魏 松，張文進(jìn)，肖淑霞,3，陳 清

(1.合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院，安徽 合肥 230009；2. 南京水利科學(xué)研究院 水利部土石壩破壞機(jī)理與防控技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210024；3.重慶交通大學(xué) 水利水運(yùn)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400074)

超固結(jié)比影響下飽和黏土力學(xué)特性試驗(yàn)研究

魏 松1,2,3，張文進(jìn)1，肖淑霞1,3，陳 清1

(1.合肥工業(yè)大學(xué) 土木與水利工程學(xué)院，安徽 合肥 230009；2. 南京水利科學(xué)研究院 水利部土石壩破壞機(jī)理與防控技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，江蘇 南京 210024；3.重慶交通大學(xué) 水利水運(yùn)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，重慶 400074)

利用合肥地鐵站基坑黏土進(jìn)行了5種超固結(jié)比(OCR)下的原狀和重塑飽和土快剪試驗(yàn)，分析了原狀土和重塑土在不同OCR下的剪切性狀、抗剪強(qiáng)度及強(qiáng)度指標(biāo)黏聚力(c)和內(nèi)摩擦角(φ)的變化規(guī)律。結(jié)果顯示：不同OCR原狀土多為應(yīng)變硬化性狀，重塑土超固結(jié)時(shí)多為應(yīng)變軟化、欠固結(jié)多呈應(yīng)變硬化性狀；同豎向應(yīng)力時(shí)，重塑土峰值抗剪強(qiáng)度隨OCR增加而增大；同OCR時(shí)，重塑土峰值抗剪強(qiáng)度隨豎向應(yīng)力增大而增大；同前期固結(jié)應(yīng)力(pc)和OCR時(shí)，原狀土峰值抗剪強(qiáng)度較重塑土大；重塑土按同OCR求抗剪強(qiáng)度指標(biāo)時(shí)，OCR增大c減小、φ增大；重塑土按同pc求抗剪強(qiáng)度指標(biāo)時(shí)，pc增加c先增大后減小、φ增大；原狀土抗剪強(qiáng)度破壞曲線(xiàn)在pc值處呈明顯向下彎折性狀。

巖土工程；超固結(jié)比；重塑土；剪切性狀；抗剪強(qiáng)度

0 引 言

工程建設(shè)中，地基是影響工程安全的重要因素，尤其是隨著社會(huì)的發(fā)展和城市化進(jìn)程的不斷加快，超高、超大建筑日益增多，也造成了地基所承受荷載的增大，從而需要人們對(duì)地基的工程特性進(jìn)一步認(rèn)知，以能正確把握地基的強(qiáng)度和變形，確保工程建設(shè)安全。在高邊坡、河渠道開(kāi)挖工程中，開(kāi)挖卸載作用下造成的土體應(yīng)力狀態(tài)的改變也帶來(lái)了土體的工程特性的變化。上述工況下地基工程特性的改變，與土體的超固結(jié)比有較大關(guān)系，開(kāi)展考慮超固結(jié)比影響的地基土力學(xué)特性研究具有較大理論和實(shí)踐意義。

