平来模拟不同剪切条件下的力学行为。
首先，将样品按压实一定的干度，在标准剪切箱中进行前处理，包括边缘清理和样品制备。
然后在液压剪切机上进行轴向剪切试验，测试不同速率下的剪切强度和剪切变形特征。
实验结果表明，随着剪切速率的增加，非饱和黄土的抗剪强度呈现出下降趋势。
当剪切速率较小时，样品中的孔隙水可以逐渐从孔隙中排出，形成较大的孔隙水压力，从而增加了土体内部的张力，提高了抗剪强度。
但随着速率的增加，孔隙水排出的速度逐渐增快，导致土体内的张力渐渐降低，抗剪强度也随之下降。
综上，本研究认为非饱和黄土的抗剪强度受剪切速率影响较大，剪切速率越大，抗剪强度越低。
对于非饱和黄土的力学行为研究具有一定的理论和实践意义。
室内残余剪切试验对新黄土与黏性土的适用性分析
室内残余剪切试验对新黄土与黏性土的适用性分析赵亚品;谭永平【摘要】通过实例分析了残余剪切试验的剪切速率对新黄土和黏性土残余强度值的影响,对比试验结果表明:①在工期紧时,可以直接用扰动带土每级压力下(固结稳定后)初始剪切峰值强度后的强度衰减稳定值,代替多次剪切的残余稳定强度值.②对于粉土或低塑性的粉质黏土,可以将残剪试验的剪切速度提高到直接快剪的速度0.6～0.8 mm/min,不影响结果数据的准确性.③对于高塑性粉质黏土和黏土,剪切速率对试验结果有着明显的影响,为保证结果数据的准确性,仍以规范规定的最高限速(0.06 mm/min)进行剪切.【期刊名称】《铁道勘察》【年(卷),期】2008(034)006【总页数】3页(P50-52)【关键词】残余剪切试验;残余强度;滑坡【作者】赵亚品;谭永平【作者单位】铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津,300251;铁道第三勘察设计院集团有限公司,天津,300251【正文语种】中文【中图分类】U21 概述残余剪切试验是确定滑坡滑动带土残余强度的室内试验方法。
在工程建设中，铁路或公路通过滑坡地区，需要取得滑动带土的残余强度指标，因为许多滑坡在滑动前一般先要逐渐发展形成一个滑动面，此滑动面上的抗剪强度已由峰值降低到残余值。
显然，在进行滑坡体稳定性检算时，采用峰值强度是不合理的，而应采用残余强度值，或根据经验判断取峰值强度与残余强度之间的某一强度值。
滑坡种类繁多，性质复杂。
按组成滑体的物质分类，不外乎下面几种：①黏性土滑坡；②黄土滑坡；③堆填土滑坡；④堆积土滑坡；⑤破碎岩石滑坡；⑥岩石滑坡。
其中①②③④种均与土有关，其滑动带土在缓慢蠕动过程中的强度变化直接影响到滑坡发展的趋势。
因此，工程勘察中经常取滑动带的已扰动土进行室内残余剪切试验，来对滑坡的发展趋势及抗滑动能力进行研究，用以对症下药，确定快速、高效、稳定的滑坡整治方案。
室内残余剪切试验可根据滑坡滑动面的实际情况，分别定为做人工剪切面剪和不做人工剪切面剪。
不同垂直荷载与剪切速率条件下水泥稳定风化砂直剪试验研究
不同垂直荷载与剪切速率条件下水泥稳定风化砂直剪试验研究杨俊;杨志;张国栋;唐云伟;陈红萍【摘要】以湖北宜昌三峡库区风化砂为研究对象,在风化砂中掺入不同量的水泥,然后改变剪切速率、改变上覆垂直荷载,进行室内直接剪切试验,研究了剪切速率、垂直荷载对不同掺量水泥稳定风化砂抗剪强度指标的影响.试验结果表明:剪切速率、垂直荷载对水泥稳定风化砂抗剪强度指标有明显影响.在相同的剪切速率和垂直荷载下,水泥稳定风化砂的黏聚力会随着水泥掺量的增加显著提高,但内摩擦角会先增大再减小;在相同的水泥掺量下,增大剪切速率和垂直荷载均会显著增大水泥稳定风化砂的黏聚力而减小其内摩擦角.剪切速率较大时,试样在剪切破坏过程中不仅要克服颗粒间的滑移,还要克服颗粒的旋转、滚动与换位阻力,使黏聚力增大.较大的垂直荷载会使试样产生较大的压缩固结,粒间的孔隙减少,孔隙间的水应力和垂向附加应力增大,砂颗粒间的相互作用力加强,抗剪强度提高.【期刊名称】《水利水运工程学报》【年(卷),期】2014(000)003【总页数】7页(P77-83)【关键词】水泥;风化砂;剪切速率;垂直荷载;抗剪强度;黏聚力;内摩擦角【作者】杨俊;杨志;张国栋;唐云伟;陈红萍【作者单位】三峡大学三峡地区地质灾害与生态环境湖北省协同创新中心,湖北宜昌443002;三峡大学土木与建筑学院,湖北宜昌443002;三峡大学三峡地区地质灾害与生态环境湖北省协同创新中心,湖北宜昌443002;三峡大学土木与建筑学院,湖北宜昌443002;三峡大学三峡地区地质灾害与生态环境湖北省协同创新中心,湖北宜昌443002;三峡大学土木与建筑学院,湖北宜昌443002;宜昌市交通运输局,湖北宜昌443002;宜昌市公路管理局,湖北宜昌443002【正文语种】中文【中图分类】TU411.7风化砂是一种颗粒呈棱角状、强度较弱、物理力学性质不稳定的岩石风化产物，在我国许多地区广泛存在［1］。
根据风化程度的不同，风化砂颗粒常伴有或多或少的裂缝，而这些含有细微裂缝的风化砂颗粒在外力作用下容易破碎，使风化砂的强度大大降低，再加上风化砂为松散粒料不能产生黏聚力，使得风化砂长期以来被视为废弃原料而未在公路建设中进行开发利用［2］。
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图 7 强度与剪切速率的关系 Fig. 7 The strength - shearing strain rate curves
