直剪与三轴试验抗剪强度指标理论上的分析研究

土的抗剪强度是指地基土抵抗外荷载破坏的能力,土的抗剪强度指标在地基承载力、土坡稳定以及挡土墙土压力等方面计算设计中至关重要。土的黏聚力与内摩擦角称为土的抗剪强度指标,土的抗剪强度指标主要通过室内试验获得,室内试验主要有直接剪切试验和三轴剪切试验,直接剪切试验有快剪、固结快剪和慢剪,三轴剪切试验有不固结不排水试验(UU)、固结不排水试验(CU)、固结排水试验(CD)。本文通过对直剪与三轴两种试验的对比研究,分析总结两种方法的异同。     

广州软土各向异性在基坑稳定中的应用

根据基坑开挖导致的土体应力特点及基坑开挖中土体的排水条件,对施工现场的原状广州软土,按与土体沉积面的不同倾角取土样,进行常规三轴固结不排水剪切试验,得到了软土各向异性的抗剪强度指标,并将其应用于基坑开挖过程中的稳定分析。结果表明,考虑软土各向异性抗剪强度的基坑稳定系数要比只考虑三轴压缩的抗剪强度的稳定系数小,其结果在基坑设计及基坑稳定分析中不容忽视。     

基坑中土的应力路径与强度指标以及关于水的一些问题

 基坑开挖是在原状土层中进行的,其地基土的应力路径既不同于常规挡土墙中土的应力路径,也不同于室内常规三轴压缩试验中试样的应力路径。基坑工程中,支挡结构物前、后土体的平均主应力或者某些方向的主应力常常是减少的,对于饱和黏性土的固结不排水三轴试验,可能产生负的超静孔隙水压力,从而会影响土的抗剪强度指标。本文指出,对于黏性土中的基坑,在近期施加的墙后地面超载q,以及欠固结土地基的情况下,使用固结不排水(或固结快剪)强度指标计算土压力与进行稳定分析是偏于不安全的;同时指出,重力式水泥土墙的抗滑移和抗倾覆稳定验算,以及用瑞典圆弧法进行整体稳定验算时,对于饱和黏性土,如使用固结不排水强度指标,其抗力部分中的自重应按浮重度计算。结合对《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-201?)报批稿进行的一些讨论,分析在基坑支挡结构计算中水压力的作用,提出地基土为粉土时,水土压力分算还是合算取决于其下土层的性质。     

软黏土地基土体抗剪强度若干问题

针对不少土力学教材和规范规程认为由 UU 试验得到的是饱和黏性土的抗剪强度指标,将黏性土不排水抗剪强度视为土的抗剪强度指标的错误概念,首先分析了土的抗剪强度和抗剪强度指标之间的区别,然后通过分析三轴固结不排水剪切试验和土的抗剪强度指标的测定,三轴不固结不排水剪切试验和土的不排水抗剪强度的测定,讨论了黏性土不排水抗剪强度和抗剪强度指标之间的区别。通过软黏土地基中土体的抗剪强度及测定方法的讨论,再次说明了黏性土不排水抗剪强度和抗剪强度指标之间的区别。最后提出岩土工程稳定分析四者相匹配原则。通过讨论分析,澄清了一些模糊概念,有利于提高岩土工程分析水平。     

粘性土不同剪切方法所求指标对比

通过理论与经验综合分析,将不同剪切方法所得抗剪强度指标大小进行对比,得出若干结论,主要有三轴试验的内摩擦角大小关系:固结排水>固结不排水>不固结不排水;三轴试验的粘聚力大小关系:不固结不排水>固结不排水≥固结排水。从而对工程试验所得数据的合理性有一个大致判断,使抗剪强度指标在工程应用中更加合理安全。     

上海地区不同强度参数对基坑围护结构变形和内力的影响

为研究上海地区不同强度参数对基坑围护结构变形和内力的影响,在ABAQUS中建立平面竖向弹性地基梁法模型,根据上海地区4种典型基坑概化模型和上海195个工程勘察报告和文献试验数据统计的典型土层强度参数,研究了每类基坑概化模型中不同强度参数对围护结构的最大水土压力、变形(最大位移)、内力(最大剪力、最大弯矩)以及支撑轴力的影响。结果表明:采用三轴固结不排水(CU)有效应力强度参数得到的围护结构变形和内力结果最小; 采用十字板不排水抗剪强度计算的结果相比有效应力强度参数结果无明显规律; 直剪固结快剪和CU总应力强度参数计算得到的结果较为接近,相比于有效应力强度参数结果,最大位移增量约为6%,最大水土压力增量为4%～5%,最大弯矩和剪力增量为7%～8%; 总体来看,目前上海基坑规范采用固结快剪总应力强度参数进行围护结构设计相比采用有效应力强度参数偏安全。     

