不同粘性土的抗剪强度特性试验研究

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近年来由于滑坡灾害及边坡失稳等的频发造成了巨大的人员和财产损失,因此与之相关的岩土体的工程问题也引起了众多学者的广泛关注和重视。滑坡在滑动前一般先发展形成一个滑动面,而此滑动面上的抗剪强度已由峰值强度降低到残余强度,在进行滑坡体的稳定计算时采用的是残余强度而不是峰值强度。残余强度反映的是土体发生剪切破坏后剪切面上的剪应力值,其目的便是求的土体遭受剪切破坏后强度衰减的变化规律,也即研究大变形条件下土的抗剪强度特性。然而由于常规直剪仪或三轴仪在剪切过程中的变形是不连续的且试样受力面积发生变化,导致计算结果失真。因此,目前在大变形阶段对土的力学性质的研究尚不深入系统。  针对以上现状,本文利用土工试验设备—DTA-138型环剪仪,对塑性指数不同的三种粘性土,在不同的固结状态下进行了较系统的试验研究,探讨了大变形粘性土的抗剪强度变化规律,分析了残余强度的影响因素,并得出一些有意义的结论。本文的主要内容及结论为:  (1)仪器的稳定性测试:对DTA-138型环剪仪进行了系统的介绍,环剪仪因其独特的设计构造和试验功能而广泛应用于大变形土的抗剪强度试验研究中。本试验所用的环剪仪经测试具有良好的稳定性,适合完成高精度大变形试验。  (2)对Ip=12的粉质粘土进行了系统的试验研究,探讨了剪切速率、应力历史及正应力对大变形土体抗剪强度的影响。试验结果表明:剪切速率在0.1°/min-10°/min范围内对粉质粘土峰值强度和残余强度的影响并不显著;残余强度与应力历史无关;残余强度依赖于法向正应力的大小,随正应力的增大而增大,呈线性关系;剪切沉降曲线总体上呈剪切压密型,且最终稳定的沉降量与超固结比有关,超固结比越大,稳定沉降量越小。  (3)对Ip=33和36的粘土进行了大变形试验研究,试验结果表明:剪切速率在0.1°/min-10°/min范围内对粘土峰值强度和残余强度的影响并不显著,而对其峰后的应变软化特性具有显著的影响;粘土的残余强度与其应力历史无关,而只取决于当前的应力状态,峰值强度则随先期固结压力的增大有增大的趋势,并最终接近粉质粘土的峰值强度;粘土的剪胀性与塑性指数和超固结比有关,塑性指数越高,超固结比越大,则越容易剪胀。  (4)塑性指数是影响粘性土抗剪强度非常重要的因素,残余强度随着塑性指数的增加而显著降低。对于塑性指数较低的粉质粘土,只有当超固结比增大到一定程度,剪应力位移曲线才会出现软化现象,且并不显著;而对于塑性指数较高的粘土,无论是正常固结还是超固结状态,剪应力位移曲线均呈典型的软化型。
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