青海地区非饱和黄土强度特性试验研究

青海地区非饱和黄土强度特性试验研究

常立君;张吾渝;马艳霞;王萌

【摘要】Loess in Qinghai area ( lies in the Northeast of China) is usually unsaturated,which compared to the saturated loess displays different strength characteristics. By routine indoor experiments the strength of unsaturated loess and its changing pattern with moisture content and dry intensity as variables was studied. T he results indicate that the increase of moisture leads to the decline of the shear strength. At the same time,linear function can be used to describe the adhesion-moisture relation before the specimen reaches the optimum moisture level,while quadratic function depicts that afterwards. T he increase of moisture content leads to the linear decline of the internal friction angel. As moisture remains consistent,the surge of dry density does not results in the visible increase of shear strength.%青海地区的黄土常处于非饱和状态，其强度特性与饱和土有所不同。本文基于室内常规试验，研究其强度随含水率及干密度的变化规律。结果表明：随着含水率的增加，抗剪强度有减小的趋势；在最优含水率左右，含水率与黏聚力的关系可分别用线性和二次多项式表达，内摩擦角随含水率增加线性减小；在含水率一定的情况下，抗剪强度随干密度增加而增长的趋势不明显。

【期刊名称】《铁道建筑》

【年(卷),期】2015(000)004

【总页数】5页(P117-121)

【关键词】非饱和黄土;含水率;干密度;抗剪强度

【作者】常立君;张吾渝;马艳霞;王萌

【作者单位】青海大学土木工程学院，青海西宁 810016;青海大学土木工程学院，青海西宁 810016;青海大学土木工程学院，青海西宁 810016;青海大学地质工

程系，青海西宁 810016

【正文语种】中文

【中图分类】TU411.3;TU444

黄土是在干燥气候条件下形成的具有柱状节理的区域性分布的土类，由于其特定的生成环境，具有明显的大孔隙结构和水敏性。青海地处我国湿陷性黄土主要分布地区的西部边缘，黄土分布面积为2.48万km2，占全国黄土分布总面积的3.9%。

受气候条件影响，青海地区的黄土常处于非饱和状态，其强度特性较饱和土复杂，而强度又与本地区的工程建设密切相关，是地基工程、边坡工程等计算的重要参数。因此研究本地区非饱和黄土的强度特性极为重要。

含水率和干密度是影响黄土强度特性的主要因素，特别是含水率的影响很大［1］，因为非饱和黄土本身的结构特点，对水有着特殊的敏感性，另一方面对非饱和土而言，含水率的变化会直接影响非饱和土的一个重要指标——基质吸力。为了证明

试验结果的可靠性，本文基于室内常规三轴试验和直剪试验，探讨不同的含水率及干密度对青海地区非饱和黄土强度的影响。

试验土样取自青海省西宁市一基坑工程，取土深度5.0 m左右，土样呈褐黄色，

质地均匀。其物理性质指标见表1。

本次试验采用南京土壤仪器厂生产的应变控制式三轴仪和直剪仪，进行不固结不排水试验和快剪试验，测试不同含水率和干密度条件下非饱和黄土的强度指标。试验

时依据室内击实试验的结果制备了5种不同含水率(12%，14%，16%，18%，20%)和4种不同干密度(1.40 g/cm3，1.50 g/cm3，1.60 g/cm3，1.64 g/cm3)下的重塑试样，共20组。试验时先将所取土样烘干、碾碎、过筛后，加水配置成设计水分状态的散状土样，然后密封在多层塑料袋中，在恒温恒湿的条件下放置不少于2 d，以便土中水分充分运移、混合均匀。直剪试验采用击实仪进行制样，形成的试样尺寸为10 cm (直径)×2 cm(高);三轴试验采用三轴仪自带的三瓣模进行制样，土样分5次击实，形成的试样尺寸为3.91 cm(直径)×8 cm(高)。土样制备时干密度采用不同的锤击数及每层的击实厚度来控制。

2.1 试验结果

通过直剪试验，测定出不同垂直压力下的抗剪强度，按照库仑定律，得到不同初始条件下(不同的含水率及干密度)的抗剪强度指标，见表2。

通过三轴试验，得到不同围压下的摩尔应力圆，按照摩尔—库仑强度理论，得到不同初始条件下的抗剪强度指标，见表3。

2.2 试验结果分析

2.2.1 非饱和黄土抗剪强度与含水率的关系

1)含水率对黏聚力的影响

两种试验方法下不同干密度时黏聚力随含水率的变化曲线见图1。

从图1可以看出，两种试验方法下黏聚力的变化趋势大致接近，随着含水率的增加非饱和黄土的黏聚力总体呈递减趋势，但存在一特征含水率［2］，在特征含水率的左侧，随含水率的增大黏聚力急剧减小，呈单调减小的趋势;在特征含水率右侧，随含水率的增大黏聚力相对平稳，呈现出先增加后减小的趋势。黏聚力在塑限(18.16%)附近达到极大值然后减小，两者之间呈非线性关系。

从图1可知此特征含水率在最优含水率附近(本土样的最优含水率通过击实试验测得为15.88%)，当含水率小于最优含水率时，随着含水率的增大非饱和黄土的黏