黏粒含量對(duì)砂土抗剪強(qiáng)度影響的試驗(yàn)研討

趙文麗

（甘肅土木工程科學(xué)研究院有限公司，甘肅蘭州 730020）

地震和強(qiáng)降雨都會(huì)引發(fā)滑坡災(zāi)害，我國(guó)不斷提高經(jīng)濟(jì)發(fā)展速度，會(huì)大規(guī)模落實(shí)人工堆填和邊坡開(kāi)挖等工程，邊坡土地包含砂粒、粉粒、黏粒物質(zhì)，砂土的細(xì)粒量不同，其力學(xué)性質(zhì)也會(huì)不同?？辈旄鞯貐^(qū)地質(zhì)，砂土黏粒含量關(guān)系到地震破壞程度，也關(guān)系到工程穩(wěn)定性，因此需要深入研究砂土黏粒含量對(duì)于砂土抗剪強(qiáng)度的影響，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果有效防治地震地質(zhì)災(zāi)害和滑坡災(zāi)害等。

1 分析粒度

粒度主要反映土體固相顆粒的粗細(xì)程度，粒度是土性的基本要素。粒度級(jí)配影響到土體的強(qiáng)度特性，本文試驗(yàn)砂土黏粒，通過(guò)分析粒度，確定土地固相顆粒的級(jí)配和大小，需要嚴(yán)格分析試驗(yàn)土樣的粒度。

粉粒和砂粒具有性質(zhì)具有很大的相似性，試驗(yàn)黏粒含量對(duì)砂土抗剪強(qiáng)度的影響，可以直接處理黏粒含量。本試驗(yàn)利用2500目石英砂作為黏粒，并且在砂土當(dāng)中融入，在試驗(yàn)過(guò)程中，利用激光衍射技術(shù)測(cè)量粒度，激光束穿過(guò)顆粒過(guò)程中，可以測(cè)量散熱光的強(qiáng)度，通過(guò)計(jì)算形成顆粒粒度分布的光譜圖。激光衍射技術(shù)操作過(guò)程比較簡(jiǎn)單，同時(shí)結(jié)果具有較高的精確度。在試驗(yàn)過(guò)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(guān)系，結(jié)合分析結(jié)果確定試驗(yàn)當(dāng)中利用的粉砂作為砂土。

2 黏粒含量對(duì)砂土抗剪強(qiáng)度影響試驗(yàn)方案和結(jié)果

2.1 試驗(yàn)方案

利用直接剪切試驗(yàn)，在試驗(yàn)過(guò)程中，如果測(cè)力計(jì)的量表指針明顯的回?cái)[，可以明確試樣已經(jīng)被剪壞，可以利用電動(dòng)裝置均勻轉(zhuǎn)動(dòng)手輪。手輪轉(zhuǎn)動(dòng)一周之后，要及時(shí)將全數(shù)和計(jì)量表數(shù)據(jù)記錄下來(lái)，確定試樣被剪壞即可停止。

試驗(yàn)當(dāng)中選擇幾種黏粒含量添加質(zhì)量不同的砂土，作為土樣進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，每組黏粒含量和土樣干密度應(yīng)該保持一致，避免干密度影響到實(shí)驗(yàn)結(jié)果。土樣制作過(guò)程中，可以碾碎砂土，并且在烘箱當(dāng)中徹底烘干砂土的水分，晾涼之后根據(jù)黏粒含量添加不同的2500目石英砂，通過(guò)均勻的攪拌，保證可以在砂土當(dāng)中均勻分布黏粒，在直剪試驗(yàn)。

2.2 試驗(yàn)結(jié)果

試驗(yàn)當(dāng)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(yàn)當(dāng)中土樣產(chǎn)生的抗剪力都是因?yàn)槟Σ翉?qiáng)度引起的。結(jié)合土樣直剪試驗(yàn)結(jié)果，計(jì)算兩組結(jié)果的平均值，最終可以獲取內(nèi)摩擦角，如表1所示。