研究表明，超固結(jié)比及力學(xué)狀態(tài)對(duì)土體力學(xué)性質(zhì)有著顯著影響。李劍等[1]進(jìn)行了大量不同應(yīng)力歷史條件下重塑紅黏土的動(dòng)三軸試驗(yàn)，結(jié)果表明：在紅黏土的強(qiáng)度范圍內(nèi)，提高土體圍壓、壓實(shí)度、振動(dòng)頻率和超固結(jié)比，有助于提高土體動(dòng)強(qiáng)度和動(dòng)彈性模量；廖濟(jì)川[2]指出超固結(jié)性對(duì)膨脹土邊坡失穩(wěn)的影響不容忽視；李新明等[3]通過(guò)應(yīng)力路徑三軸試驗(yàn)分析指出超固結(jié)比對(duì)膨脹土的力學(xué)特性有一定的影響；張冬梅等[4]、ZHU Jungao等[5]、T．C．SHEAHAN等[6]均通過(guò)三軸試驗(yàn)研究了超固結(jié)比對(duì)土體強(qiáng)度、孔隙水壓力等土體力學(xué)特性的影響；徐舜華等[7]認(rèn)為應(yīng)力歷史對(duì)土體的固結(jié)性狀影響很大，正常固結(jié)和超固結(jié)土的剪切強(qiáng)度不同；R．J．CHANDLER[8]選取K0固結(jié)三軸不排水剪切強(qiáng)度與豎向有效固結(jié)荷載的比為定值0.33，對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了歸一化處理，提出了重塑土固有強(qiáng)度曲線(xiàn)ISuL；徐連民等[9]通過(guò)各種不同超固結(jié)比下的三軸試驗(yàn)和伸長(zhǎng)剪切試驗(yàn)，對(duì)超固結(jié)土的變形特性做了研究，并給出相關(guān)狀態(tài)量的演化規(guī)則；此外，陳存禮等[10]、梁燕等[11]、張榮堂等[12]和江美英等[13]進(jìn)一步探討了不同應(yīng)力路徑和超固結(jié)比下土體的力學(xué)特性的歸一化特性；向杰等[14]研究得出：水庫(kù)水位上升和下降階段，水動(dòng)力是影響其邊坡穩(wěn)定性的重要因素；王俊杰等[15]利用GDS三軸試驗(yàn)系統(tǒng)對(duì)松散堆積土體的強(qiáng)度和變形特性進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：試驗(yàn)圍壓和相對(duì)密實(shí)度對(duì)松散堆積土體的強(qiáng)度和變形特性有顯著影響；楊俊等[16]對(duì)膨脹土的改良進(jìn)行了試驗(yàn)研究，結(jié)果表明：摻砂比例和初始干密度能夠較大程度地改變土體膨脹力的變化幅度。上述研究成果豐富了人們關(guān)于超固結(jié)比對(duì)土體力學(xué)特性的認(rèn)識(shí)，提供了大量的試驗(yàn)和理論依據(jù)，為后續(xù)關(guān)于土體力學(xué)特性相關(guān)研究和工程項(xiàng)目奠定了一定基礎(chǔ)。

筆者以合肥某地鐵站黏土為研究對(duì)象，擬定了不同超固結(jié)比下的原狀土和重塑土的直剪試驗(yàn)，分析了超固結(jié)比對(duì)土體抗剪強(qiáng)度及強(qiáng)度指標(biāo)、土樣剪切性狀曲線(xiàn)的影響。

1 試樣制備和試驗(yàn)方案

1.1 土料參數(shù)

本試驗(yàn)所用土樣取自合肥某地鐵站基坑施工現(xiàn)場(chǎng)，取樣深度約8 m，地下水位約4 m，原狀土的基本參數(shù)：干密度ρd=1.54 g/cm3，液限wl=55.3%，塑限wp=24.6%，相對(duì)體積質(zhì)量Gs=2.70。根據(jù)高壓固結(jié)試驗(yàn)(采用卡薩格蘭德經(jīng)驗(yàn)作圖法)測(cè)得前期固結(jié)壓力約120 kPa，屬于正常固結(jié)土。為便于分析研究，筆者試驗(yàn)中所用重塑樣土料采用原狀樣相同的土源。

1.2 試樣制備

本次主要進(jìn)行原狀土和重塑土直剪試驗(yàn)。原狀土試樣采取用環(huán)刀(φ=61.8 mm，h=20 mm)現(xiàn)場(chǎng)切土取樣。重塑樣土源同原狀樣，經(jīng)風(fēng)干、碾碎、過(guò)篩、配置含水率w=18%、靜置24 h以上使得土料含水率均勻，再采用控制同原狀樣干密度(ρd=1.54 g/cm3)進(jìn)行直剪試樣的制備。兩種試樣均需進(jìn)行抽氣飽和。

