初始含水率與豎向應(yīng)力對(duì)弱膨脹土殘余強(qiáng)度的影響

蔣曉慶, 丁三寶,黃益順,李永彪

(1.安徽廣播電視大學(xué)開(kāi)放學(xué)院,安徽 合肥 230022；2.安徽建筑大學(xué)建筑結(jié)構(gòu)與地下工程重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室,安徽 合肥 230601)

0 引言

膨脹土邊坡的變形破壞演變是指邊坡土體的抗剪強(qiáng)度由峰值向殘余值強(qiáng)度逐漸衰減的過(guò)程。因此，在進(jìn)行膨脹土邊坡穩(wěn)定分析時(shí)，應(yīng)采用殘余強(qiáng)度而不是峰值強(qiáng)度[1]。殘余強(qiáng)度反映的是土體內(nèi)部發(fā)生剪損后剪切面上殘留的剪應(yīng)力值，研究殘余強(qiáng)度的目的便是探求土體遭受破壞后強(qiáng)度衰減的變化規(guī)律，也就是研究大應(yīng)變條件下強(qiáng)度降低的問(wèn)題[2]。

土殘余強(qiáng)度的室內(nèi)試驗(yàn)測(cè)定方法，目前主要有三軸壓縮試驗(yàn)、環(huán)剪儀做環(huán)形剪切試驗(yàn)和反復(fù)剪切試驗(yàn)。反復(fù)剪切試驗(yàn)簡(jiǎn)單易行，對(duì)多數(shù)土均能測(cè)得較好的結(jié)果。

反復(fù)直剪試驗(yàn)是應(yīng)變控制式直剪儀在慢速(排水)條件下，對(duì)試樣反復(fù)剪切至剪應(yīng)力達(dá)到穩(wěn)定值，以測(cè)得土樣的殘余強(qiáng)度。BISHOP等[3]認(rèn)為當(dāng)有效法向應(yīng)力小于 150 kPa 時(shí)，黏土殘余強(qiáng)度與有效法向應(yīng)力之間具有較強(qiáng)的非線性關(guān)系。孫濤等[4]采用環(huán)形剪切試驗(yàn)認(rèn)為超固結(jié)黏土殘余強(qiáng)度的增加依賴(lài)于豎向應(yīng)力的增加。閆芙蓉等[5]通過(guò)對(duì)黃土進(jìn)行反復(fù)剪切試驗(yàn)測(cè)出穩(wěn)定的殘余強(qiáng)度，提出非飽和狀態(tài)下的殘余強(qiáng)度是高于飽和狀態(tài)下的，豎向應(yīng)力的增加使得殘余強(qiáng)度在升高。吳迪等[2]利用環(huán)剪儀對(duì)殘積土進(jìn)行殘余強(qiáng)度的測(cè)定，認(rèn)為殘積土含水量的增加，會(huì)使得殘余黏聚力升高，殘余內(nèi)摩擦角降低，但是殘余內(nèi)摩擦角是殘余強(qiáng)度最大的影響因素，因此，整體上殘積土殘余強(qiáng)度還是降低的。張曉麗[6]通過(guò)直剪儀對(duì)膨脹土進(jìn)行反復(fù)剪切四次，提出膨脹土殘余強(qiáng)度和土顆粒含量相關(guān)，非飽和狀態(tài)的殘余強(qiáng)度值高于飽和狀態(tài)的殘余強(qiáng)度值。

目前多數(shù)學(xué)者對(duì)于膨脹土殘余強(qiáng)度的研究集中在不同豎向應(yīng)力作用下，非飽和狀態(tài)和飽和狀態(tài)殘余強(qiáng)度的變化，得出的結(jié)論是膨脹土在非飽和狀態(tài)的殘余強(qiáng)度是高于飽和狀態(tài)的。那么膨脹土達(dá)到飽和狀態(tài)時(shí)，不同的初始含水率，不同的豎向應(yīng)力作用，對(duì)殘余強(qiáng)度的影響會(huì)呈現(xiàn)哪些特點(diǎn)，這是筆者本次試驗(yàn)?zāi)康?。本次試?yàn)采取反復(fù)剪切試驗(yàn)。左巍然等[1]、肖杰等[7]提出反復(fù)直剪試驗(yàn)測(cè)定膨脹土殘余強(qiáng)度是可行的，但是有些試驗(yàn)組會(huì)出現(xiàn)殘余強(qiáng)度的不穩(wěn)定。分析原因如下，一是剪切位移不夠大，不能在同一方向連續(xù)剪切使土體顆粒完成重新定向排列；二是剪切面暴露導(dǎo)致土體受到豎向應(yīng)力不均勻。鑒于反復(fù)剪切試驗(yàn)的缺點(diǎn)，本次試驗(yàn)裝置進(jìn)行了一些改進(jìn)，采用全自動(dòng)殘余強(qiáng)度試驗(yàn)儀進(jìn)行試驗(yàn)，每次剪切位移最大可達(dá)10 mm。