3 分析黏粒含量對(duì)砂土抗剪強(qiáng)度的影響

砂土如果無(wú)黏性特征，砂土內(nèi)摩擦角關(guān)系到抗剪強(qiáng)度，分散度不僅關(guān)系到砂土的內(nèi)摩擦角，同時(shí)黏粒形狀和粒度以及含量等都關(guān)系到內(nèi)摩擦角的大小，結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果，分析黏粒含量對(duì)砂土抗剪強(qiáng)度的影響，確定影響原因，在實(shí)際工程當(dāng)中可以利用結(jié)論，使土地抗剪強(qiáng)度不斷提高。

表1 土基本物性參數(shù)和直剪試驗(yàn)結(jié)果

根據(jù)上述實(shí)驗(yàn)可以確定，如果干密度和孔隙比條件相同，那么黏粒含量對(duì)砂土抗剪強(qiáng)度的影響并不單調(diào)，黏粒含量如果在7%之前，黏粒含量不斷增加，內(nèi)摩擦角會(huì)隨之減少，如果黏粒含量達(dá)到7%以上，那么黏粒就會(huì)還逐漸增大內(nèi)摩擦角，因此黏粒含量在7%左右，即可確定內(nèi)摩擦角的最小值。砂土黏粒含量在3%~15%之間，其抗剪強(qiáng)度不會(huì)發(fā)生明顯的變化，如果黏粒含量在15%以上，就會(huì)明顯增強(qiáng)其抗剪強(qiáng)度，而且變化速度不斷提高。

分析顆粒的微觀結(jié)構(gòu)，如果顆粒含量比較小，砂土存在黏粒，就會(huì)進(jìn)一步發(fā)展孔壓，砂礫會(huì)直接接觸黏粒，膠結(jié)砂粒，可以發(fā)揮出潤(rùn)滑作用，在外力作用下，隨著黏粒的作用，砂顆粒會(huì)發(fā)生滑移變化，從而逐漸減低抗剪強(qiáng)度。如果砂土具有較多的黏粒，砂粒會(huì)形成厚厚的黏粒層，可以調(diào)整砂粒的結(jié)構(gòu)，形成土體骨架，對(duì)于砂顆粒可以起到穩(wěn)定和鑲嵌的作用，黏粒越來(lái)越多，就可以更加突出骨架的作用，同時(shí)可以提高內(nèi)摩擦角的增大速度。

4 試驗(yàn)結(jié)論

砂土細(xì)粒量所含不同，也會(huì)發(fā)揮不同的力學(xué)性質(zhì)，黏粒砂土具有一定的動(dòng)力特性，有利于防止地震災(zāi)害和滑坡災(zāi)害。分散度不僅關(guān)系到內(nèi)摩擦角，黏粒形狀和粒度等都會(huì)影響到內(nèi)摩擦角。粒度直接影響到土體的強(qiáng)度特性。含黏粒砂土抗剪強(qiáng)度和黏粒含量屬于多項(xiàng)式關(guān)系，黏粒含量在7%之前，黏粒含量增加，內(nèi)摩擦角會(huì)隨之減小，超過(guò)了7%，黏粒含量減小，內(nèi)摩擦角會(huì)隨之增大。砂土黏粒含量比較低，黏粒會(huì)進(jìn)一步發(fā)展孔壓，發(fā)揮出一定潤(rùn)滑作用，降低抗剪強(qiáng)度，反之黏粒會(huì)發(fā)揮出土體骨架的作用，對(duì)于砂顆粒起到穩(wěn)定和鑲嵌的作用，提高整體土地的穩(wěn)定性，使土體抗剪強(qiáng)度由此增加。

5 結(jié)束語(yǔ)

我國(guó)土地資源豐富，很多地區(qū)頻發(fā)地震災(zāi)害，有那種影響到建筑物和地基，因此我國(guó)需要改善砂土的抗液化能力，明確黏粒含量對(duì)砂土抗剪強(qiáng)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(qiáng)度，在相關(guān)建筑工程當(dāng)中利用黏粒含量對(duì)砂土抗剪強(qiáng)度的影響因素，降低自然災(zāi)害對(duì)于人類(lèi)生活生產(chǎn)的影響，保障經(jīng)濟(jì)穩(wěn)定的發(fā)展。