為得到不同超固結(jié)比的原狀土樣和重塑土樣，本試驗(yàn)中采用了如下處理方法：① 對(duì)原狀土，根據(jù)其前期固結(jié)壓力pc設(shè)定了直剪試驗(yàn)的不同豎向壓力p0，試驗(yàn)時(shí)需要在豎向應(yīng)力作用下變形穩(wěn)定；② 對(duì)重塑土，設(shè)定預(yù)固結(jié)壓力先固結(jié)完成，再設(shè)定直剪試驗(yàn)的不同豎向壓力p0，試驗(yàn)時(shí)應(yīng)在豎向應(yīng)力作用下變形穩(wěn)定。

土料固結(jié)試驗(yàn)顯示：在豎向固結(jié)荷載(40～720 kPa)作用下，3 h左右試樣可以達(dá)到不大于0.005 mm/h的固結(jié)變形速率。為此，原狀土和重塑土的初始應(yīng)力狀態(tài)的獲得采用≯0.005 mm/h的固結(jié)變形速率作為在某豎向應(yīng)力作用下變形穩(wěn)定的標(biāo)準(zhǔn)。為便于研究，對(duì)重塑土在某豎向壓力作用下固結(jié)達(dá)到穩(wěn)定，則將該豎向壓力視為前期固結(jié)壓力pc[17]，采用固結(jié)24 h。

1.3 試驗(yàn)方案

本次剪切試驗(yàn)為快剪。為便于試驗(yàn)結(jié)果分析，重塑土采用與原狀土相同的OCR值。原狀樣的前期固結(jié)壓力為120 kPa，重塑樣的前期固結(jié)壓力通過(guò)固結(jié)24 h得到。

根據(jù)前期固結(jié)壓力值，設(shè)定原狀土剪切的豎向應(yīng)力分別為360，240，120，60，40 kPa，相應(yīng)超固結(jié)比OCR分別為1/3，1/2，1，2，3(表1)。重塑土試驗(yàn)采用與原狀土相同的OCR值，具體試驗(yàn)方案見(jiàn)表2。

表1 原狀土試驗(yàn)方案

表2 重塑土試驗(yàn)方案

2 試驗(yàn)結(jié)果與分析

2.1 試樣剪切性狀分析

圖1為原狀土試樣剪切應(yīng)力變形曲線(xiàn)。由圖1看出：對(duì)前期固結(jié)應(yīng)力為120 kPa的原狀土試樣，在不同超固結(jié)比下，直剪所得應(yīng)力位移曲線(xiàn)整體上是應(yīng)變硬化型性狀；圖中超固結(jié)(OCR=2，3)和欠固結(jié)(OCR=1/2，1/3)狀態(tài)下的土樣剪切性狀均為該性狀，而正常固結(jié)(OCR=1)狀態(tài)下的應(yīng)力位移曲線(xiàn)稍有應(yīng)變軟化性狀；由于試驗(yàn)土體干密度不是很大，分析認(rèn)為正常固結(jié)狀態(tài)下的軟化性狀應(yīng)該是試驗(yàn)中其他因素影響的結(jié)果。

圖1 原狀土試樣剪切性狀Fig. 1 Shear properties of the undisturbed specimen

圖2為重塑土樣在不同超固結(jié)比下的剪切應(yīng)力變形曲線(xiàn)。

圖2 重塑土剪切性狀Fig. 2 Shear properties of the remolded soil specimen

由圖2可看出：在超固結(jié)(OCR=2，3)狀態(tài)下，土樣的剪切應(yīng)力隨著剪切位移的增加均出現(xiàn)峰值，剪切性狀曲線(xiàn)均表現(xiàn)出弱應(yīng)變軟化性狀，OCR=3時(shí)曲線(xiàn)應(yīng)變軟化現(xiàn)象稍明顯一些；而對(duì)于正常固結(jié)(OCR=1)和欠固結(jié)(OCR=1/2，1/3)的剪切應(yīng)力變形曲線(xiàn)，除個(gè)別試樣在剪切過(guò)程中出現(xiàn)剪切應(yīng)力峰值外，其余試樣均表現(xiàn)為剪切應(yīng)力隨著剪位移增加而持續(xù)增大，未出現(xiàn)峰值，應(yīng)力位移曲線(xiàn)呈現(xiàn)出應(yīng)變硬化特性。上述現(xiàn)象應(yīng)該比較符合一般欠固結(jié)土和超固結(jié)土的力學(xué)行為。