对与基坑工程有关的一些规范的讨论(1)

作者对《建筑地基基础设计规范》(GB 50007-2011)、《建筑基坑支护技术规程》(JGJ 120-2012)以及最近改版的一些地方基坑规范中的一些问题进行了系列讨论。本文为第一部分,主要是讨论在基坑设计中应采用什么强度指标。本文作者认为对于粗粒土使用有效应力强度指标;对于黏性土一般采用固结不排水(CU)强度指标较为合理,用不排水(UU)强度指标水土合算计算水土压力符合有效应力原理,但由于cu是随深度增加的,难以准确地计算。UU强度指标在验算坑底隆起和计算超载引起的侧向压力时,是适用的。本文还对一些规范中提出的"在有效压力下预固结的不排水强度指标"提出了质疑,认为对于欠固结土应对其固结不排水强度进行折减;对于"施工挖土速度慢,排水条件好"的基坑,其黏性土应使用有效应力指标,而不是固结不排水强度指标;在软土地基中,计算坑壁地面上的施工超载引起的土压力与验算坑底隆起时,一律用固结不排水强度指标计算土压力和进行稳定分析是错误的。     

贵阳红黏土变形及强度特性试验研究

对不同含水率的贵阳原状红黏土进行了一系列不固结不排水(UU)、固结不排水(CU)、固结排水(CD)试验,分析了3种试验条件下红黏土的变形及抗剪强度特性。结果表明:3种试验条件下应力-应变关系表现出驼峰型应变软化特性,且含水率越低软化现象越明显;不排水条件得出的抗剪强度指标c值较大、φ值较小,排水试验相反;随含水率增大,抗剪强度指标呈阶段性降低,且对c值的影响要大于φ值;同等试验条件下,红黏土强度指标普遍高于一般黏土。研究认为,贵阳红黏土在变形及强度方面表现出的一系列特性,主要与游离氧化铁胶结物形成的超固结性和粒间结合水的水胶连接键的形成和断裂有关。     

浅谈软土地基基坑开挖支护设计中抗剪强度指标C、ψ值的确定

本文通过分析各种应力状态下土体单元破坏机理,提出应力状态的改变,加荷或卸荷,并不影响土体的抗剪强度指标;阐述了如何选择正确的试验方法,测定软土基坑开挖支护设计中的抗剪强度指标C、ψ值,提出试样经过控制适当的固结度,在自重压力作用下予固结,采用不固结不排水试验方法是符合实际情况,并叙述了土的各向异性对抗剪强度的影响。     

如何理解规范--两位工程师的对话

数月前 ,在一次闲谈时 ,张工和李工的对话引起我极大兴趣。谈话内容对加深理解规范很有帮助。征得他们同意 ,凭记忆发表如下 ,以飨读者。一、土的抗剪强度指标李 :我们最近在设计一个基坑 ,根据地方规范 ,土的抗剪强度指标是用直剪的固结快剪 ,而国家规范的新规定是用三轴不固结不排水剪指标 ,不知是出于什么考虑 ?张 :我想 ,大概是因为三轴试验是比较合理的一种试验方法 ,可以控制排水条件 ,应力条件也比较明确。至于不固结不排水剪 ,从理论上说 ,如果不考虑扰动的话 ,那应当是反映了土的天然强度。李 :就拿我们这个地方的主要土层来说吧 ,…     

天津滨海软土不同应力路径下抗剪强度对比试验研究

现有基坑支护设计参数试验条件与实际不符。选取天津滨海新区海相软土为研究对象,进行三轴固结不排水试验、三轴不固结不排水试验和减p路径试验并对比分析了几种试验条件下土的强度参数。得到:滨海软土在不同应力路径下的强度与初期固结方式有关。减p路径对总应力状态下抗剪强度有影响,但对有效应力状态下抗剪强度基本无影响。在滨海软土基坑支护设计中,选用CU试验参数进行计算,设计偏于安全。     

不同剪切速率下软土的直剪固结快剪抗剪强度

直剪试验因受仪器结构的限制 ,只能以剪切速率的快慢来控制试样的排水条件。通过宁波大榭 34组软土原状土样的室内试验分析 ,剪切速率 0 8mm min和 2 4mm min所得的直剪固结快剪强度 ,前者比后者内摩擦角平均大近一倍。对照三轴固结不排水试验成果的分析 ,认为 2 4mm min速率对本软土较适宜。     

广州软土各向异性三轴试验研究

根据基坑开挖导致的土体应力特点及基坑开挖中土体的排水条件,对施工现场的原状广州软土,按与土体沉积面的不同倾角取土样进行常规三轴固结不排水剪切试验,对其各向异性性状进行了研究探讨,结果表明其各向异性导致的抗剪强度差异明显,对基坑工程设计计算及确保基坑安全稳定有一定的指导意义。     

