土的抗剪強(qiáng)度的再認(rèn)識(shí)

高 戰(zhàn) 鎖

(山西大同市勘察測(cè)繪院，山西 大同 037006)

土的抗剪強(qiáng)度的再認(rèn)識(shí)

高 戰(zhàn) 鎖

(山西大同市勘察測(cè)繪院，山西 大同 037006)

對(duì)土的各項(xiàng)物理力學(xué)指標(biāo)進(jìn)行了闡述，通過對(duì)土樣數(shù)據(jù)的整體分析與驗(yàn)算，研究了不同土體的固結(jié)快剪、直接快剪、三軸剪的粘聚力和內(nèi)摩擦角與含水量的相關(guān)關(guān)系，并根據(jù)所建立的回歸方程，得出了土的c，ψ值。

粘土，含水量，抗剪強(qiáng)度，關(guān)系

1 概述

在我們實(shí)際勘察工作中，經(jīng)常需要根據(jù)工程的特點(diǎn)，重要性，所處場(chǎng)地地質(zhì)環(huán)境來確定土的抗剪強(qiáng)度。由于有些土層不規(guī)律，取樣器的不規(guī)格，司鉆人員的疏忽，常會(huì)發(fā)生土的質(zhì)量難以達(dá)到Ⅰ級(jí),有的甚至把從巖心管取出的巖心直接放入樣筒，冒充Ⅰ級(jí)土樣送入試驗(yàn)室進(jìn)行試驗(yàn)。這樣，所取得的原始數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)生了較大的出入，很難用來定量分析。如果把較易測(cè)得的含水量w，含水比dw，土的液限WL指標(biāo)與土的抗剪強(qiáng)度建立起相關(guān)關(guān)系，則我們對(duì)實(shí)驗(yàn)結(jié)果就會(huì)有一個(gè)分析比較,從而能有比較的利用可信數(shù)據(jù)。最近，我翻閱了武漢市勘察測(cè)繪設(shè)計(jì)研究院劉連喜，廖建生編著《利用土的物理力學(xué)指標(biāo)確定土的抗剪強(qiáng)度》一書，作者根據(jù)武漢地區(qū)32項(xiàng)工程勘察資料，2 026組土的含水比dw與土的粘聚力c以及土的含水量w與土的內(nèi)摩擦角的對(duì)比實(shí)驗(yàn)結(jié)果。其中包括含水比和含水量與固結(jié)快剪切的粘聚力和內(nèi)摩擦角對(duì)比實(shí)驗(yàn)838組；含水比和含水量與直快剪切的粘聚力和內(nèi)摩擦角對(duì)比實(shí)驗(yàn)711組；含水比和含水量與三軸不排水不固結(jié)剪切的粘聚力和內(nèi)摩擦角對(duì)比實(shí)驗(yàn)477組。經(jīng)過統(tǒng)計(jì)分析，分別建立了淤泥，淤泥質(zhì)軟土，一般粘性土，老粘性土的固結(jié)快剪，直接快剪，三軸剪的粘聚力和內(nèi)摩擦角與含水比和含水量的相關(guān)關(guān)系，并給出了土的粘聚力和內(nèi)摩擦角值。

我把近幾年來收集的數(shù)據(jù)通過整理分析，對(duì)作者所建立的相關(guān)關(guān)系式進(jìn)行驗(yàn)證比較，試圖建立起適合大同地區(qū)土的含水量w，土的液限WL，土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的相關(guān)關(guān)系式。

在我們的實(shí)際工作中，經(jīng)常接觸到的是對(duì)一般粘性土，老粘性土的直接快剪，主要針對(duì)的是二，三級(jí)巖土工程勘察，或是按GB 50007-2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計(jì)規(guī)范所劃定的二，三級(jí)建筑物。實(shí)驗(yàn)結(jié)果用于評(píng)價(jià)施工期間土體的短期穩(wěn)定性。固結(jié)快剪，三軸剪的實(shí)驗(yàn)結(jié)果用于評(píng)價(jià)土體長(zhǎng)期穩(wěn)定性，如計(jì)算斜坡的穩(wěn)定性，擋土墻的土壓力等。它們的粘聚力和內(nèi)摩擦角與含水比和含水量的相關(guān)關(guān)系，以及土的粘聚力和內(nèi)摩擦角值我們也羅列下來，以供將來使用時(shí)參考。

2 含水比，含水量—直快c，ψ的相關(guān)關(guān)系

2.1 淤泥，淤泥質(zhì)土，一般粘性土

c=322.364-156.145tg(dw×100)。
r=-0.91，n=214。
ψ=85.243-29.599tg(w×10)。

一般粘性土：

r=-0.70，n=181。

2.2 老粘性土

c=321.95-142.549tg(dw×100)。
r=-0.72，n=107。
ψ=148.884-55.012tg(w×10)。

地基處理方案經(jīng)濟(jì)比較見表2。

表2 地基處理方案經(jīng)濟(jì)比較表

綜上所述，預(yù)制鋼筋混凝土樁和碎石樁在技術(shù)上都能滿足工程要求，在經(jīng)濟(jì)上預(yù)制鋼筋混凝土樁更經(jīng)濟(jì)。因此本方案推薦預(yù)制鋼筋混凝土樁。

