128土质边坡稳定分析一原理·方法,程序 2.原位抗剪强度试验 在现场进行原位试验的优点是避免了取样过程中对土的扰动。但原位试验不可能控制剪 切速率,因此,只相应于快剪试验。原位试验仅提供一个强度指标。对于砂性土,原位试验 提供的是摩擦角φ’;对于粘性土,原位试验测定的是固结不排水强度qa。从下面砂性土和 粘性土的有效应力和总应力强度理论的探讨可知,这一个指标是足够的。常用的原位抗剪 强度试验是十字板剪力仪试验,通过本章52节介绍的基本原理可知,十字板剪力仪抗剪强 度就是在测定相应原位的固结条件下,保持孔隙比不变达到剪切破坏时的抗剪强度。使用十 字板抗剪强度,避免了在试验中模拟土样的固结历史的困难。一些论文( Arman,1975, Orlando, 1975)列举了许多实例,证明软粘土的十字板试验结果和三轴试验成果十分接近 常用的标准贯入试验,是了解地基抗剪强度的一个近似手段。近年,在原位测试领域, 还出现过旁压仪,静力触探等手段。对饱和粘性土,同时还有在静力触探中测孔压的仪器 旁压仪测试的不排水抗剪强度代表了测点周围一定范围的土的抗剪强度,因此更具代表性。 静力触探则提供了在地基中一条垂线连续的强度特性,提供了地层的分层特性。因此,这两 种手段在软土地基的勘测试验中获得较大的应用。 Schmertmann(1975)曾经对各种原位试验 方法作过全面的回顾和分析。 通过试验确定土的抗剪强度,这是当前进行土坡稳定分析的主要手段。但是,试验数据 不能直接用作强度指标,因为个别试样的成果不一定能完全代表全体的特性,且从取样到试 验的种种环节,都会带来误差。因此,对试验成果还需要依靠实际情况作岀各种解释和修正。 由此可见,强度和强度指标是两个概念,前者代表土的基本特性,后者则是设计指标。本节 讨论的即是从认识强度特性过渡到确定强度指标这一过程中应注意的问题。 三轴仪和直剪仪是土的室内抗剪强度试验的主要方法,尽管两种试验都被广泛采用,这 两种试验的成果往往不完全一致。它们各自有其局限性,在分析其试验成果时,需要仔细了 解实验操作的各个细节,在此基础上对土的强度作出符合实际的评价。 5.3.2三轴试验成果代表性问题的讨论 三轴试验的样本在加荷过程中的应力分布通常比较均匀,试样的固结和加荷速率易于控 制,试验成果比较稳定。对于重大的工程,在有条件时,均应安排三轴试验。 1.三轴试验成果整理方法 在整理三轴试验成果时,传统的办法是将相应不同a破坏的几个摩尔圆绘制在-a坐 标上,然后通过绘制这些圆的公切线来确定c和φ。在试验成果离差较大时,这一方法存在 着一定的人为主观因素,因为不同的人会有不同的公切线画法。其实,还有一种更为简便的 整理方法,即将试验成果绘在p-q坐标上。其中p=(σi+σ3)/2,q=(σi1-a3)/2,然后用 直线拟合,如图5.5 如果该直线的截距和斜率分别为a和tana,则有以下关系 SIn ( tana c=a/cosφ128 土质边坡稳定分析 原理 ⋅ 方法 ⋅ 程序 2. 原位抗剪强度试验 在现场进行原位试验的优点是避免了取样过程中对土的扰动 但原位试验不可能控制剪 切速率 因此 只相应于快剪试验 原位试验仅提供一个强度指标 对于砂性土 原位试验 提供的是摩擦角φ ′ 对于粘性土 原位试验测定的是固结不排水强度 qcu 从下面砂性土和 粘性土的有效应力和总应力强度理论的探讨可知 这一个指标是足够的 常用的原位抗剪 强度试验是十字板剪力仪试验 通过本章 5.2 节介绍的基本原理可知 十字板剪力仪抗剪强 度就是在测定相应原位的固结条件下 保持孔隙比不变达到剪切破坏时的抗剪强度 使用十 字板抗剪强度 避免了在试验中模拟土样的固结历史的困难 一些论文(Arman, 1975; Orlando, 1975)列举了许多实例 证明软粘土的十字板试验结果和三轴试验成果十分接近 常用的标准贯入试验 是了解地基抗剪强度的一个近似手段 近年 在原位测试领域 还出现过旁压仪 静力触探等手段 对饱和粘性土 同时还有在静力触探中测孔压的仪器 旁压仪测试的不排水抗剪强度代表了测点周围一定范围的土的抗剪强度 因此更具代表性 静力触探则提供了在地基中一条垂线连续的强度特性 提供了地层的分层特性 因此 这两 种手段在软土地基的勘测试验中获得较大的应用 Schmertmann (1975)曾经对各种原位试验 方法作过全面的回顾和分析 通过试验确定土的抗剪强度 这是当前进行土坡稳定分析的主要手段 但是 试验数据 不能直接用作强度指标 因为个别试样的成果不一定能完全代表全体的特性 且从取样到试 验的种种环节 都会带来误差 因此 对试验成果还需要依靠实际情况作出各种解释和修正 由此可见 强度和强度指标是两个概念 前者代表土的基本特性 后者则是设计指标 本节 讨论的即是从认识强度特性过渡到确定强度指标这一过程中应注意的问题 三轴仪和直剪仪是土的室内抗剪强度试验的主要方法 尽管两种试验都被广泛采用 这 两种试验的成果往往不完全一致 它们各自有其局限性 在分析其试验成果时 需要仔细了 解实验操作的各个细节 在此基础上对土的强度作出符合实际的评价 5. 3. 2 三轴试验成果代表性问题的讨论 三轴试验的样本在加荷过程中的应力分布通常比较均匀 试样的固结和加荷速率易于控 制 试验成果比较稳定 对于重大的工程 在有条件时 均应安排三轴试验 1. 三轴试验成果整理方法 在整理三轴试验成果时 传统的办法是将相应不同σ3破坏的几个摩尔圆绘制在τf −σ 坐 标上 然后通过绘制这些圆的公切线来确定 c 和φ 在试验成果离差较大时 这一方法存在 着一定的人为主观因素 因为不同的人会有不同的公切线画法 其实 还有一种更为简便的 整理方法 即将试验成果绘在 p′−q 坐标上 其中 ( ) 2 σ1 σ 3 p′ = ′ + ′ ( ) 2 σ 1 σ 3 q = ′ − ′ 然后用 直线拟合 如图 5.5 如果该直线的截距和斜率分别为 a 和 tanα 则有以下关系 sin (tan ) (5.7) 1 φ α − ′ = c′ = a / cosφ′ (5.8)