relationship between shear strength and moisture content

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20 5 201410JOURNAL OF SHANGHAI UNIVERSITY (NATURAL SCIENCE) Vol. 20 No. 5 Oct. 2014 DOI: 10.3969/j.issn.1007-2861.2014.01.012 , , (, 200072) : , . 探讨, , 得到 内摩. , , 内摩内摩角均. , 探讨. , Bishop Fredlund , 和桂. : ; ; ; ; : TU 443 : A : 1007-2861(2014)05-0586-10 Relationship between Shear Strength and Moisture Content for Guilin Laterite ZHANG Tian-feng, SUN De-an, LIU Wen-jie (Department of Civil Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, China) Abstract: Laterite is a typical problematic soil. Its strength characteristics are more complex than ordinary clay. A series of consolidated quick direct shear tests on compacted Guilin laterite with the same initial dry density and different moisture contents were per- formed to investigate the factors affecting the strength of the laterite. Changes in cohesion and internal friction angle with moisture content were obtained. Test results show that the cohesions decrease as the initial moisture content increases. The friction angles at peak and residual increase firstly and then decrease as the initial moisture content increases. Be- sides, the dilatancy of Guilin laterite during shearing is discussed. Comparison of the test data and the calculated values by using Bishop’s and Fredlund’s equations for unsaturated soils show that the two equations cannot properly predict strength of unsaturated Guilin laterite. Key words: laterite; moisture content; shear strength; unsaturated soil; dilatancy 土通, . 湿, , , , 覆盖褐红. , 稿: 2013-10-30 : (11272194) : (1962—), , , 士生, , . E-mail: [email protected]

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Page 1: Relationship between Shear Strength and Moisture Content

第 20 卷 第 5 期2014年10月

(自然科学版)JOURNAL OF SHANGHAI UNIVERSITY (NATURAL SCIENCE)

Vol. 20 No. 5Oct. 2014

DOI: 10.3969/j.issn.1007-2861.2014.01.012

桂林压实红粘土抗剪强度与含水率关系

张添锋, 孙德安, 刘文捷(上海大学 土木工程系, 上海 200072)

摘摘摘要要要: 红粘土是一种典型的特殊土, 其强度特性较普通粘土复杂. 为了探讨影响红粘土强度的因素, 对干密度相同而含水率不同的压实桂林红粘土试样进行了一系列固结快剪试验, 得到了粘聚力和内摩擦角与初始含水率的关系. 试验结果表明, 峰值凝聚力和残余粘聚力都随试样

初始含水率的增大而减小, 峰值内摩擦角和残余内摩擦角均随试样初始含水率增大先增大后减小. 另外, 探讨了剪切过程中桂林红粘土的剪胀性. 最后, 将试验结果与 Bishop 和 Fredlund

非饱和土强度公式的计算值进行比较, 指出目前非饱和土强度公式无法预测非饱和桂林红粘土的强度.

关关关键键键词词词 : 红粘土; 含水率; 抗剪强度; 非饱和土; 剪胀性中中中图图图分分分类类类号号号 : TU 443 文文文献献献标标标志志志码码码 : A 文文文章章章编编编号号号 : 1007-2861(2014)05-0586-10

Relationship between Shear Strength and Moisture

Content for Guilin Laterite

ZHANG Tian-feng, SUN De-an, LIU Wen-jie(Department of Civil Engineering, Shanghai University, Shanghai 200072, China)

Abstract: Laterite is a typical problematic soil. Its strength characteristics are more

complex than ordinary clay. A series of consolidated quick direct shear tests on compacted

Guilin laterite with the same initial dry density and different moisture contents were per-

formed to investigate the factors affecting the strength of the laterite. Changes in cohesion

and internal friction angle with moisture content were obtained. Test results show that the

cohesions decrease as the initial moisture content increases. The friction angles at peak

and residual increase firstly and then decrease as the initial moisture content increases. Be-

sides, the dilatancy of Guilin laterite during shearing is discussed. Comparison of the test

data and the calculated values by using Bishop’s and Fredlund’s equations for unsaturated

soils show that the two equations cannot properly predict strength of unsaturated Guilin

laterite.