為對(duì)比在相同前期固結(jié)壓力條件下的重塑土和原狀土試樣剪切性狀的差異，圖3中列出了重塑土中前期固結(jié)壓力(視為前期固結(jié)壓力)為120 kPa的3個(gè)固結(jié)比剪切試驗(yàn)結(jié)果。由圖3可看出，在不同固結(jié)比情況下，重塑土試樣的強(qiáng)度較原狀土小，這也說(shuō)明了該黏性土在重塑后存在強(qiáng)度降低。

圖3 重塑土剪切性狀(pc=120 kPa)Fig. 3 Shear properties of the remolded soil specimen (pc=120 kPa)

對(duì)前述重塑土在超固結(jié)比較大時(shí)土樣的剪切性狀與原狀樣有所不同，而在欠固結(jié)狀態(tài)下又基本一致的現(xiàn)象，可做如下分析：

1)原狀土：在歷史荷載長(zhǎng)期作用下，土體的結(jié)構(gòu)性較好，黏性土顆粒之間膠結(jié)作用、重結(jié)晶作用較強(qiáng)。當(dāng)在欠固結(jié)狀態(tài)下進(jìn)行剪切時(shí)，由于原狀土樣具有較強(qiáng)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性，所施加豎向荷載不足以破壞原土體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，故呈現(xiàn)應(yīng)力硬化特征；當(dāng)在超固結(jié)狀態(tài)下進(jìn)行剪切時(shí)，在外荷載作用下，原狀土樣的結(jié)構(gòu)依然具有較強(qiáng)穩(wěn)定性，呈現(xiàn)應(yīng)力硬化特征。

2)重塑土：一般情況下，重塑土結(jié)構(gòu)性稍差，土體顆粒間的膠結(jié)作用、重結(jié)晶作用以及顆粒間摩擦咬合作用較弱，在預(yù)固結(jié)壓力(視為前期固結(jié)壓力)作用下，顆粒因發(fā)生移動(dòng)、轉(zhuǎn)動(dòng)，甚至破壞而重新排列，土體也達(dá)到新的穩(wěn)定狀態(tài)，但較脆弱，在預(yù)壓應(yīng)力卸除后，土體顆粒結(jié)構(gòu)可能發(fā)生改變。當(dāng)在固結(jié)比稍大狀態(tài)下進(jìn)行剪切時(shí)，由于所施加豎向荷載小于預(yù)固結(jié)壓力，土體顆粒間在預(yù)固結(jié)壓力作用下已經(jīng)形成的咬合作用將減弱。故在試驗(yàn)過(guò)程中，土體在達(dá)到一定承載能力后易于失穩(wěn)，造成結(jié)構(gòu)的破壞，從而造成強(qiáng)度的降低、發(fā)生應(yīng)變軟化，剪切荷載與預(yù)壓荷載間差值越大，剪切軟化就越顯著。當(dāng)在欠固結(jié)狀態(tài)或和正常固結(jié)狀態(tài)下進(jìn)行剪切時(shí)，由于所施加豎向荷載大于或等于預(yù)固結(jié)壓力，土顆粒間已有的膠結(jié)、咬合、排列、定向作用進(jìn)一步加強(qiáng)，土體結(jié)構(gòu)漸趨穩(wěn)定，故試樣呈現(xiàn)應(yīng)變硬化性狀。

2.2 抗剪強(qiáng)度分析

圖4列出了不同OCR值下重塑土試樣快剪的豎向壓力和抗剪強(qiáng)度值。由圖4可見(jiàn)：在相同豎向應(yīng)力作用下，超固結(jié)比越大，土體的抗剪強(qiáng)度越大；相同固結(jié)比時(shí)，豎向應(yīng)力越大，土體的抗剪強(qiáng)度也越大。同時(shí)也發(fā)現(xiàn)，在OCR<1情況下，抗剪強(qiáng)度破壞線(xiàn)非直線(xiàn)，而為上升下彎曲線(xiàn)。

