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(guān)的工程問題主要有下列幾個方面：

①土作為材料，構(gòu)成的土工構(gòu)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(gòu)筑物的環(huán)境問題。即土壓力問題，如擋土墻地下結(jié)構(gòu)的周圍土體，它們的強度破壞將造成過大的對墻體的側(cè)壓力以致可能導致這些工程的工程構(gòu)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(chǔ)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(jié)構(gòu)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(shè)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(shè)計上用得并不太多。

1、關(guān)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(shù)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(jié)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(jié)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(jié)壓力是可以在300kPa左右，大家能接受。如果進行固結(jié)快剪和慢剪，則固結(jié)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(guān)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(chǔ)和深基礎(chǔ)的天然地基設(shè)計，對于樁基設(shè)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(guān)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(guān)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(jié)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(jié)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(jié)合工程上應用？