Key words: laterite; moisture content; shear strength; unsaturated soil; dilatancy

红粘土通常是指碳酸岩系, 也包括玄武岩、花岗岩等. 在湿热的气候条件下, 红粘土经岩溶化、红土化作用后, 钙镁流失, 硅铝铁富集, 形成覆盖在母岩上且呈现褐红、棕红等颜色的高塑性粘土. 其主要表现出高孔隙比、高含水率、压实性差等不良的物理性质, 同时又具有高强

收稿日期: 2013-10-30

基金项目: 国家自然科学基金资助项目(11272194)

通信作者: 孙德安(1962—), 男, 教授, 博士生导师, 博士, 研究方向为岩土工程. E-mail: [email protected]

Page 2: Relationship between Shear Strength and Moisture Content

第 5 期 张添锋, 等: 桂林压实红粘土抗剪强度与含水率关系 587

度、中低压缩性等良好的力学特性. 这主要是由于分布在其中的游离氧化铁的胶结作用[1-2].在我国, 红粘土分布在广西、贵州、湖南、湖北和福建等广大地区, 地域差异明显, 是一种典型区域性的特殊土. 红粘土的抗剪强度特性对评价地基承载力和稳定性等至关重要, 也是稳定边

坡和设计计算支挡结构的重要参数, 因此研究红粘土的强度特性具有重要的工程意义.实践表明, 与一般粘土相比, 红粘土的剪切特性更为复杂, 已有学者对红粘土强度特性进

行了研究. 刘春等[3]对非饱和贵州毕节红粘土进行了常规三轴试验研究, 提出了非饱和红粘土的吸力与饱和度之间的非线性关系表达式, 认为非饱和红粘土抗剪强度与含水率之间存在指

数函数关系; 杨果林等[4]进行了三轴和直剪不固结不排水剪切、固结不排水剪切和固结排水剪

切试验, 获得了相应指标及其对应比值; 史文兵等[5]通过室内原状红粘土的直剪试验, 发现含水量是影响粘聚力的重要因素, 而对内摩擦角影响小, 并提出了含水量和抗剪强度关系的拟合曲线; 杨庆等[6]通过室内试验研究了一般膨胀土和典型红粘土的力学特性, 提出了粘聚力和内摩擦角随含水率变化的经验公式.

比较以上研究可知, 各地红粘土的抗剪强度差异较大, 无论原状还是重塑样的抗剪强度都受含水率的影响, 其中重塑红粘土的强度受含水率的影响更大. 一般粘聚力与含水率关系密

切, 而内摩擦角与含水率关系并不明显. 鉴于红粘土地域性、结构性明显, 且目前关于含水率

对红粘土强度特性的影响机理分析还存在差异, 以及缺少对红粘土残余强度的研究, 故本工作只针对典型的桂林红粘土进行直剪试验研究, 探讨影响桂林红粘土的峰值和残余强度的因素,并从非饱和土力学角度分析和认识红粘土的强度特性.

1 土样及试验方法

1.1 土样的物理化学指标

本试验所用的红粘土取自桂林市的桂林理工大学雁山校区, 取土深度为 2.4∼3.6 m. 土样

呈红褐色, 硬塑状态, 裂隙不发育, 稍湿, 粘性较强, 其物理性质指标、力学性质指标和矿物成分分别如表 1∼3 所示[7]. 将土样风干、碾碎、过 2 mm 筛, 并烘干后供试验使用, 其颗粒组成如图 1 所示. 从图 1 中可知, 红粘土中小于 2 µm 的颗粒百分含量占总量的 50.8%.

表 1 桂林红粘土的物理性质指标

Table 1 Physical indexes of Guilin lateritic

天然含水量/% 土粒比重 最大干密度/(g·cm−3) 最优含水率/% 液限/% 塑限/% 塑性指数

32.1 2.744 1.52 28 77.8 42.1 35.7

表 2 桂林红粘土的力学性质指标

Table 2 Mechanical indexes of Guilin lateritic

自由膨胀率/% 线缩率/% 体缩率/% 收缩系数 粘聚力 c/kPa 内摩擦角/(◦)

32.5 1.70 4.15 0.317 57.07 21.9

表 3 桂林红粘土的矿物成分Table 3 Mineral compositions of Guilin laterite %

高岭石 三水铝石 针铁矿 石英 偏差<2 mm >2 mm

56.59 11.44 15.61 0 12.45 −3.91

Page 3: Relationship between Shear Strength and Moisture Content

588 (自然科学版) 第 20 卷

图 1 桂林红粘土颗粒分析曲线[7]