水压力有向两端流动现象 ,试样中部的孔隙水力大 于两端 ,导致在试验中测得的试样底部的孔隙水压 力较小 ,因此在较低剪切速率下的强度会比高剪切 速率下的小 ;另一方面 ,强度与剪切速率间的关系 还与粘土的触变效应有关 。当剪切速率太快时 ,强 度来不及恢复 ,故在其他条件相同的情况下 ,会出 现剪切速率过快 ,强度反而有下降的趋势 。
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地 下 空 间 与 工 程 学 报 第 5卷
2 试样制备及试验方案
2. 1 试样的来源及其物理性质指标 试验所用土样为杨凌黄土 ,取土深度为 3. 5m ,
属于 Q3 黄土 。比重为 2. 70,天然干密度为 1. 2 g /
cm3 ～1. 35g / cm3 ,天然孔隙比为 1. 109～1. 126,天 然饱和度为 24. 3% ～65. 8% ,针状大孔隙发育 , 有 虫孔 ,包含少量植物根茎 。试验土样的物理性质指 标见表 1。
Keywords: structured loess; shear strain rate; strength parameter
1 引言
天然粘土一般都具有结构性 ,其结构性在结构 联结未遭到破坏之前表现为维持结构可稳性的能 力 ,在结构联结遭到破坏后表现为结构可变性的能 力 [ 1 ] 。黄土在低湿度下有很好的可稳性 ,一旦受 到浸湿而结构性发生破坏时又有很好的可变性 ,因 此 ,它是一种强结构性的土 [ 2 ] 。
(1. 西北农林科技大学水建学院 , 陕西 杨凌 712100; 2. 江西蓝天学院土木系 ,南昌 330098)
摘 要 :天然原状黄土一般都具有结构性 ,其变形过程必然伴随着结构的破坏 。而工程中 由于施工速度的不同 ,黄土的强度特性也不完全相同 。因此 ,为了全面认识结构性黄土的力学 特性 ,以天然结构性黄土为研究对象 ,并考虑剪切速率的影响是十分必要的 。通过结构性黄土 三轴试验研究 ,发现结构性黄土具有独特的剪应变速率力学效应 ,“应变速率软化 ”现象同样 存在于结构性黄土中 ;其 CU 剪切强度和凝聚力 c随剪应变率的增大而呈现先增大后减小的 特征 ,存在临界速率现象 ,而内摩擦角随剪切速率的增大基本上呈线性减小的趋势 。
由图可以看出 ,在本次试验的剪切速率范围
内 ,剪切速率为 0. 08mm /m in时无论含水率和围压
如何变化 ,应力 - 应变曲线都没出现峰值 ,呈应变
硬化型 。而当剪切速率为 0. 18mm /m in和 0. 4mm /
m in时 ,应力
- 应变曲线在低围压
(
σ 3
≤200 kPa )
和低含水率 (w≤14% )时都出现了峰值 ,应力 - 应
< 0. 005 (mm )
23
按颗粒组成 分类
低液限粘土
2. 2 试验方案 本文采用固结不排水试验 。试样的初始含水
率 分 别 控 制 为 10%、14%、18%、22%、26% 和 30% ,从而反映含水率对结构性和结构性参数的影 响 ,在围压 100, 200, 300, 400 kPa下 ,分别进行剪 应变率 v为 0. 08, 0. 18, 0. 4 mm /m in的 CU 试验 , 共 72 组 ,以期获取不同应力水平条件下剪切速率 对结构性黄土变形与强度特性的影响 。
3 试验结果
图 2 应力 - 应变曲线 ( v = 0. 18mm /m in) Fig. 2 Stress - strain curves( v = 0. 18 mm /m in)
3. 1 剪切速率对应变软化的影响 黄土在相同剪切速率 、不同含水率及围压下的
应力 - 应 变 曲 线 图 , 限 于 篇 幅 只 选 取 了 围 压 100kPa (图 1～图 3)和 200kPa (图 4～图 6)下的应 力 - 应变曲线图 。
第 5卷 第 3期 2009年 6月
地 下 空 间 与 工 程 学 报 Chinese Journal of Underground Space and Engineering
Vol. 5 Jun. 2009
剪切速率对结构性黄土力学性状的影响3
党进谦 1 , 蒋仓兰 2 , 吉中亮 2
目前 ,结构性粘土的本构模型与力学分析方法 等取得了一些进展 [ 3 ] ,但主要是以一种应变速率 条件下粘土或人工制备土样三轴试验为基础 ,很少 考虑加载速率与结构性强弱的影响 。实际上 ,黄土 的不排水剪切强度随剪切速率的变化而变化 。因 此 ,要全面认识结构性黄土的力学特性 ,以天然结 构性黄土为研究对象 ,并考虑剪切速率的影响是十 分必要的 。
图 3 应力 - 应变曲线 ( v = 0. 4mm /m in) Fig. 3 Stress - strain curves( v = 0. 4 mm /m in)
图 1 应力 - 应变曲线 ( v = 0. 08mm /m in) Fig. 1 Stress - strain curves( v = 0. 08 mm /m in)
DAN G J in2qian1 , J IANG Cang2lan2 , J I Zhong2liang2