圖4 重塑土抗剪強(qiáng)度Fig. 4 Shear strength of the remolded soil

圖5為前期固結(jié)應(yīng)力pc=120 kPa時(shí)，原狀土和重塑土試樣快剪豎向壓力與抗剪強(qiáng)度值曲線(xiàn)。由圖5可看出：原狀土的抗剪強(qiáng)度均比重塑土大，但隨著剪切豎向壓力的增加，二者的差距逐漸減小。同時(shí)，原狀土的抗剪強(qiáng)度破壞線(xiàn)也是非直線(xiàn)，而為上升下彎曲線(xiàn)，拐點(diǎn)約在OCR=1附近。

圖5 原狀和重塑試樣抗剪強(qiáng)度(pc =120 kPa)Fig. 5 Shear strength of the undisturbed and remolded specimen (pc=120 kPa)

根據(jù)上述結(jié)果，從研究角度可做如下分析：

1)重塑土：在相同的豎向壓力作用下，隨著OCR值的增大，也即為土體的前期固結(jié)壓力增大了，這也使得土體更加密實(shí)。若需破壞土體已形成的密實(shí)結(jié)構(gòu)需要更大的外部作用，故表現(xiàn)出的土體抗剪強(qiáng)度隨OCR值的增加而增大。相同固結(jié)比時(shí)，豎向應(yīng)力越大，土體的抗剪強(qiáng)度也越大。

2)原狀土：在長(zhǎng)期壓力和自然沉降作用下，由于土顆粒直接接觸處礦物質(zhì)的重結(jié)晶作用，土體顆粒膠結(jié)在一起，然而這種膠結(jié)作用在重塑土試樣中被破壞后不能立即回復(fù)；其次，相較于原狀土而言，重塑土的結(jié)構(gòu)性較弱，這也是其抗剪強(qiáng)度較小的原因之一。因此，在試驗(yàn)中原狀土試樣的抗剪強(qiáng)度比相應(yīng)重塑試樣高。

3)原狀樣和重塑樣約均在OCR=1附近出現(xiàn)抗剪強(qiáng)度破壞線(xiàn)非直線(xiàn)，并出現(xiàn)拐點(diǎn)，這應(yīng)是由于在欠固結(jié)情況下，土體表現(xiàn)出在本身抗剪強(qiáng)度增長(zhǎng)因欠固結(jié)而有所放緩的現(xiàn)象。

應(yīng)特別指出，黏性土抗剪強(qiáng)度影響因素眾多，上述分析仍較初步，有待進(jìn)一步深入研究。

2.3 抗剪強(qiáng)度指標(biāo)分析

根據(jù)重塑土的試驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)同一超固結(jié)比下的剪切試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為一組，可獲得某一超固結(jié)比下的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。圖6分別列出了重塑土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)c，φ值隨OCR值的變化規(guī)律。隨著OCR值的增大，土體黏聚力c值逐漸減小，而內(nèi)摩擦角φ值逐漸增大。

圖6 重塑土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)與OCR關(guān)系Fig. 6 Relationship of shear strength index and OCR of the remolded soil

若將同一前期固結(jié)應(yīng)力下的剪切試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為一組，可獲得重塑土對(duì)應(yīng)的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)，如圖7。隨著前期固結(jié)應(yīng)力增加，土體黏聚力c值先逐漸增加后減小，而內(nèi)摩擦角φ值逐漸增大。

圖7 重塑土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)與pc關(guān)系Fig. 7 Relationship of shear strength index and pc of the remolded soil

圖8給出了前期固結(jié)應(yīng)力為120 kPa的原狀土試樣的抗剪強(qiáng)度值。

圖8 原狀土τ-p0關(guān)系曲線(xiàn)Fig. 8 Relation curve of τ and p0 of the undisturbed soil