Fig. 1 Particle-size distribution curve of Guilin laterite

1.2 试验方法

根据所研究红粘土的特点, 采用固结快剪试验, 仪器采用 SDJ-Ⅱ 型三速电动等应变直剪

仪, 试样直径 61.8 mm, 高 20 mm, 试验操作标准参见文献 [8]. 除了严格按照文献 [8] 所规定的操作外, 为了尽量避免试样在剪切过程中水分出现损失、试验误差增大, 本试验采取了以下措

施: ① 每次直剪试验时都在直剪盒顶部封盖一层保鲜膜; ② 与试样接触的透水石和滤纸的含水率与试样的含水率一致; ③ 在饱和样直剪试验时, 在直剪仪上下两槽的外盒注入纯净水, 以

最大限度减少固结和剪切过程中的水分蒸发; ④为了减少上下直剪盒之间摩擦的影响, 每次

试验前在上下直剪盒之间均匀涂抹一层凡士林. 具体试验步骤如下:

步骤 1 根据试验设定的含水率配制土样, 充分搅拌并装至 2 层保鲜膜内静置 8 h, 然后采

用烘干法测量初始含水率;

步骤 2 根据初始含水率准确量取湿土质量(精确到 0.01 g), 进行压实配土, 统一制 3个样;

步骤 3 在较快的时间内按规范操作, 即将第一个试样放置于直剪仪中, 贴好保鲜膜, 加

所需竖向砝码, 读取第一个读数并及时使其固结;

步骤 4 等固结稳定后, 进行快速剪切试验, 记录数据, 直至剪切位移达到 6 mm;

步骤 5 试验结束后, 清洁仪器准备下一个试样的直剪试验.

2 试验结果及分析

2.1 试验结果

图 2 为不同初始含水率试样的固结快剪试验结果. 试样的初始状态及强度参数如表 4所示. 图 2 和表 4 中 w0 表示 3 个试样初始含水率的平均值, 试验的初始含水率为 14.46%∼35.87%. 表 4 中 ρd0, e0 和 Sr0 分别为 3 个试样的初始干密度、初始孔隙比和初始饱和度的平

均值.

对于同一试样, 剪切后含水率略小于剪切前的含水率, 且初始含水率越大, 在同等竖向压力下固结前后试样的压缩也越大. 从试验结果看, 桂林红粘土粘聚力受初始含水率影响较大,而内摩擦角受初始含水率的影响也较明显. 随着初始含水率的增大, 粘聚力从 341.7 kPa 减

小到 29.1 kPa, 呈下降趋势; 内摩擦角在 25.9◦∼34.7◦ 区间内先增大而后减小, 大致呈抛物线

关系.

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第 5 期 张添锋, 等: 桂林压实红粘土抗剪强度与含水率关系 589

图 2 不同含水率下抗剪强度和法向应力关系

Fig. 2 Relationships between shear strength and normal stress at different moisture contents

表 4 直剪试验试样的初始及峰值强度参数Table 4 Initial and strength parameters of samples for direct shear tests

w0/% ρd0/(g·cm−3) e0 Sr0/% cp/kPa φp/(◦)

14.46 1.451 0.892 44.5 341.7 28.718.27 1.446 0.901 55.7 306.2 32.625.60 1.445 0.880 79.8 335.5 34.728.04 1.446 0.895 86.0 314.9 33.629.12 1.434 0.912 87.6 235.5 29.131.04 1.448 0.895 95.3 155.1 27.333.62 1.429 0.920 99.0 82.7 26.535.87 1.436 0.911 100.3 29.1 25.9

2.2 峰值粘聚力与含水率、饱和度关系

图 3为峰值粘聚力与初始含水率和饱和度的关系. 基于图 3(a) 的试验数据, 通过 Matlab最小二乘法拟合出桂林红粘土与峰值粘聚力的初始含水率关系, 其拟合公式为

cp = −29 760w30 + 9 460w2

0 − 263w0 + 256.0, (1)

其相关系数R2=0.932.由图 3 可知, 当初始含水率在 14% 至 28% 范围时, 峰值粘聚力随初始含水率变化并不明

显; 当初始含水率超过 25% 时, 峰值粘聚力随着初始含水率的增大而明显减小. 试验结果与已

有的研究成果[4-6]一致.