4 結(jié)語

地基處理技術(shù)的深層次探討對(duì)地基處理方案的優(yōu)化起著重要作用，并且對(duì)工程安全、工程質(zhì)量、工程壽命、環(huán)境保護(hù)與勞動(dòng)保護(hù)等方面都有重要意義。在未來的地基處理上，由于會(huì)采用更多的機(jī)械設(shè)備和先進(jìn)技術(shù)，在加快工程進(jìn)度的同時(shí)也必將減少勞動(dòng)力的損失和對(duì)環(huán)境的破壞。由于地基在工程建設(shè)中所占有的重要程度決定著工程的安全以及進(jìn)度，所以，未來的地基處理中的人工處理也必將被機(jī)械化取而代之，相信未來的地基處理將更具有便捷性、環(huán)保性和安全性。

r=-0.69，n=209。

3 含水比，含水量—固快c，ψ的相關(guān)關(guān)系

3.1 淤泥，淤泥質(zhì)土，一般粘性土

c=296.319-140.047tg(dw×100)。
r=-0.87，n=231。
ψ=146.438-48.584tg(w×10)。

淤泥、淤泥質(zhì)土：

r=-0.74，n=133。
ψ=151.269-53.952tg(w×10)。

一般粘性土：

r=-0.76,n=171。

3.2 老粘性土

c=495.272-231.692tg(dw×100)。
r=-0.74,n=115。
ψ=170.761-55.012tg(w×10)。
r=-0.69,n=209。

4 含水比，含水量—三軸剪c，ψ的相關(guān)關(guān)系

4.1 淤泥，淤泥質(zhì)土，一般粘性土

c=360.901-171.814tg(dw×100)。
r=-0.75,n=134。
ψ=118.427-42.012tg(w×10)。

一般粘性土：

r=-0.69,n=124。

4.2 老粘性土

c=549.336-142.549tg(dw×100)。
r=-0.81，n=96。
ψ=154.212-59.488tg(w×10)。
r=-0.70，n=123。

5 根據(jù)建立的回歸方程，可給出土的c,ψ值

表1 一般粘性土c值 kPa

表2 淤泥，淤泥質(zhì)土c值 kPa

表3 一般粘性土ψ值 (°)

一般粘性土，淤泥，淤泥質(zhì)土，老粘性土的c值、ψ值見表1～表6。

表4 淤泥，淤泥質(zhì)土ψ值 (°)

表5 老粘性土c值 kPa

表6 老粘性土ψ值 (°)

δ=σr/fm；σr=σf(1-r2)。

其中，c為粘聚力；ψ為內(nèi)摩擦角；r為相關(guān)系數(shù)，對(duì)非相關(guān)型，r=0；δ為巖土參數(shù)的變異系數(shù)；σr為剩余標(biāo)準(zhǔn)差；fm為巖土參數(shù)平均值。

同一土層n組dw,從表1，表5查得的n個(gè)粘聚力c值，可按下式計(jì)算c的標(biāo)準(zhǔn)值：

c=ψc·cm。

其中,cm為同一土層n組的dw,從表查得的粘聚力的平均值；ψc為粘聚力統(tǒng)計(jì)修正系數(shù),應(yīng)按下式計(jì)算：

ψc=1-(1.704/n1/2+4.678/n2)δc。

其中，n為查表得到c,ψ值的數(shù)據(jù)組數(shù)，n不應(yīng)少于6組；δc為粘聚力的變異系數(shù)。內(nèi)摩擦角的標(biāo)準(zhǔn)值也采用上述同樣方法計(jì)算。

6 驗(yàn)證與結(jié)論

在實(shí)際工作中，我們從大同地區(qū)建筑施工工地選擇了25個(gè)數(shù)據(jù)，根據(jù)形成的地質(zhì)環(huán)境，判定其為一般粘性土。參照一般粘性土c值(見表1),一般粘性土ψ值(見表3),實(shí)驗(yàn)方法采用直接快剪。25個(gè)數(shù)據(jù)共分成四組，分別計(jì)算其平均值。經(jīng)驗(yàn)算可靠性指數(shù)為30.5～36.3，相關(guān)系數(shù)誤差為0.024～0.048，學(xué)生分布t為13.3～36.2。證明在不同地區(qū)，成因類型相同的同類土，可以應(yīng)用上述公式計(jì)算和檢驗(yàn)土的c,ψ值。證明文中建立的經(jīng)驗(yàn)方程是可靠的，基本可以應(yīng)用于工程實(shí)踐，并且在土試樣常規(guī)化驗(yàn)結(jié)果中，我們也有了初估土的c,ψ值的依據(jù)。

[1] 劉連喜，廖建生.武漢地區(qū)巖土工程勘察實(shí)用技術(shù)研究[Z].1998.

[2] 《工程地質(zhì)手冊(cè)》編寫組.工程地質(zhì)手冊(cè)[M].第4版.北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007.

[3] 林宗元.巖土工程試驗(yàn)監(jiān)測(cè)手冊(cè)[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1994.

[4] 陳希哲.土力學(xué)地基基礎(chǔ)[M].第3版.北京：清華大學(xué)出版社，1998.

Abstract: The paper illustrates all kinds of physical dynamic indexes of soil, through the analysis and checking calculation for the soil sample data, researches the relevant relationship among the cohesive force of the consolidated quick shear of different soils, direct quick shear, and triaxial shear, internal frictions and water content, and concludes thecandψvalues of soil by referring to establishing the regression equation.

Keywords: clay, water content, shearing strength, relationship

Optimizationoffoundationtreatmentscheme

HANShu-ying

(TaiyuanMinglidaElectricPowerDesignLimitedCompany,Taiyuan030012,China)

By analysing the regional geology, environment and soil liquefaction characteristics surrounding the Dacun 110 kV transformer substation, and by means of method comparison and replacement method, precast reinforced concrete pile, crushed stone pile encryption methods such as liquefied soil, finally from the angel of economic comparison, select the optimal scheme.

foundation， gravel pile， prefabricated pile

Onrecognitionofsoilshearingstrength

GAOZhan-suo

(DatongSurveyandMappingInstituteofShanxi,Datong037006,China)

1009-6825(2014)33-0049-02

2014-08-17

高戰(zhàn)鎖(1970- )，男，工程師

TU411.8

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