室内土体剪切试验方法比较及结果分析

1、 室内土体剪切试验方法比较及结果分析 摘要：室内土体剪切试验方法多样，需要结合不同的工程项目特性，把握不同试验方法优缺点，在此基础上灵活选择不同的土体剪切试验方法，为后续工程设计提供可靠的试验方法，获取精准可靠结果。本文就室内土体剪切试验方法进行探究，充分契合岩土工程特性，选择合适的试验方法，为最终试验结果精度提供保障，推动岩土工程建设和发展。 关键词：结果分析；岩土工程；土体；剪切试验；试验方法岩土工程设计施工中，为了保证工程质量，编制合理的设计方案，首先需要计算施工区域地基土强度和稳定性，而抗剪强度指标则是衡量地基土性能的主要指标，表现为内摩擦角和凝聚力，通过这两个指标进行室内土体剪切试验

2、，获取精准可靠的结果。室内土体剪切试验方法多样，其中三轴压缩试验和直接剪切试验方法较为常见，前者可以进一步细化为固结不排水、不固结不排水和固结排水集中，二后者细化为固结快剪、快剪和慢剪几种。鉴于此，综合研究分析室内土体剪切试验方法优劣，并进一步分析试验结果，便于提升试验结果精度，为后续相关工作开展提供支持。1 室内土体剪切试验原理和方法1.1 三轴压缩试验此种方法应用在室内土体剪切试验中，所选择的圆柱形试样至少在3个以上，为每个试样施加恒定周围压力 ，试样顶部施加轴向压力，逐步增大，剪切后逐步到破坏。依据摩尔库伦理论，计算得出抗剪强度指标c和 。在三轴压缩试验过程中，施加的应力有 和 ，计算抗

3、剪强度c和 ，称之为总应力法。将 和 各自减去实际测量得到的孔隙水压力，得到最后的抗剪强度c和 ，也被称之为有效应力法。1.2 直接剪切试验直接剪切试验中，多选择至少4个以上的试样，创设无侧向変形条件基础上，在垂直压力p大小不同下，通过加入水平剪切力用于剪切，计算得到不同试样预定剪破面的剪应力 。在此基础上，依据库仑定律计算得到试样抗剪强度，即内摩擦角和凝聚力1。2 不同试验方法类别的效果对比2.1 快剪快剪试验方法是直接剪切试验法的代表，在施加垂直应力基础上，及时将水平剪应力施加在试样上，促使试样剪破。三轴试验中，快剪不固结不排水剪，强调在不排水试验条件下，试样施加周围压力 ，快速施加轴向压

4、力 ，最终达成试样剪破目的2。土体试验剪切过程中，要求不排水，直剪试验由于自身特性，难以严格控制排水，试样剪切期间出现了很大的排水问题，抗剪强度过大。三轴试验配备了专门的阻水装置，可以达成排水目的产生的 值，远远小于直剪试验 ，而凝聚力c大于前者。以某工程为例，选择深度3.00m8.00m的可塑状态粉质黏土，筛选出26个试验对比试验。结果表明，采用快加直接剪切快剪方法，试样的内摩擦角26.1，凝聚力36kpa；不固结不排水，内摩擦角11.7，凝聚力为39kpa。最终的试验结果则证明了这一关系3。2.2 固结快剪直剪试验的固结快剪，施加竖向应力 到试样后排水固结，稳定后立即在试样上施加水平剪应力

5、，达到试样剪破的目的。三轴试验中固结快剪，核心在于固结不排水剪，在周围压力 作用下，试样排水固结，然后转换在不排水环境下逐步增加轴向压力 ，最终达成试样剪破目的4。结合相关资料，比较土体试样强度参数，得到关系式：c固快ccuccu 固快 cu cu将关系式纳入到某工程，进行多组实验对比，选择h121813号试样，通过平行试验计算抗剪强度结果。结果表明， 固快为7.6，c固快为27kpa，诱发这一结果产生的原因，是由于在剪切期间排水控制不严格，存在很大的缺陷，影响到最终试验结果精准度。2.3 慢剪直剪的慢剪则是施加竖向应力到试样基础上，可以排水固结，稳定后施加水平剪应力保持缓慢速度，达成试样剪破