图 3 峰值粘聚力与初始含水率及初始饱和度的关系

Fig. 3 Relationships between cohesion at peak and initial moisture content or initial saturation degree

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590 (自然科学版) 第 20 卷

通常, 粘性土的强度由粘聚力和内摩擦阻力构成, 其中粘聚力占有重要地位. 粘聚力又分为原始粘聚力和固化粘聚力, 原始粘聚力通过土粒之间的相互作用形成, 而固化粘聚力通过土中天然胶结物质的相互作用而产生. 压实后红粘土的粘聚力来源于 3 个方面: ① 颗粒细小, 比

表面积大, 颗粒间相互吸引能力强, 是红粘土原始粘聚力的组成部分; ② 含水率对非饱和土强

度的影响已达成共识, 不同的含水率在相邻土粒之间产生不同厚度的公共水化膜, 形成水膜粘结力, 也是红粘土原始粘聚力的组成部分; ③ 红粘土在复杂的初始风化和红粘土化过程中伴有倍半氧化物(以游离氧化铁最为典型)出现, 其有特殊的胶结作用, 这是红粘土特有的固化粘聚力的组成部分. 公共水化膜的连结力和氧化物的胶结作用是形成压实红粘土粘聚力的重要原因. 当含水率较低时, 公共水膜连结力和胶结作用都很大, 因此红粘土的抗剪强度相当大. 随着含水率的增大, 公共结合膜的粘结力和氧化物的胶结作用逐渐减弱, 使得粘聚力也逐渐减弱.

2.3 峰值内摩擦角与含水率的关系

图 4为峰值内摩擦角与初始含水率及初始饱和度的关系. 基于图 4(a) 的试验数据, 通过Matlab 最小二乘法拟合了桂林红粘土峰值内摩擦角与初始含水率关系, 其拟合公式为

φp = −548w20 + 252w0 + 4.0, (2)

其相关系数 R2=0.845.

图 4 峰值内摩擦角与初始含水率及初始饱和度的关系

Fig. 4 Relationship between friction angle at peak and initial moisture content or initial satu-

ration degree

从试验结果看, 桂林红粘土的峰值内摩擦角随着初始含水率的增大呈先增大而后减小的趋势.

一般地, 内摩擦角的大小反映了土的摩擦强度. 粘土的摩擦强度可分为滑动摩擦力和颗粒间的咬合摩擦力: 前者取决于土粒成分和颗粒间粗糙程度; 后者与土的结构和密实度以及土颗粒的大小和形状密切相关. 这些都会引起土的剪胀、颗粒破碎和颗粒重新定向排列. 游离氧化铁以结晶态和胶结态形式存在于红粘土中[1], 二者含量的变化能解释含水率对摩擦强度的影响程度. 胶结态的游离氧化铁形成团粒结构, 而部分结晶态的游离氧化铁在团粒表面形成稳固的“包膜”结构: ① 当含水率在一定范围时, “包膜”结构能使红粘土颗粒表面粗糙度增大且颗粒间咬合作用较强, 而此结构又具有一定的水稳性, 故相对于单体颗粒, 红粘土的摩擦强度较大; ② 当含水率较低时, 一方面公共水化膜较薄而公共水化膜连结力较大, 另一方面红粘土主

要以胶结态团粒结构存在, “包膜”结构相对较少, 使得颗粒表面粗糙度和颗粒间咬合作用都较小, 因此红粘土强度表现为凝聚力较大而摩擦强度较小; ③ 当含水率较大时, 公共水化膜连结力和结晶态“包膜”结构的粗糙度和咬合作用都因团粒间表面结合水厚度增加而减弱, 故红粘

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第 5 期 张添锋, 等: 桂林压实红粘土抗剪强度与含水率关系 591

土的粘聚力和摩擦强度都较小. 可见, 红粘土的峰值内摩擦角随着含水率和饱和度的增大, 均呈先增大而后减小的趋势.2.4 残余强度与含水率关系

压实红粘土剪切时的应力应变曲线往往呈软化特征, 即当剪应力随着剪切位移达到峰值

后, 如剪切位移继续增大, 则强度显著降低, 最后稳定在某个数值, 该数值称为土的残余强度.图 5 显示了残余强度和法向应力关系; 图 6 显示了残余强度参数和初始含水率关系.