1 試驗(yàn)方案

1.1 試驗(yàn)土樣

試樣為原狀土。為了使本次試驗(yàn)結(jié)果應(yīng)用范圍更廣，土樣分別來(lái)自合肥瑤海區(qū)、包河區(qū)、蜀山區(qū)、廬陽(yáng)區(qū)，這四個(gè)區(qū)處于合肥的東南西北四個(gè)方向。四區(qū)弱膨脹土屬性基本相同(表1)。為了保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，在不同區(qū)有相同或近似初始含水率時(shí)，均進(jìn)行殘余強(qiáng)度試驗(yàn)。

通過(guò)京探高速100型鉆機(jī)，結(jié)合不同區(qū)域的埋置深度和厚度[8]，每個(gè)區(qū)選擇5個(gè)代表性鉆孔點(diǎn)，每個(gè)孔取四個(gè)土樣，共計(jì)80個(gè)土樣，每個(gè)土樣高度20 cm。土樣以灰黃色、褐黃色為主，硬塑-堅(jiān)硬狀態(tài)，光滑，干強(qiáng)度及韌性較高。含直徑1～3 mm的球形鐵錳質(zhì)結(jié)核，其膨脹性礦物主要為伊利石，比重較高，但由于其中所含雜質(zhì)(指非膨脹性礦物)含量高，降低了其膨脹勢(shì)，因此，合肥膨脹土絕大多數(shù)為弱膨脹土[9-10]。土樣初始含水率分布范圍在16.4%～25.6%。以初始含水率為17.8%，20.5%，22.6%，25.6%的土樣作為研究對(duì)象，分別來(lái)自廬陽(yáng)區(qū)、包河區(qū)、瑤海區(qū)、蜀山區(qū)。不同區(qū)相近初始含水率也一起做殘余強(qiáng)度，作為研究對(duì)象的四組初始含水率的參考。選擇土樣密封，并放入恒溫保濕箱進(jìn)行保存，以待備用。土樣的基本屬性見(jiàn)表1和表2。

表1 弱膨脹土土樣基本屬性Table 1 Basic properties of weak expansive soil samples

表2 弱膨脹土土樣顆粒分析Table 2 Particle size analysis of weak expansive soil samples

1.2 方案設(shè)計(jì)

《土工試驗(yàn)方法標(biāo)準(zhǔn)》(GB T50123-1999)提出黏質(zhì)土需剪切3～4次，總剪切位移達(dá)30～40 mm；SKEMPTON[11]認(rèn)為過(guò)峰值強(qiáng)度后繼續(xù)剪切位移至25～50 mm，可達(dá)到土體的殘余強(qiáng)度；H L NOBLE用內(nèi)徑4.8 cm試樣，以0.004 mm/min的速率進(jìn)行反復(fù)剪切10～15次，每次剪切位移2.5 mm，總剪切位移在50～75 mm，可達(dá)到土體的殘余強(qiáng)度。長(zhǎng)江科學(xué)院在對(duì)軟弱夾層的試驗(yàn)中，用直徑為6.4 cm試驗(yàn)，以0.024 4 mm/min的速率進(jìn)行反復(fù)剪切試驗(yàn)；提出不同顆粒組成的試樣，需要的剪切位移是不一樣的。黏土一般需要24～32 mm[12]。左巍然等用直徑6.18 cm試樣，以0.02 mm/min的速率進(jìn)行反復(fù)剪切三次，每次正向剪切位移控制在7 mm，膨脹土可達(dá)到穩(wěn)定殘余值；并通過(guò)對(duì)原狀土、靜壓土和擊實(shí)土三腫不同制樣方式試驗(yàn)進(jìn)行比較分析，殘余強(qiáng)度接近。張曉麗[6]用直徑6.18 cm試樣，以0.02 mm/min的速率進(jìn)行反復(fù)剪切四次，每次正向剪切位移控制在6 mm，膨脹土可達(dá)到殘余強(qiáng)度。通過(guò)以上文獻(xiàn)的調(diào)研，本次試驗(yàn)方案設(shè)計(jì)如下。

