高 戰(zhàn) 鎖

(山西大同市勘察測繪院，山西 大同 037006)

土的抗剪強度的再認識

高 戰(zhàn) 鎖

(山西大同市勘察測繪院，山西 大同 037006)

對土的各項物理力學指標進行了闡述，通過對土樣數(shù)據(jù)的整體分析與驗算，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，抗剪強度，關(guān)系

1 概述

在我們實際勘察工作中，經(jīng)常需要根據(jù)工程的特點，重要性，所處場地地質(zhì)環(huán)境來確定土的抗剪強度。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，常會發(fā)生土的質(zhì)量難以達到Ⅰ級,有的甚至把從巖心管取出的巖心直接放入樣筒，冒充Ⅰ級土樣送入試驗室進行試驗。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。如果把較易測得的含水量w，含水比dw，土的液限WL指標與土的抗剪強度建立起相關(guān)關(guān)系，則我們對實驗結(jié)果就會有一個分析比較,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繪設(shè)計研究院劉連喜，廖建生編著《利用土的物理力學指標確定土的抗剪強度》一書，作者根據(jù)武漢地區(qū)32項工程勘察資料，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)摩擦角的對比實驗結(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)摩擦角對比實驗838組；含水比和含水量與直快剪切的粘聚力和內(nèi)摩擦角對比實驗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)摩擦角對比實驗477組。經(jīng)過統(tǒng)計分析，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，對作者所建立的相關(guān)關(guān)系式進行驗證比較，試圖建立起適合大同地區(qū)土的含水量w，土的液限WL，土的抗剪強度指標的相關(guān)關(guān)系式。

在我們的實際工作中，經(jīng)常接觸到的是對一般粘性土，老粘性土的直接快剪，主要針對的是二，三級巖土工程勘察，或是按GB 50007-2011建筑地基基礎(chǔ)設(shè)計規(guī)范所劃定的二，三級建筑物。實驗結(jié)果用于評價施工期間土體的短期穩(wěn)定性。固結(jié)快剪，三軸剪的實驗結(jié)果用于評價土體長期穩(wěn)定性，如計算斜坡的穩(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)濟比較見表2。

表2 地基處理方案經(jīng)濟比較表

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)濟上預(yù)制鋼筋混凝土樁更經(jīng)濟。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)的深層次探討對地基處理方案的優(yōu)化起著重要作用，并且對工程安全、工程質(zhì)量、工程壽命、環(huán)境保護與勞動保護等方面都有重要意義。在未來的地基處理上，由于會采用更多的機械設(shè)備和先進技術(shù)，在加快工程進度的同時也必將減少勞動力的損失和對環(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度，所以，未來的地基處理中的人工處理也必將被機械化取而代之，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為剩余標準差；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個粘聚力c值，可按下式計算c的標準值：

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)計修正系數(shù),應(yīng)按下式計算：

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)摩擦角的標準值也采用上述同樣方法計算。

6 驗證與結(jié)論

在實際工作中，我們從大同地區(qū)建筑施工工地選擇了25個數(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),實驗方法采用直接快剪。25個數(shù)據(jù)共分成四組，分別計算其平均值。經(jīng)驗算可靠性指數(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)用上述公式計算和檢驗土的c,ψ值。證明文中建立的經(jīng)驗方程是可靠的，基本可以應(yīng)用于工程實踐，并且在土試樣常規(guī)化驗結(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)巖土工程勘察實用技術(shù)研究[Z].1998.

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

[3] 林宗元.巖土工程試驗監(jiān)測手冊[M].北京：中國建筑工業(yè)出版社，1994.

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

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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.

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(DatongSurveyandMappingInstituteofShanxi,Datong037006,China)

1009-6825(2014)33-0049-02

2014-08-17

高戰(zhàn)鎖(1970- )，男，工程師

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