黏粒含量對砂土抗剪強度影響的試驗研討

趙文麗

（甘肅土木工程科學研究院有限公司，甘肅蘭州 730020）

地震和強降雨都會引發滑坡災害，我國不斷提高經濟發展速度，會大規模落實人工堆填和邊坡開挖等工程，邊坡土地包含砂粒、粉粒、黏粒物質，砂土的細粒量不同，其力學性質也會不同。勘察各地區地質，砂土黏粒含量關系到地震破壞程度，也關系到工程穩定性，因此需要深入研究砂土黏粒含量對于砂土抗剪強度的影響，結合試驗結果有效防治地震地質災害和滑坡災害等。

1 分析粒度

粒度主要反映土體固相顆粒的粗細程度，粒度是土性的基本要素。粒度級配影響到土體的強度特性，本文試驗砂土黏粒，通過分析粒度，確定土地固相顆粒的級配和大小，需要嚴格分析試驗土樣的粒度。

粉粒和砂粒具有性質具有很大的相似性，試驗黏粒含量對砂土抗剪強度的影響，可以直接處理黏粒含量。本試驗利用2500目石英砂作為黏粒，并且在砂土當中融入，在試驗過程中，利用激光衍射技術測量粒度，激光束穿過顆粒過程中，可以測量散熱光的強度，通過計算形成顆粒粒度分布的光譜圖。激光衍射技術操作過程比較簡單，同時結果具有較高的精確度。在試驗過程中，分析砂土和2500目石英砂的力度，分析土的顆粒力度和粒徑尺寸的關系，結合分析結果確定試驗當中利用的粉砂作為砂土。

2 黏粒含量對砂土抗剪強度影響試驗方案和結果

2.1 試驗方案

利用直接剪切試驗，在試驗過程中，如果測力計的量表指針明顯的回擺，可以明確試樣已經被剪壞，可以利用電動裝置均勻轉動手輪。手輪轉動一周之后，要及時將全數和計量表數據記錄下來，確定試樣被剪壞即可停止。

試驗當中選擇幾種黏粒含量添加質量不同的砂土，作為土樣進行實驗，每組黏粒含量和土樣干密度應該保持一致，避免干密度影響到實驗結果。土樣制作過程中，可以碾碎砂土，并且在烘箱當中徹底烘干砂土的水分，晾涼之后根據黏粒含量添加不同的2500目石英砂，通過均勻的攪拌，保證可以在砂土當中均勻分布黏粒，在直剪試驗。

2.2 試驗結果

試驗當中如果利用烘干砂土，其黏聚力為0，如果添加了石英砂，最終粘聚力也是0，因此試驗當中土樣產生的抗剪力都是因為摩擦強度引起的。結合土樣直剪試驗結果，計算兩組結果的平均值，最終可以獲取內摩擦角，如表1所示。

3 分析黏粒含量對砂土抗剪強度的影響

砂土如果無黏性特征，砂土內摩擦角關系到抗剪強度，分散度不僅關系到砂土的內摩擦角，同時黏粒形狀和粒度以及含量等都關系到內摩擦角的大小，結合試驗結果，分析黏粒含量對砂土抗剪強度的影響，確定影響原因，在實際工程當中可以利用結論，使土地抗剪強度不斷提高。

表1 土基本物性參數和直剪試驗結果

根據上述實驗可以確定，如果干密度和孔隙比條件相同，那么黏粒含量對砂土抗剪強度的影響并不單調，黏粒含量如果在7%之前，黏粒含量不斷增加，內摩擦角會隨之減少，如果黏粒含量達到7%以上，那么黏粒就會還逐漸增大內摩擦角，因此黏粒含量在7%左右，即可確定內摩擦角的最小值。砂土黏粒含量在3%~15%之間，其抗剪強度不會發生明顯的變化，如果黏粒含量在15%以上，就會明顯增強其抗剪強度，而且變化速度不斷提高。

分析顆粒的微觀結構，如果顆粒含量比較小，砂土存在黏粒，就會進一步發展孔壓，砂礫會直接接觸黏粒，膠結砂粒，可以發揮出潤滑作用，在外力作用下，隨著黏粒的作用，砂顆粒會發生滑移變化，從而逐漸減低抗剪強度。如果砂土具有較多的黏粒，砂粒會形成厚厚的黏粒層，可以調整砂粒的結構，形成土體骨架，對于砂顆粒可以起到穩定和鑲嵌的作用，黏粒越來越多，就可以更加突出骨架的作用，同時可以提高內摩擦角的增大速度。

4 試驗結論

砂土細粒量所含不同，也會發揮不同的力學性質，黏粒砂土具有一定的動力特性，有利于防止地震災害和滑坡災害。分散度不僅關系到內摩擦角，黏粒形狀和粒度等都會影響到內摩擦角。粒度直接影響到土體的強度特性。含黏粒砂土抗剪強度和黏粒含量屬于多項式關系，黏粒含量在7%之前，黏粒含量增加，內摩擦角會隨之減小，超過了7%，黏粒含量減小，內摩擦角會隨之增大。砂土黏粒含量比較低，黏粒會進一步發展孔壓，發揮出一定潤滑作用，降低抗剪強度，反之黏粒會發揮出土體骨架的作用，對于砂顆粒起到穩定和鑲嵌的作用，提高整體土地的穩定性，使土體抗剪強度由此增加。

5 結束語

我國土地資源豐富，很多地區頻發地震災害，有那種影響到建筑物和地基，因此我國需要改善砂土的抗液化能力，明確黏粒含量對砂土抗剪強度的影響，確定影響因素，利用黏粒含量的作用，提高土體抗剪強度，在相關建筑工程當中利用黏粒含量對砂土抗剪強度的影響因素，降低自然災害對于人類生活生產的影響，保障經濟穩定的發展。