6、目的。三轴试验固结排水剪试验方法，要求周围压力 作用下实现试样排水固结，待稳定后创设排水条件，缓慢施加轴向压力 到试样上，最终达成试样剪破目的5。直剪和三轴试验有着共同点，即剪切和固结全过程允许排水，试样中孔隙水压力为零，不受力，均匀性良好的土样，对比快剪、固结快剪，慢剪中三轴剪和直剪数值差较小。在摒弃其他外部因素的不良影响基础上，同一组试样关系可以用公式表达：cdcs， d s由于不同区域土体特性有所差异，直剪固定剪破面1/2试样处，二者存在明显的差异。3 结果分析（1）直剪试验中，如果存在各向异性，并且剪破面未知情况下，直剪试验方式由于自身特性不适合采用。各向同性的土体，慢性可以满足多种土

7、类需要，最终试验结果相较于三轴剪并无明显差异。固结快剪试验方法通常用于渗透性较弱的粘性土，渗透系数在10-6cm/sec以内，对比三轴剪结果并无显著差异。如果是较强渗透性的粗粒土，选择快剪方式得到的结果，较之三轴剪试验结果差异明显6。（2）三轴试验多应用在砂类土和粘性土剪切试验中，刨除抗干扰能力较弱的试样。三轴试验操作过程复杂，周期长，需要消耗的造价较高，但是试验结果与实际情况相近，误差较小，适合大范围广泛推广和应用。对于安全等级高的建筑物而言，组织三轴试验活动，最终试验结果精准度更高，便于后续工程安全情况下，保证土体强度，提升施工效率和质量，最大程度上降低工程造价。（3）室内土体剪切试验条件

8、和方法选择方面，综合考量工程特性，包括排水条件、加荷方式与加荷速率等内容。快剪方法凭借自身独特的优势，在土体受力、孔隙水压力无法消散下适合应用，有效规避排水条件差和加荷速度快问题的不良影响。固结不排水剪，通常应用在土体压力固结稳定后，后续突然有加荷情况出现的土体；固结排水剪，适合用于排水条件良好、加荷速度慢的土体剪切试验，更加精准获取土体强度和稳定性。由此可以看出，直接剪切试验方法操作简单、便捷，试样扰动较小，可以满足现场采样需要。但是，此种方式对排水控制不严格，剪破面的剪应力不均衡分布。而三轴剪切试验方式可以满足排水严格控制下的试样剪切试验需要，基于孔隙水压力量测量系统，更加全面把握试样孔隙

9、水压力具体大小变化。但是，此种方式操作不便，无法满足施工现场试验需要。4 结论综上所述，直接剪切试验和三轴剪切试验是土体剪切试验的常见方法，两种方法有着不同的优势和劣势，试验期间要充分契合具体情况，选择合理有效的剪切试验方法，获取精准可靠的试验结果，为后续工程设计和施工提供可靠依据，为后续工程建设打下坚实基础。参考文献：1张凤海,徐明江,宋兵.基于十字板剪切试验的软基处理效果评价研究j.广州建筑,2019,47(03):19-23.2刘晶晶.室内土工试验中存在问题分析与处理措施探讨j.广东化工,2018,45(06):139-141.3冯文凯,白慧林,易小宇,王琦,曾琇舒.原位钻孔剪切试验在优化边坡稳定性评价中的应用j.科学技术与工程,2018,18(04):234-238.4牛茗,张兴旺,刘胜全,蒋俊良.土体含水率对三轴与直剪试验抗剪强度指标的影响研究j.江西建材,201