图 5 残余强度和法向应力关系

Fig. 5 Relationship between residual strength and normal stress

图 6 残余强度参数和初始含水率关系

Fig. 6 Relationship between residual strength parameters and initial moisture content

由图 6 可知, 残余强度大致随初始含水率的增加而降低, 残余内摩擦角也随初始含水率的增大呈先增大后减小变化. 这与图 3 和 4 中的峰值粘聚力和峰值内摩擦角随初始含水率的变

化规律大致相同. 与一般粘土不同的是, 饱和红粘土的残余强度并不为 0, 这是因为红粘土在受剪软化后仍保留一定的胶结作用和残余颗粒间引力. 随着初始含水率的增大, 颗粒吸着水层的增加, 使得吸着水层中水分子的定向排列、阳离子的分布和土粒排列更容易因受剪而遭到破

坏, 残余颗粒间引力和胶结作用都减小, 故残余强度逐渐减小. 红粘土的残余内摩擦角与初始含水率的关系大致呈抛物线型, 这与红粘土中游离氧化铁的存在形式、密实度、土粒的结构和粗糙程度等因素有关. 具体的影响机理较为复杂, 有待进一步研究.2.5 直剪试验过程中的剪胀性

图 7 表示了初始含水率分别为 14.5%, 25.6%, 33.6% 和 35.9% 的试样在剪切过程中的剪

胀及剪缩性状, 其中正的竖向变形表示试样竖向膨胀.

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592 (自然科学版) 第 20 卷

图 7 不同竖向压力和初始含水率下直剪过程的剪胀性Fig. 7 Dilatancy during direct shear testing at different vertical pressures and initial water

contents

由图 7 可知, 各试样在剪切过程中剪胀性各异. 在相同的竖向压力和干密度条件下, 试样

的初始含水率较低时剪胀性较明显, 初始含水率较高时剪胀量较小而剪缩量较大; 在相同的干密度和初始含水率条件下, 试样的剪胀量随着竖向压力的增大而减小, 而剪缩量随着竖向压力增大而增大.

低初始含水率时, 受剪破坏前后试样的竖向变形有一个突变(剪胀), 竖向压力越小突变越明显; 高初始含水率时, 剪切过程中的试样的竖向变形较为平滑. 这种剪胀性变化源于红粘土特殊的胶结结构和土粒分布排列情况的变化. 当干密度和竖向压力相同时, 含水率较高其土粒间结合水量大, 可增强颗粒间润滑作用, 使游离氧化铁部分溶解而使其胶结作用弱化, 受剪过程中土粒更容易受错动, 土粒分布排列更容易受干扰而重新排列, 土结构易受破坏, 从而剪缩

现象更明显; 反之, 则剪胀现象更明显. 当干密度和初始含水率相同时, 竖向压力越大, 土粒之

间受到的挤压作用越明显, 故剪缩性更明显.图 8为初始含水率分别为 14.5% 和 35.9% 的试样在竖向压力均为 200 kPa 下的剪破面形

状. 由图可知, 在相同竖向压力下, 初始含水率较低的试样的剪破面有一个明显的凹凸变形, 表

明其竖向变形在剪切过程中出现过突变; 而初始含水率较高的试样的剪破面是平滑的, 反映了其竖向应变在剪切过程中是连续平滑变化的. 在初始含水率较低的条件下, 试样在剪切过程中

的竖向变形会出现明显的“突变”现象, 其微观原因可能是由于红粘土游离氧化铁的胶结作用形成了特殊胶结结构. 这种胶结结构在低含水率时具有脆性特征, 当剪切破坏时, 随着胶结结

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第 5 期 张添锋, 等: 桂林压实红粘土抗剪强度与含水率关系 593

构脆性破坏而使得试样的竖向变形具有突变性.

图 8 200 kPa 竖向压力下不同初始含水率试样的剪破面形状Fig. 8 Shapes of shear failure plane at vertical pressure of 200 kPa and different initial water

contents

2.6 非饱和土力学理论在红粘土中的应用工程实践遇到的土大多处于非饱和状态, 其性状并不符合经典饱和土力学的原理和概

念[9]. 非饱和强度理论以 Mohr-Coulomb 准则为基础, 其公式众多, 其中有两类强度公式被岩土学术界广泛使用.

(1) 1959 年 Bishop[10]提出的单变量有效应力公式:

τf = c′ + (σ − ua + χ(ua − uw)) tanϕ′; (3)

(2) 1977 年 Fredlund 等[11]的双变量公式:

τf = c′ + (σ − ua) tan ϕ′ + (ua − uw) tan ϕb, (4)

式中, c′ 为有效凝聚力, σ − ua 为净法向应力, ua − uw 为基质吸力, χ为与饱和度有关的参数,ϕ′ 为由净法向应力引起的内摩擦角, ϕb为由基质吸力引起的内摩擦角.