首先對(duì)土樣進(jìn)行抽氣真空飽和，《土工試驗(yàn)規(guī)范》提出細(xì)粒土的飽和時(shí)間宜為10 h，一些相關(guān)文獻(xiàn)提出飽和時(shí)間為24 h[1,6-7]。筆者通過(guò)大量土樣的飽和過(guò)程觀察，弱膨脹土飽和時(shí)間控制在12～14 h，飽和度均能達(dá)到95%以上。時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，膨脹土內(nèi)部結(jié)構(gòu)過(guò)于松散，進(jìn)行反復(fù)剪切時(shí)試樣容易成稀泥狀而導(dǎo)致試驗(yàn)不能進(jìn)行。真空抽氣時(shí)間為1 h。

試驗(yàn)采用全自動(dòng)殘余強(qiáng)度試驗(yàn)儀(圖1)，土樣直徑為61.8 mm，高度為20 mm，豎向應(yīng)力為100 kPa，200 kPa，300 kPa，400 kPa。以0.02 mm/min的剪切速度進(jìn)行剪切，最大剪切位移達(dá)到8～10 mm；反推速率為0.4 mm/min，第一次剪切完成需停留半個(gè)小時(shí)再進(jìn)行第二次剪切，需進(jìn)行反復(fù)剪切，直至最后兩次剪切時(shí)強(qiáng)度峰值接近為止。本試驗(yàn)膨脹土土樣剪切次數(shù)為四次，總位移在32～40 mm，每個(gè)土樣試驗(yàn)持續(xù)時(shí)間為四天。第一次的剪切峰值為慢剪抗剪強(qiáng)度，第四次剪應(yīng)力的峰值為殘余強(qiáng)度。土樣剪切結(jié)果見(jiàn)圖2。

圖1 全自動(dòng)殘余強(qiáng)度試驗(yàn)儀Fig.1 Automatic residual strength tester

圖2 反復(fù)四次剪切的土樣Fig.2 Soil samples experience four repeated shear tests

2 試驗(yàn)結(jié)果分析

不同初始含水率、不同豎向應(yīng)力的試驗(yàn)結(jié)果見(jiàn)表3。從表3容易看出，在相同豎向應(yīng)力作用下，隨著初始含水率的增加，抗剪強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度均呈現(xiàn)降低的趨勢(shì)；在相同含水率下，隨著豎向應(yīng)力的增加，抗剪強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度均呈現(xiàn)升高的趨勢(shì)。這點(diǎn)和吳迪等[2]，孫濤等[4]，許業(yè)順等[13]利用環(huán)剪儀對(duì)飽和黏土殘余強(qiáng)度的結(jié)論是一致的，即隨著豎向應(yīng)力的增加而增大。這是由于豎向應(yīng)力的增加可以增大土顆粒間的摩擦力，從而提高強(qiáng)度。為了尋求初始含水率與豎向應(yīng)力對(duì)飽和弱膨脹土殘余強(qiáng)度的共同影響，表2中引入Δmax，表達(dá)式如(1)所示。

(1)

式中：τfi——第一次剪切對(duì)應(yīng)的峰值強(qiáng)度，稱(chēng)為慢剪條件下膨脹土的抗剪強(qiáng)度；

τqi——第四次剪切對(duì)應(yīng)的峰值強(qiáng)度，即殘余強(qiáng)度；

1對(duì)應(yīng)初始含水率為17.8%，2對(duì)應(yīng)初始含水率為20.5%，3對(duì)應(yīng)初始含水率為22.6%，4對(duì)應(yīng)初始含水率為25.6%。

Δmax表示同一豎向應(yīng)力作用下，不同初始含水率的峰值強(qiáng)度與殘余強(qiáng)度降幅的最大值。

根據(jù)Δmax的統(tǒng)計(jì)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，豎向應(yīng)力在300 kPa、400 kPa作用時(shí)，Δmax已超過(guò)50%，雖然試驗(yàn)結(jié)果證明了豎向應(yīng)力的增加使得殘余強(qiáng)度值在增大，但是殘余強(qiáng)度相對(duì)于抗剪強(qiáng)度值的下降幅度最大達(dá)到60.4%，筆者發(fā)現(xiàn)Δmax=60.4%和Δmax=56.6%時(shí)，均是在初始含水率為25.6%的情況下。初始含水率為17.8%，300 kPa作用下的Δmax為31.7%，400 kPa作用下的Δmax為36.6%；初始含水率為20.5%，300 kPa作用下的Δmax為35.2%，400 kPa作用下的Δmax為50.4%；初始含水率為22.6%，300 kPa作用下的Δmax為47.6%，400 kPa作用下的Δmax為56.4%。因此，試驗(yàn)結(jié)果顯示，初始含水率越高，豎向應(yīng)力越大，殘余強(qiáng)度相對(duì)于抗剪強(qiáng)度的降低幅度也就越大(表3)。

