不同剪切試驗數據差異性比較

摘 要：土作為常用工程材料，其特性的研究有實際的工程意義。通過土的壓縮實驗可測定土體的壓縮變形與荷載的關系；土的液塑限聯合測試實驗可計算土的天然稠度及塑性指標；土的抗剪強度是建筑物安全穩定的重要力學性質指標，是研究土的強度特性的重要指標之一。土的抗剪強度過高或過低都會破壞工程，并帶來浪費。一般在巖土工程勘察中測定土的抗剪強度指標要采用直接剪切或者三軸試驗。但不同要求需選擇不同的剪切試驗手段，所得的結果也不同。

關鍵詞：三軸實驗；直接剪切實驗；抗剪強度

1 常規三軸實驗

測定天然土體試件在某一固定周圍壓力下的抗剪強度 ，是根據摩爾-庫侖破壞準則測定土體的強度參數：凝聚力、內摩擦角 ；三軸壓縮試驗是測定土樣試件在某一固定周圍壓力下的抗剪強度，后在不同周圍壓力下根據三個以上試件測抗剪強度，利用摩爾-庫侖破壞準則來確定強度參數。一般地，土體的破壞條件用摩爾-庫侖破壞準則較符合實際情況。即在各向主應力的作用下，土體作用在某一應力上的法向應力與剪應力之比達到某一比值，土體沿該面發生剪切破壞，而與作用的各向主應力的大小無關。摩爾-庫侖破壞準則的表達式為：

施加垂直壓力通過試樣孔隙排出水，增大了固結快剪的試樣密度，抗剪強度隨試樣含水率增大而增大。垂直靜止壓力無法排出粉土水分，唯有通過震動及擾動將水液化，因此抗剪強度變化較小。試樣為硬塑時，土骨架結構即使是垂直加壓也不能破壞，所以抗剪強度變化較小。

4 直接快剪和三軸不固結不排水剪

直接快剪的剪切面是固定，剪切位移的增加使剪切面積相應減小，不均勻分布的剪應力及剪應變，也無法嚴格控制排水，剪切盒縫隙拓排出部分水分，使試樣內摩擦角偏大。三軸不固結不排水剪切面是不固定的，沿著土樣抗剪能力最弱的地方面剪切面破壞，均勻分布剪應力及剪應變，嚴格控制排水，其結果接近土的實際理論值。

5 不固結不排水剪與固結不排水剪

固結不排水剪排水固結過程是三軸方向的，濾紙條的粘貼更是充分地排水固結了土樣。淤泥質黏土排水固結后土樣密度增大，粉土狀態也變密實了。

6 固結快剪與三軸固結不排水剪

7 結束語

對同一土樣用不同剪切方法進行實驗得出的抗剪強度不同，差異是因受荷機理和試驗方法的不同。實際工程中地基條件及加荷情況不清晰，而直剪實驗和三軸實驗的進行是在室內，因此實驗結果與實際有差異，所以要提前分析地基的條件并結合之前的經驗加以判斷，進而提出更好的剪切方法和實驗要求得出指標。國際中直接剪切實驗只適用于滲透系數小的高塑性黏土。因為簡單所以被普遍應用于工程上，而結果表明，三軸試驗反映土體的抗剪強度更合理。所以一些重要的工程盡量采用三軸剪切實驗。

參考文獻

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