對于土的抗剪強度直剪試驗的探討

蘇州昱創(chuàng)流體科技有限公司

         土的抗剪強度是指土體對于外荷載作用下，產(chǎn)生的剪應力的極限能力。當土中某點由外力所產(chǎn)生的剪應力達到抗剪強度時，土體的一部分相對于另一部分移動時，便認為該點發(fā)生了剪切破壞。剪切破壞是強度的重要特點。所以強度問題是土力學和土工試驗中重要的基本內(nèi)容之一。迄今為止，與強度有關的工程問題主要有下列幾個方面：

①土作為材料，構成的土工構筑物的穩(wěn)定問題。如土壩、路堤等填方邊坡及天然土坡（包括挖方邊坡）等穩(wěn)定問題。

②土作為工程構筑物的環(huán)境問題。即土壓力問題，如擋土墻地下結構的周圍土體，它們的強度破壞將造成過大的對墻體的側壓力以致可能導致這些工程的工程構筑物發(fā)生滑動、傾覆等破壞事故。

③土作為建筑物地基的承載力問題。如果基礎下地基土體產(chǎn)生整體滑動或者局部剪切區(qū)發(fā)展導致過大的甚至不均勻的基變形，都會造成上部結構的破壞或者出現(xiàn)影響正常使用的事故。所以土的強度測定及其原理將是土木工程的設計和驗算提供理論依據(jù)和計算指標。

目前土工試驗中直剪試驗是大量的。從開土、切土到試驗，工作量很大，而且強度也很大。這種重復性試驗，在質(zhì)量上很難保證，大量的試驗數(shù)據(jù)可以說在設計上用得并不太多。

1、關于試驗儀器問題，隨著多變的工程的性質(zhì)和土層不同的埋藏深度。

目前直剪儀在技術上、功能上不能滿足這種現(xiàn)狀，已經(jīng)長期存在，問題至今未能得到重視。

大家知道目前直剪儀的供應商提供的直剪儀大固結壓力為400kPa，但對于埋深大于30m土樣，這就不能使用了。因此，生產(chǎn)的直剪儀需要滿足大固結壓力可達800kPa，甚至還有3200kPa高壓直剪儀，這樣可供高層、超高層、水利、海洋工程的巖土試驗。

那么，為什么不生產(chǎn)中壓、高壓直剪試驗儀呢？為什么明知不能滿足試驗要求，而還在利用這種50~60年代的試驗儀器標準進行呢？我想請問我們編制土工試驗的專家單位和教學科研單位，它們是如何解釋？

在這里舉個例子，例如取土為40cm深的土樣，它的自重壓力為320kPa左右，如果確定天然強度的固結壓力是可以在300kPa左右，大家能接受。如果進行固結快剪和慢剪，則固結壓力必須大于400kPa，這是一方面。第二方面，由于直剪試驗無法控制排水條件。剪切過程中的孔隙水壓力無法測得。國內(nèi)外直剪試驗在試驗方法規(guī)定。直剪試驗應該是慢剪，提供有效強度值。同時對于不同土性的有效剪，剪切速率也相應的改變，必須變成無級變速的試驗方法。

2、關于剪切試驗指標與方法

試驗指標與試驗方法，應該根據(jù)工程而定。例如，邊坡穩(wěn)定計算時，應該考慮兩種情況，一種是正常的地質(zhì)條件，另一種氣候變化條件而定。因此試驗方法和提供強度參數(shù)就不一樣。對于淺基礎和深基礎的天然地基設計，對于樁基設計以及在動態(tài)里作用下的強度參數(shù)等等。也都需要根據(jù)工況來決定試驗方法。因此強度試驗儀器和方法都應該從實際出發(fā)而定，不應該一刀切。

3、關于試驗的數(shù)量和子樣數(shù)，據(jù)我所知，一個較大工程，取樣數(shù)量和試驗數(shù)量是十分可觀。其實在代表性土層中取出一定的數(shù)量子樣數(shù)就足夠，問題是提高試驗質(zhì)量，這是十分關鍵，這種現(xiàn)狀應予改變。

4、尤其是目前采用樁基工程和樁箱結合工程較多，那么強度試驗的方法和參數(shù)如何確定？目前強度參數(shù)用在樁基工程上到底用多少呢？樁的摩擦阻力和樁端阻力與剪切試驗結果又如何應用呢？據(jù)我們所知，單樁承載力基本上按規(guī)范查表計算而得，幾代人修正基本上搬運抄襲而來。像這樣的情況不知道規(guī)范如何修正，修正的依據(jù)。特別是如何用強度試驗參數(shù)值進行驗證和修正。如果不是這樣，可以說試驗意義不大，在這一點建議大家必須清醒認識。

5、目前所進行直剪強度試驗，對于單樁的承載力計算時，沒有考慮土的各向異性問題，因此需要大家注意的問題。強度試驗方法和強度參數(shù)應該結合工程上應用？