表3 抗剪強(qiáng)度與殘余強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果Table.3 Test results of shear strength and residual strength

2.1 殘余強(qiáng)度參數(shù)分析

根據(jù)Mohr-Coulomb準(zhǔn)則，膨脹土強(qiáng)度參數(shù)如表4所示。隨著初始含水率的增加，抗剪強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度都呈降低趨勢(shì)。其中抗剪強(qiáng)度指標(biāo)內(nèi)摩擦角φ值下降幅度不大，由22.9°下降到20.7°，差值2.2°；黏聚力c值下降幅度較大，由67.5 kPa下降到53.9 kPa，差值13.6 kPa。殘余強(qiáng)度指標(biāo)φ值下降幅度較大，下降了8.4°；c值下降不大，c值下降了1.7 kPa。表3中顯示，殘余強(qiáng)度是低于抗剪強(qiáng)度，通過(guò)表4的計(jì)算結(jié)果顯示，主要是表現(xiàn)為φ值顯著降低，c值變化不大。如初始含水率為22.6%時(shí)，φ值由20.7°降低至7°，下降幅達(dá)66.2%，而φ值越小，越容易引起弱膨脹土邊坡淺表層的坍滑。因此考慮不同初始含水率下飽和弱膨脹土的殘余強(qiáng)度是具有重要的意義。試驗(yàn)結(jié)果中，初始含水率為25.6%時(shí)，殘余內(nèi)摩擦角φ為8°，反而出現(xiàn)了上升，這是因?yàn)闅堄鄰?qiáng)度直剪儀反復(fù)四次剪切沒(méi)有達(dá)到其殘余強(qiáng)度，具體原因在本文后面有重點(diǎn)分析。

表4 強(qiáng)度參數(shù)Table.4 Strength parameters

吳迪等[2]提出殘積土的含水率與殘余黏聚力呈正線性關(guān)系，含水率與殘余內(nèi)摩擦角呈負(fù)線性關(guān)系。筆者通過(guò)對(duì)本次試驗(yàn)，在豎向應(yīng)力為100 kPa ，200 kPa，300 kPa，400 kPa作用下，利用線性擬合、對(duì)數(shù)擬合、指數(shù)擬合，對(duì)初始含水率與殘余強(qiáng)度之間的關(guān)系進(jìn)行比較，擬合結(jié)果如表5所示。由表5可看出，豎向應(yīng)力為100 kPa ，200 kPa作用下，初始含水率與殘余強(qiáng)度的線性相關(guān)系數(shù)最高，分別是R=0.938 7、R=0.994 7；豎向應(yīng)力為300 kPa時(shí)，對(duì)數(shù)相關(guān)系數(shù)R=0.998 9，指數(shù)相關(guān)系數(shù)R=0.998 4，兩者擬合效果都較高，因此采用兩種函數(shù)擬合均可；豎向應(yīng)力為400 kPa作用下，初始含水率與殘余強(qiáng)度的指性相關(guān)系數(shù)最高，R=0.988 5。針對(duì)本地區(qū)本次試驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果來(lái)看，建議在豎向應(yīng)力為300 kPa，400 kPa作用下，初始含水率與殘余強(qiáng)度呈指數(shù)關(guān)系。擬合關(guān)系曲線如圖3所示。因此，合肥地區(qū)弱膨脹土殘余強(qiáng)度與初始含水率之間的關(guān)系方程可參考指數(shù)方程，即

τq=αω+b

(2)

τq=ce-dω

(3)

式中：τq——弱膨脹土的殘余強(qiáng)度，kPa；

ω——弱膨脹土初始含水率,%；

α，b——豎向應(yīng)力為100 kPa ，200 kPa作用下膨脹土相關(guān)參數(shù)；

c，d——豎向應(yīng)力為300 kPa ，400 kPa作用下膨脹土相關(guān)參數(shù)。

表5 殘余強(qiáng)度數(shù)值分析結(jié)果Table.5 Numerical analysis of residual strength

圖3 不同豎向應(yīng)力作用下初始含水率與膨脹土殘余強(qiáng)度關(guān)系曲線Fig.3 The relationship between initial water content and residual strength of expansive soil under different vertical stress

