饱和度对土的三轴不固结不排水试验强度指标的影响研究

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６

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饱和度对土的三轴不固结不排水

试验强度指标的影响研究

吕永高，郑召典

（烟台大学土木工程学院，烟台２６４００５）

摘要土的饱和度对强度的影响较大，在土的三轴抗剪强度试验中，大多数是将加工好的试件，进行抽

气饱和，然后做试验，实际上，有些土样的原始状态并非是饱和的，因此，用饱和后的试件做试验，得出的结果就有一定的差距，特别是对不固结不排水试验，影响更大，文章对初始状态、自然浸水状态和抽气饱和后３种不同饱和程度的试件，分别做不固结不排水试验，从而找出不同饱和度对土的强度指标的影响规律，为准确测定土的强度指标做一些基础性的研究。

关键词饱和度强度指标三轴试验不固结不排水中图分类号：ＴＵ４１１．７文献标识码：Ａ

文章编号：１００９—５０９８（２００９）０６—００４６—０３

测量土样的含水量，然后，按干密度Ｐ。＝１．６

ｇ・ｅｍ。

０前言

土的强度指标是确定土的承载能力的一个重要指标，因此，准确测定土的抗剪强度指标，对于建筑工程的设计和施工有着很大的意义。目前，用三轴剪切试验测土的抗剪强度指标是较为普遍的一种方法，而且对于高层建筑，在进行地质勘察时，要求对取出的原状土，用三轴剪切实验来测定土的抗剪强度指标。随着社会的发展，兴建的高层建筑越来越多，使得三轴剪切实验的应用也越来越广泛，所以，使三轴实验的检测不断地完善有着很大的必要性，基于这一要求，对土在三轴不固结不排水实验中，其饱和程度对强度指标的影响进行了研究，本实验所采用的土样是从野外采集的同一种土，在室内进行烘干、碾碎后过２ｍｍ的筛，用筛下的土制作试件，相对来讲，要比原状土均匀一些，所以得出的结果可能要同原状土有一定的差距，但是，对于大多数较为均匀的土来说，其结论具有较强的参考价值。

的要求，制作ｈ＝８．０

ｅｍ，ｄ＝３．９１

ｅｍ的试件，击实

试件时，按试件的高度分４层击实，各层土料的质量相等，每层击实至要求高度后，将表面刨毛，然后再加第二层土料，如此继续进行直至击实最后一层。将击实好的试件用三瓣膜夹好，装入饱和器内并拧紧螺丝，每一组４个试件，平行做两次实验，由于本实验中，要测３种状态下的情况，即初始状态、自然浸水状态和真空抽气饱和状态，每一种情况下最少需要８个试件，３种情况最少需要２４个试件。试件做好之后，需要做真空抽气饱和的试件，放人饱和罐内，拧紧饱和罐的螺丝，进行抽气，当真空度接近一个大气压后，继续抽气一个小时，然后徐徐注入清水，并使真空度保持稳定。待饱和器完全淹没水中后，停止抽气，解除饱和罐内的真空，让试件在饱和罐内静置１０小时以上；需要做自然浸水状态的试件，放人盛有水的桶中，桶中的水要将试件淹没，静置１０小时以上；需要做初始状态的试件，加工好之后，即可进行三轴不固结不排水剪切实验。

实验中所用土的物理性质如表１。

表１实验土样物理性质

１试件的Ｊｊｎ－ｒ－与制作

本实验中，为了保证实验结果有可比性和较好的规律性，将准备好的土料搅拌均匀，按照１４．ｏ％的含水量在土料上均匀洒水，稍静置后装入塑料袋，然后置于密闭容器里２４小时以上。制作试件时，重新

［收稿日期］２００８—１０—２９４６

万方数据

ｋ／土粘质粉：名之毒土

岩±工程界第１２卷第６期

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２不同饱和状态下的不固结不排水实验

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初始状态下的不固结不排水实验２００～

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土样定名：粉质粘土

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土样编号：２—２总应力：Ｃ＝１７．９ｋＰａ。：２．８。

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土样定名：粉质粘主

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试验ｖ／ｋ方Ｐａ法：不固结不排水剪ｕｕ

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通过实验可以看出，在自然瘦水状态下，饱和度

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堂碧定的饱和度，非理论计算的饱和度），对两次蠢

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验得出的指标进行平均，那么，凝聚力ｃ为１６．４ｋＰａ．‘