长期往复荷载作用下近海饱和软黏土强度和刚度的弱化特性

长期往复荷载作用下,饱和软黏土强度和刚度的衰减是近海桩基础设计必须考虑的,利用带弯曲元的循环三轴仪对原状饱和软黏土进行了一系列等向固结和非等向固结条件下不排水单调和循环加载三轴试验,并在循环加载过程中通过弯曲元测试土体剪切波速。试验结果表明,在相同的固结条件下,随循环次数的增加和动应力比的提高土体的强度和刚度衰减显著;在相同动应力比作用下较小的有效固结应力和偏压固结减缓了土体刚度的弱化。已有的相对偏应力水平参数不能反映不同固结条件下近海饱和软黏土强度和刚度循环弱化特性,为此引入了动偏应力水平参数,考虑了有效固结应力、固结静偏应力、动偏应力的相互影响,利用动偏应力水平对饱和软黏土的强度和刚度循环弱化特性进行描述。     

秦皇岛滨海饱和软土的试验研究

为保持饱和软土的天然结构特征，野外采用开挖探井，环刀取土的方法获得了大量Ⅰ级土试样，并在室内进行有关饱和软土的物理力学性质试验。结果表明：秦皇岛滨海饱和软土的天然含水量介于37％～44％，土性属淤泥质粉质粘土。基于浅层平板载荷试验、静力触探试验以及十字板剪切试验，对饱和软土的天然抗剪强度、灵敏度、承载力进行了试验研究。建立了十字板抗剪强度和试验深度、静力触探比贯入阻力的经验公式，为工程应用提供了便利条件。秦皇岛滨海饱和软土的天然不排水抗剪强度平均值为27kPa，灵敏度为2．4～12．5，具有中高灵敏性。其地基强度的使用应综合考虑建筑物的加载速率、地基容许变形等多种因素。     

考虑坑侧堆载基坑开挖土体应力路径试验研究

基坑开挖过程中,基坑坑侧各区域土体受到不同程度的卸荷或堆载作用,从而呈现出复杂的应力路径。因此,开展了常规三轴固结不排水剪切试验、K₀固结不排水剪切试验、K₀固结侧向卸荷试验和K₀固结侧向卸荷轴向加荷试验等不同的应力路径试验,来研究基坑开挖前后基坑坑侧土体的不同应力路径变化情况,比较分析了各应力路径条件下土体的抗剪强度、应力应变的变化情况,归纳了基坑开挖前后复杂应力路径条件下土体的应力变形及强度特征。研究表明,在不同的应力路径条件下,土体所对应的应力变形及强度参数,具有明显的差异性;软黏土在不同的侧向卸荷应力路径情况下,应力应变曲线均呈现应变软化型,且侧向卸荷对土体强度影响较大,坑侧堆载引起的轴向加荷对土体强度变化也有一定影响。     

扰动对饱和软粘土园柱形孔扩张问题的影响

根据原位十字板试验过程中,对饱和软粘土扰动导致其不排水强度降低的事实,应用圆柱孔扩张理论,假设饱和软粘土在塑性阶段满足Tresca屈服条件,提出了一种基于饱和软粘土灵敏度的扰动度函数D。考虑在塑性区内不排水强度su是扰动度D的线性函数,得到了考虑扰动的圆柱孔扩张的弹塑性解答。     

Applicability of CPT for Construction Control of Seawall on Soft Clay Improved by Sand Drain Method

A case study is presented of an application of the cone penetration test for construction control of a seawall construction on soft ground improved by sand drain. Effective construction control of such a soil structure requires a systematic way to collect accurate information about the progress of consolidation and gain in soil strength. An empirical correlation is proposed concerning cone resistance measured by a cone penetration test and the undrained shear strength of the ground. The relationship between cone resistance and the undrained shear strength is not affected by the state of consolidation of the ground. Based on the empirical correlation found in this study, gain in undrained shear strength during construction can be accurately evaluated by the cone penetration test. This paper also demonstrates the usefulness of cone penetration test to monitor the degree of consolidation of the improved ground. Also estimated by the cone penetration test are aging effect, classification of clay layer and strength increment ratio in normally consolidated state. Aspects geotechnical behavior of the ground are discussed such as the process of strength increment, aging effect, sequence of various shear tests to examine change in strength and considerations on shear strength of improved ground after deformation. The results of this study clearly show that the cone penetration test is a very useful investigation method and has high applicability for construction control.     

软粘土抗剪强度参数试验研究

从软粘土的抗剪强度参数试验出发 ,一方面通过三轴UU剪切试验 ,得出了试样饱和度对软粘土抗剪强度参数的影响关系 ;另一方面通过大量的固结快剪试验 ,得出软粘土在不同先期固结压力Pc、不同固结度U下的强度变化规律。可为在软粘土上的工程设计和稳定性分析提供依据