2.2 剪應(yīng)力-剪位移曲線分析

由圖4(a)、(b)、(c)、(d)可以看出，隨著初始含水率的增加，膨脹土的抗剪強(qiáng)度在下降，剪應(yīng)力-剪位移曲線由應(yīng)變軟化型-軟化不明顯-應(yīng)變硬化型。初始含水率為17.8%和20.5%時(shí)，第一次剪切曲線均呈現(xiàn)應(yīng)變軟化型，初始含水率為22.6%時(shí)，應(yīng)變軟化現(xiàn)象并不明顯，當(dāng)初始含水率增加至25.6%時(shí)，第一次剪切曲線呈現(xiàn)應(yīng)變硬化型。主要是因?yàn)槌跏己试礁?，膨脹土吸力越小，?qiáng)度貢獻(xiàn)越低，在吸水飽和后，吸力更顯著降低，土體受到豎向應(yīng)力作用后，強(qiáng)度下降不明顯，因此剪切曲線呈現(xiàn)出不同程度的軟化現(xiàn)象和硬化現(xiàn)象。

圖4 不同初始含水率的試樣在200 kPa作用下的剪應(yīng)力-剪位移關(guān)系曲線Fig.4 Shear stress-shear displacement curve of soil samples with different initial moisture content under the vertical stress of 200 kPa

由圖5～6可以看出，初始含水率為17.8%，20.5%時(shí)，第二次剪切相對(duì)于第一次剪切強(qiáng)度下降幅度較大，可高達(dá)35.7%。第三次和第四次剪切峰值比較接近，差值幅度均值在3%左右，最小在0.07%。因此以第四次剪切峰值為殘余強(qiáng)度。因?yàn)榈谝淮渭羟泻螅蛎浲脸霈F(xiàn)剪切錯(cuò)動(dòng)面，黏聚力下降，抗剪強(qiáng)度主要有內(nèi)摩擦角提供；隨著剪切次數(shù)的增加，剪切面顆粒不斷發(fā)生定向排列現(xiàn)象，直至剪切面趨于光滑，最終達(dá)到膨脹土的殘余強(qiáng)度。

圖5 不同初始含水率的試樣在豎向應(yīng)力為300 kPa作用下的剪應(yīng)力-剪位移關(guān)系曲線Fig.5 Shear stress-shear displacement curve of soil samples with different initial moisture content in vertical stress of 300 kPa.

圖6 不同初始含水率的土樣在豎向應(yīng)力為400 kPa作用下的剪應(yīng)力-剪位移關(guān)系曲線Fig.6 Shear stress-shear displacement curve of soil samples with different initial moisture content under the vertical stress of 400 kPa.

由圖7～8可以看出，在300 kPa，400 kPa作用下，初始含水率為22.6%和25.6%的剪應(yīng)力-剪位移曲線呈應(yīng)變硬化型。第三次和第四次剪切曲線沒(méi)有達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)，如果以第四次剪切峰值作為殘余強(qiáng)度是不準(zhǔn)確的。換言之采用殘余強(qiáng)度剪切儀作較高含水率膨脹土的殘余強(qiáng)度是不合適的，試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，較高初始含水率膨脹土要達(dá)到穩(wěn)定的殘余強(qiáng)度，需要更大的剪切位移，這也是殘余強(qiáng)度試驗(yàn)儀的缺點(diǎn)，直剪的剪切位移是有限的，最大剪切位移為10 mm，不能完全滿(mǎn)足黏粒成分的重新定向排列。測(cè)定較高初始含水率的膨脹土殘余強(qiáng)度，可借助環(huán)剪儀進(jìn)行研究[14-16]。這也是后續(xù)課題研究的一大重點(diǎn)。但是在200 kPa作用下，初始含水率為22.6%試樣卻達(dá)到了穩(wěn)定的殘余強(qiáng)度，主要是因?yàn)樵嚇邮艿捷^小的豎向應(yīng)力，膨脹性相對(duì)較大，使得土粒間的水膜變厚，同時(shí)反復(fù)剪切過(guò)程中剪切面水膜進(jìn)繼續(xù)增厚，土粒的排列更整齊且易滑動(dòng)，導(dǎo)致強(qiáng)度進(jìn)一步降低，并隨剪切位移不斷增大最終趨于穩(wěn)定。