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内摩擦角妒为３．０。。

２・３抽气饱和状态下的不固结不排水实验

土样编号：３一Ｉ粘聚力：ｃ＝６．２ｋＰａ妒：１．４。

试验方法：不同结不排水剪ｕｕ

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土样≤名：粉质粘土

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通过实验可以看出，在初始状态下，饱和度为

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自然浸水状态下的不固结不排水实验３２７．８

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土样编号：２—１粘聚力：ｃ：１４．８ｋＰａ（Ｄ：３

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得出的指标进行平均，那么，凝聚力ｃ为３０．８内摩擦角妒为８．８。。

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Ｖ０１．１２Ｎｏ．６

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度指标。本试验通过对不同饱和度的土，进行不固结不排水三轴剪切试验，在大量实验的基础上，选取有代表性的３组实验，得出如下结论，饱和度的比值为０．２８：０．６５：０．９７的情况下，凝聚力的比值为３０．８：１６．４：６．６，内摩擦角妒的比值为８．８：３．Ｏ：１．６。从实验数据可看出，以饱和度为１００％为基准，饱和度为６５％左右的土的凝聚力、内摩擦角的值基本上是饱和度反过来比值的０．９９倍；饱和度为２８％左右的土的凝聚力、内摩擦角的值基本上是饱和度反过来比值的１．４７倍。依据以上结论，对于非１００％饱和的土，在进行抽气饱和试验后，可以根据以上的比值，反推出实际的凝聚力和内摩擦角的值，能够更真实地反映土的抗剪强度指标，为工程施工和设计提供更准确的数据。

参考文献

［１］

中华人民共和国水利电力部．土工试验规程［ｓ］，北京：水利电力出版社，１９８７．［２］

通过实验可以看出，在抽气饱和状态下，饱和度

为９７％（利用施加围压后，产生的孑Ｌ隙水压力大小来确定的饱和度，非理论计算的饱和度），对两次试验得出的指标进行平均，那么，凝聚力ｃ为６．６ｋＰａ，内摩擦角ｐ为１．６。。

３试验结果分析

从试验结果中，可以看出，土的饱和度的不同，对它的抗剪强度指标的大小有较大的影响，很明显地看出，饱和度越大，抗剪强度指标就越小。也就是说，如果将原状土加工成试件后，不考虑原来的饱和度是多少，一律将试件进行抽气饱和，那

么，得出的结果会有很大的差异，不能真实地反映土的抗剪强

吕永高，纪庆．三轴固结不排水剪切实验研究［Ｊ］．岩土工程

界，２００６，（１）．

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世界高原第一长隧关角隧道２＃斜井顺利通过断层并进入主洞施工

近日，由中铁十六局集团一公司施工的世界高原第一长隧关角隧道２。斜井顺利通过断层并进入

主洞施工。

导管注浆，微台阶法开挖，开挖后及时以间距５０ｅｍ架设工字钢，，喷射混凝土，局部围岩较差段落架设双层钢拱架，铺底混凝土中埋设钢架与拱墙钢架连接成环，确保钢架封闭成环。同时严格围岩监控量测及地质超前预报管理。通过加强初期支护，取消二衬施工，加快了施工进度，为确保工程总工期奠定了坚实的基础，在一定程度上降低了施工成本。目前，２“斜井已经顺利通过Ｆ２、Ｆ２—１断层破碎带进入主洞施工，围岩监控量测数据表明，初期支护已经稳定，验证了断层的施工方法的安全可靠性，也为主洞断层施工积累了丰富的经验。

摘自《中国铁道工程建设协会网站》

关角隧道２“斜井设计平距长１０３８ｍ，综合坡度为９．７４％，井口高程３５１７．０４ｍ。斜井位于低高山区，通过志留系变质砂岩夹板岩，岩体受构造影响严重，节理、裂隙较发育，岩体破碎，Ⅳ级软石。斜井井身通过Ｆ２、Ｆ２—１断层破碎带长度达３００ｍ，断层破碎带由断层角砾、断层泥组成，局部含水，Ⅲ级硬土一Ⅳ级软石，围岩自稳能力极差，极易发生变形、坍

塌。

中铁十六局集团一公司关角隧道项目采用超前

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