Bishop 引入了非饱和土的有效应力, 但其参数 χ 缺乏明确的物理概念且难以测定.Jennings 等[12]指出 Bishop 有效应力不能解释非饱和土因浸水而引起的湿陷现象, 因此是否可用此公式描述非饱和土的变形和强度问题一直受到质疑. Fredlund 等用两个独立的净应力和吸力作为应力状态变量, 在土的应力状态描述中不需要再出现土性参数, 且引入 ϕb 表示抗剪

强度随吸力的变化率, 即吸力内摩擦系数.

图 9 是孙德安等[13]采用压力板法、滤纸法和饱和盐溶液法测得的与本试验相同的桂林红粘土在全程吸力范围内的土水特征曲线. 利用该曲线, 可根据含水率求得吸力值. ϕb 近似地取

ϕ′ 的一半[9], 由式(4)求得抗剪强度(见图 10 中蓝色曲线). Wheeler 等[14]认为式(3)中 χ 可直接用饱和度 Sr 代替, 即 χ = Sr. 根据饱和度和对应吸力, 用式(3)可求得抗剪强度(见图 10 中黑色曲线). 图 10 中的红色曲线表示不同竖向压力下试验测得的红粘土抗剪强度与吸力关系. 由图可知, 式(3)和(4)计算得到的数据和试验值有较大的偏差, 其原因在于在低含水率下由红粘土的土水特征曲线得出的吸力值相当大, 高吸力时计算的抗剪强度比试验值大得多. 因此, 不

能用以上两种方法计算红粘土的抗剪强度.

Page 9: Relationship between Shear Strength and Moisture Content

594 (自然科学版) 第 20 卷

图 9 桂林红粘土的土水特征曲线

Fig. 9 Soil-water characteristis curve (SWCC) of Guilin lateritic

图 10 中黑线和蓝线出现上升转为快速下降的情况, 这与图 9 的土水特征曲线和图 4 的内摩擦角变化有关. 下降前后点对应的含水率为 25.6%和 18.3%, 饱和度 Sr 为 79.8% 和 55.7%,吸力 S 为 4 800 kPa 和 6 500 kPa. 采用 Bishop 公式(式(3))时, 下降前后点的 Sr × S 值分别为

3 830 kPa 和 3 620 kPa, 故导致由式(3)计算的 τf 下降; 采用 Fredlund 公式(式(4))时, 下降前后点的吸力 S 从 4 800 kPa 增至 6 500 kPa, 而内摩擦角从 34.7◦下降至 32.6◦(见表 4 和图 4(a)),导致由式(4)计算的 τf 下降.

图 11为在不同竖向压力下由试验所得的桂林压实红粘土的抗剪强度与吸力的关系. 从图

图 10 不同强度公式时抗剪强度和基质吸力的关系曲线

Fig. 10 Relationship between shear strength and matric suction using different strength formulas

图 11 不同竖向压力下抗剪强度与吸力的关系曲线

Fig. 11 Relationship between shear strength and matric suction at different vertical pressures

Page 10: Relationship between Shear Strength and Moisture Content

第 5 期 张添锋, 等: 桂林压实红粘土抗剪强度与含水率关系 595

可知, 在不同竖向压力条件下, 抗剪强度都随吸力的增大先急剧增大, 而后进入较平缓的变化阶段, 即压实红粘土的抗剪强度在吸力小于某特定值时, 吸力对其抗剪强度有明显的影响, 当吸力超过某特定值后, 吸力的增加对抗剪强度的贡献不大.

3 结 论

(1) 在低含水率时桂林压实红粘土的抗剪强度值相当大, 其峰值粘聚力在初始含水率 18%至 25% 范围内变化不明显, 此后随着其增大而减小; 峰值内摩擦角随初始含水率变化较明显;残余粘聚力不为 0, 且随初始含水率增大而减小. 可以用红粘土游离氧化铁的胶结作用和含水

率对其微观结构的影响进行解释.(2) 桂林压实红粘土在直剪试验中土样剪胀剪缩明显, 即高含水率时剪胀较小且在剪切

过程中变化较平滑, 低含水率时剪胀较明显并有一个突变剪胀. 剪胀随着竖向压力的增大而减小.

(3) 结合桂林压实红粘土的土水特征曲线研究了其抗剪强度和吸力的关系. 当吸力小于某特定值(约为 1 MPa)时, 吸力对桂林红粘土的抗剪强度影响较大; 当吸力超过该值后, 吸力的增加对红粘土抗剪强度的贡献不明显. 可见, 用非饱和土力学常用方法预测红粘土的抗剪强度是行不通的.

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