2.3 剪切位移的分析

表6顯示，在較低初始含水率(17.8%、20.5%)下，第一次剪切峰值(抗剪強(qiáng)度)對(duì)應(yīng)的剪切位移在4 mm以?xún)?nèi)。第二次剪切位移明顯大于第一次剪切位移，進(jìn)行第三次、第四次剪切后，剪切位移并沒(méi)有呈現(xiàn)持續(xù)增加或者持續(xù)減少的規(guī)律。同時(shí)豎向應(yīng)力的增加，也沒(méi)有發(fā)生剪切位移的規(guī)律性。較高初始含水率(22.6%、25.6%)下，第一次剪切峰值(抗剪強(qiáng)度)對(duì)應(yīng)的剪切位移都超過(guò)了4 mm，除了初始含水率為22.6%，在300 kPa豎向應(yīng)力作用下，剪切位移為2.89 mm。雖然剪切位移與初始含水率、豎向應(yīng)力沒(méi)有準(zhǔn)確的規(guī)律性變化，但是從表5中可以得出，初始含水率為17.8%和20.5%時(shí)，其殘余強(qiáng)度所對(duì)應(yīng)的剪切位移不超過(guò)8 mm。因此，采用反復(fù)剪切試驗(yàn)測(cè)定較低初始含水率殘余強(qiáng)度時(shí)，最大剪切位移可以8 mm作為參考值。

圖7 初始含水率為22.6%的土樣在不同豎向應(yīng)力作用下的剪應(yīng)力-剪位移關(guān)系曲線Fig.7 The shear stress-shear displacement relation curve of soil samples with the initial moisture content of 22.6% under different vertical stresses

圖8 初始含水率為25.6%的土樣在不同豎向應(yīng)力作用下的剪應(yīng)力-剪位移關(guān)系曲線Fig. 8 The shear stress-shear displacement relation curve of soil samples with the initial moisture content of 25.6% under different vertical stresses

初始含水率/%200 kPa下剪切位移/mm300 kPa下剪切位移/mm400 kPa下剪切位移/mm12341234123417.82.8126.8226.6266.4851.798.7586.3455.8813.947.4818.0437.29520.51.6763.4433.6033.8752.5436.0426.5775.7811.5939.9267.1317.22422.64.5837.7857.9737.7892.897.7229.9869.974.5559.8188.5319.92625.69.6048.5699.9949.2675.2418.0279.8988.3249.1768.3879.9229.993

3 小結(jié)

(1)初始含水率對(duì)弱膨脹土的抗剪強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度都有影響，呈現(xiàn)逐漸減小的趨勢(shì)。殘余強(qiáng)度時(shí)低于抗剪強(qiáng)度的，降低的原因主要是內(nèi)摩擦角的降低。初始含水率越高，豎向應(yīng)力越大，殘余強(qiáng)度相對(duì)于抗剪強(qiáng)度的降低幅度也就越大。

(2)研究初始含水率與殘余強(qiáng)度的關(guān)系，通過(guò)線性擬合、對(duì)數(shù)擬合和指數(shù)擬合比較，得出豎向應(yīng)力為100 kPa 、200 kPa作用下，初始含水率與弱膨脹土殘余強(qiáng)度呈線性關(guān)系；豎向應(yīng)力為300 kPa 、400 kPa作用下，初始含水率與弱膨脹土殘余強(qiáng)度呈指數(shù)關(guān)系，為合肥地區(qū)弱膨脹土殘余強(qiáng)度的計(jì)算提供理論依據(jù)。

(3)隨著初始含水率的增大，豎向應(yīng)力的增加，弱膨脹土的剪應(yīng)力-剪位移曲線由應(yīng)變軟化型-軟化不明顯型-應(yīng)變硬化型，主要是由于吸水飽和，吸力下降的原因。在四次反復(fù)剪切過(guò)程中，不管初始含水率及豎向應(yīng)力的變化，四次剪切位移并沒(méi)有呈現(xiàn)規(guī)律性的變化。

(4)初始含水率較低時(shí)，采用殘余強(qiáng)度直剪儀可以確定弱膨脹土穩(wěn)定的殘余強(qiáng)度；初始含水率較高時(shí)，可考慮環(huán)剪儀進(jìn)行殘余強(qiáng)度的測(cè)定。合肥地區(qū)膨脹土的初始含水率主要分布在18%～21%，采用反復(fù)直剪試驗(yàn)是可以得出穩(wěn)定的殘余強(qiáng)度，殘余強(qiáng)度的最大剪切位移可以8 mm作為參考。