由圖8可看到，對(duì)于原狀土，在po=pc處，強(qiáng)度曲線(xiàn)呈現(xiàn)明顯彎折。在OCR≤1狀態(tài)下，土體的黏聚力較大，內(nèi)摩擦角較小，分別為57.4 kPa和2.3°；在OCR≥1狀態(tài)下，土體黏聚力較小，內(nèi)摩擦角較大，分別為41.6 kPa和10.1°。該規(guī)律與圖6中的重塑土規(guī)律基本一致。

對(duì)兩種重塑土獲得土體抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的方法可看出，采用等前期固結(jié)壓力組試驗(yàn)結(jié)果所得抗剪強(qiáng)度指標(biāo)較等OCR情況下的更接近原狀土的指標(biāo)，這也說(shuō)明采用等前期固結(jié)壓力試驗(yàn)用于模擬某一原位土體的抗剪強(qiáng)度是比較合理的。

針對(duì)考慮固結(jié)比的土體抗剪強(qiáng)度試驗(yàn)結(jié)果，可從摩爾-庫(kù)倫強(qiáng)度理論進(jìn)行分析。根據(jù)摩爾-庫(kù)倫強(qiáng)度理論，土體的強(qiáng)度由黏聚強(qiáng)度c和摩擦強(qiáng)度σtanφ組成。摩擦強(qiáng)度通過(guò)土體內(nèi)摩擦角φ反映，其影響因素主要有兩個(gè)：一是土體顆粒之間的滑動(dòng)摩擦；二是咬合摩擦。隨著OCR值增大，土體顆粒間產(chǎn)生滑動(dòng)破壞時(shí)產(chǎn)生的摩擦力就越大；再者，OCR值增大迫使土顆粒間的間距變小，使之以一種更加緊密的方式咬合在一起，其間的咬合力也因此增加。因此在試驗(yàn)中，隨著OCR值的增加，土體內(nèi)摩擦角φ呈現(xiàn)出遞增規(guī)律。

土體黏聚力是土體顆粒間斥力和引力的綜合反映。隨著OCR值增大，其土體顆粒重新排布的同時(shí)，土體顆粒間原有的引力被減弱或破壞，而新的引力在短時(shí)間內(nèi)尚無(wú)法形成，因此隨著OCR值的增大，土體黏聚力c值呈現(xiàn)出遞減的規(guī)律。

圖7中，將同一前期固結(jié)應(yīng)力下的剪切試驗(yàn)數(shù)據(jù)作為一組，獲得重塑土對(duì)應(yīng)的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)。隨著前期固結(jié)壓力的增大，土體黏聚力先增大后減小的情況，筆者認(rèn)為隨著前期固結(jié)壓力的增大，飽和重塑土中的孔隙水被擠出，顆粒間周?chē)乃ぶ饾u變薄，土體顆粒間距變小，通過(guò)公共水膜的水膠連接作用逐漸增強(qiáng)，黏聚力也因此相應(yīng)增大。但當(dāng)前期固結(jié)壓力超過(guò)一定值時(shí)，土體的黏聚力也會(huì)因土體顆粒的重新排布呈現(xiàn)出減小的趨勢(shì)。

3 結(jié) 論

試驗(yàn)結(jié)果表明：超固結(jié)比對(duì)飽和黏土剪切性狀、抗剪強(qiáng)度及強(qiáng)度指標(biāo)c，φ值等力學(xué)特性均有較大影響，可得出如下結(jié)論。

1)超固結(jié)狀態(tài)下，重塑土樣呈現(xiàn)出弱應(yīng)變軟化特性，且OCR值越大，應(yīng)變軟化更加顯著；正常固結(jié)和欠固結(jié)狀態(tài)下，重塑土樣呈現(xiàn)應(yīng)變硬化特性；固結(jié)狀態(tài)對(duì)原狀土樣的剪切性狀影響較小，均呈現(xiàn)應(yīng)變硬化特性。

