在处理与土的抗剪强度有关的工程问题时,选择合适的抗剪强度指标至关重要。土的抗剪强度指标不仅与土的种类有关,还与
土样的结构性,试验时的排水条件等因素相关。
不固结不排水剪试验习惯称为UU试验。对于正常固结的饱和粘性土,在不排水条件下对土样施加不同的周围压力,然后在不排水条件下施加轴向应力至剪切破坏。试验结果表明,虽然3个试件的周围压力不同,但剪切破坏时的主应力差相等,表现为3个总应力圆直径相同,因而破坏包线是一条水平线。
在试验中如分别量测试样破坏时的
孔隙水压力,试验结果用有效应力整理,可以发现3个试件只能得到同一个有效应力圆,并且有效应力圆的直径与3个总应力圆直径相等。这是因为在不排水的条件下,饱和粘性土的孔隙压力系数B=1,改变周围压力只能引起孔隙水压变化,并不会改变试样中的有效应力,各试件在剪切前的有效应力相等,周围压力的差异未引起土结构和组成等方面的变化,故而抗剪强度不变。不排水抗剪强度主要取决于原有强度。
固结不排水剪试验习惯上称为CU试验。饱和粘性土的固结不排水抗剪强度受应力历史的影响,因此,在研究粘性土的固结不排水时,要区别试样是正常固结还是超固结。如果试样所受到的周围固结压力大于它曾受到的最大固结压力,该土样属于正常固结试样;如果试样所受到的周围固结压力小于它曾受到的最大固结压力,则属于超固结试样。试验结果表明,这两种不同固结状态的试样,其抗剪强度性状是不同的。试验时,饱和粘性土先在所受到的周围固结压力作用下充分排水固结,然后在不排水的条件下施加偏应力剪切。正常固结状态土样因剪切破坏过程体积有减少的趋势,其孔隙水压力为正;而超固结试样在剪切破坏过程体积有增加的趋势,其孔隙水压力为负。
无粘性土的
抗剪强度取决于有效法向应力和土的内摩察角。密实砂土的内摩察角与初始孔隙比,土粒表面的粗糙程度以及颗粒级配等因素有关。松砂的内摩察角大致与干砂的
天然休止角相等。近年的研究表明,无粘性土的强度性状还受各向异性,试样的沉积方法,应力历史等因素影响。
密砂在强切过程中出现明显的强度峰值,体积变化表现出明显的剪胀特性,在饱和不排水条件下产生负的孔隙压力。强度在峰值之后呈应变软化特性,最后趋于其残余强度。改残余强度在工程中有重要的意义,如对初显滑动特征的边坡,要防止其继续滑动,对其进行处理和稳定性分析时不能使用峰值强度,而需要采用残余强度作为处理加固的基础。