( 1. College of W a ter R esou rces and A rch itectu ra l Eng ineering , N orthw est A &F U n iversity , Yang ling, S haanx i 712100, Ch ina; 2. B lue S ky U n iversity of J iangxi, N anchang 330098, Ch ina)
3 收稿日期 : 2008212216 (修改稿 ) 作者简介 :党进谦 (1964 - ) ,男 ,陕西澄城人 ,教授 , 主要从事土力学方面的教学与研究工作 。 E2mail: dangjinqian@ 163. com
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
由试验过程中发现 ,剪切速率对黄土的强度有 较为显著的影响 ,图 7 为不同围压 、不同含水率条 件下的黄土强度与剪切速率的关系 。
以往诸多学者基于三轴试验成果 ,一般认为 强度是应变速率的增函数 ,可本次试验表明剪切速 率与黄土的强度间不是简单的单值函数关系 ,而是 存在临界应变速率 ,随剪切应变速率增大而呈现出 先稍有增大后又逐渐减小的特征 ,存在明显的临界 速率转折点 ,且随着围压的增大 ,剪切速率对强度 的影响作用逐渐减弱 。这与文献 [ 4 ]的结论相一 致 。由于本次试验不能测孔隙水压力 ,所以也没办 法从孔压角度分析结果 。但对于 CU 剪 ,国内外的 许多试验资料表明 ,剪切速率较小时 ,孔隙水压力 有充分的时间均匀 ;较大剪切速率时试样内的孔隙
关键词 : 结构性黄土 ;剪应变速率 ;强度指标
中图分类号 : TU444 文献标识码 : A 文章编号 : 1673 - 0836 (2009) 03 - 0459 - 04
Effects of Shear Ra te on M echan ica l Behav ior of Structured L oess
© 1994-2009 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved.
2009年第 3期 党进谦 ,等 :剪切速率对结构性黄土力学性状的影响
切速率越快 ,应变软化越明显 ;对同一初始含水率 而言 ,围压越低 、剪切速率越快 ,应变软化就越明 显 。因而 ,高应变速率可导致软化现象的产生 。D i Prisco C. [ 4, 5 ]曾对砂土提出应变速率软化的概念 , 建立了相应的模型 。陈铁林等 [ 4 ] 认为 ,应变速率 软化同样存在于结构性黏土中 。本文试验表明 ,结 构性黄土的应变速率软化现象也比较显著 。 3. 2 剪切速率对强度的影响
表 1 黄土土样的物理性质指标 Table 1 Physica l properties index of loess sam ple
液限 (%)
37. 9
塑限 (% )
塑性指数 按塑性 图分类
20. 4
17. 5
CL
比重 2. 70
> 0. 05 (mm )
18
颗粒组成 ( % ) 0. 05～0. 005 (mm ) 59
Abstract: During the deformation p rocess the structure of original loess will be destroyed. The strength charac2 teristics of loess during construction are not always the same, because of different construction speed of the p roject. Therefore, in order to fully understand the structural mechanical p roperties of loess, it is necessary to study natural structured loess and consider the effects of shear rate. In this paper, based on the triaxial test, it is discovered that the structured loess has special mechanical effect of shearing strain rate, and it is p roved that the structured loess also has the phenomena of strain rate softening. The CU shear strength and cohesion c increase at first, then decrease w ith the increase of strain rate, and a critical rate exists; the angel of internal friction doesn’t change visibly with the strain rate.