2)在相同豎向荷載下，重塑土和原狀土的抗剪強(qiáng)度均隨OCR值增大而增大；在相同OCR值下，二者抗剪強(qiáng)度隨豎向荷載增加而增大；前期固結(jié)壓力(重塑土為預(yù)固結(jié)壓力)與剪切豎向壓力均相同條件下，原狀土抗剪強(qiáng)度較重塑土大；二者抗剪強(qiáng)度破壞線(xiàn)均非直線(xiàn)，約在OCR =1出現(xiàn)拐點(diǎn)。

3)對(duì)重塑土，按同OCR求抗剪強(qiáng)度指標(biāo)時(shí)，OCR增大，c減小、φ增大；按同pc求抗剪強(qiáng)度指標(biāo)時(shí)，前期固結(jié)壓力增加，c先增大后減小、φ增大。對(duì)原狀土，與超固結(jié)狀態(tài)下相比，在欠固結(jié)狀態(tài)下的c較大，φ較小，該規(guī)律與重塑土基本一致。

筆者僅針對(duì)5種超固結(jié)比OCR值下的原狀土和重塑土進(jìn)行了力學(xué)特性部分試驗(yàn)和探討，且試驗(yàn)數(shù)據(jù)有限，探究超固結(jié)比OCR值對(duì)土體力學(xué)特性影響的普遍規(guī)律還有待進(jìn)一步研究。

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(責(zé)任編輯：劉 韜)

Mechanical Properties of Saturated Clay under Effect of over Consolidation Ratio

WEI Song1, 2, 3, ZHANG Wenjin1, XIAO Shuxia1, 3, CHEN Qing1

(1.School of Civil and Hydraulic Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, Anhui, P. R. China;2.Key Laboratory of Failure Mechanism and Safety Control Techniques of Earth-Rock Dam of the Ministry of Water Resources, Nanjing Hydraulic Research Institute, Nanjing 210024, Jiangsu, P. R. China; 3.Key Laboratory of Hydraulic and Waterway Engineering of the Ministry of Education, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, P. R. China )

Quick shear tests were performed on the undisturbed and remolded clay of a subway station foundation-pit in Hefei under 5 over consolidation ratio (OCR) states. The change regulations of the shear behavior, shear strength and strength indexes (cohesioncand internal friction angleφ) of the above soils under different OCR were investigated. The results show that: under different OCR, the undisturbed clay mostly shows strain hardening performance, and the remolded clay mostly shows strain softening performance at over-consolidation state and strain-hardening performance at under-consolidation state. With the same vertical stress, the peak shear strength of remolded clay would increase with the increase of OCR. Under the same OCR, the peak shear strength of remolded clay would increase with the increase of vertical stress. With the same pre-consolidation stresspcand OCR, the peak shear strength of the undisturbed clay was larger than that of the remolded clay. For the remolded clay, when solving shear strength indexes is according to the same OCR samples, with the OCR increase, the value ofcwill decrease and the value ofφwill increase. For the remolded clay, when solving shear strength indexes is according to the samepcsamples, with thepcincrease, the value ofcwill increase at first but decrease later, and the value ofφwill increase. The undisturbed clay shear strength failure curves show significant bending performance atpc.

geotechnical engineering; over consolidation ratio (OCR); remolded soil; shear behavior; shear strength

10.3969/j.issn.1674-0696.2017.05.12

2015-10-23；

2015-11-14

國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目(51579063)；水利部土石壩破壞機(jī)理與防控技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放研究基金項(xiàng)目(YK913005)；重慶交通大學(xué)水利水運(yùn)工程教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室暨國(guó)家內(nèi)河航道整治工程技術(shù)研究中心開(kāi)放基金項(xiàng)目(SLK2011B02)

魏 松(1970—)，男，安徽霍邱人，副教授，博士，主要從事巖土工程及水利工程方面的研究。E-mail：910884583@qq.com。

張文進(jìn)(1988—)，男，山東單縣人，碩士研究生，主要從事巖土工程及水利工程方面的研究。E-mail：1275226143@qq.com。

TU43

A

1674-0696(2017)05-064-07