【摘要】由于土体的不均匀性，使得剪切试验中绘出的抗剪强度曲线为非理想直线，此现象就涉及抗剪强度指标C、φ求取方法及最后选用问题，此文通过土工试验数据阐述了C、φ求取方法、各级法向压力下的抗剪强度点的选择及报告整理中C、φ值选用，并分析了不同土影响C、φ值的机理。
【关键词】抗剪强度；指标选用
土的抗剪强度是土体抵抗剪切破坏的极限能力，是土最重要力学性质指标之一，是评价地基、堤坝、路基等是否剪切变形的依据；求取抗剪强度参数的试验包括直接剪切试验及三轴剪切试验。
1、研究抗剪强度指标选用的意义
抗剪强度参数受自身土质、试验及数据整理方法的影响，往往会造成不同方法得出的抗剪强度参数有较大差异，导致与土的其它指标不对应的现象，这就需要除采用合理的C、φ求取方法外，还要在报告整理中考虑与其它项目的相关合理性后再确定数值，使抗剪强度参数趋于合理。
2、求取抗剪强度C、φ值的方法
由于剪切试验中土层变化、土样物理指标与性质差异而使得抗剪强度与垂直压力关系曲线中描出的为散点图，为非理想直线，取点绘线时人为随意性很大，导致C、φ值差值很大。
笔者在工作中利用两种方法求取C、φ，其一是在所绘点近似于一直线时，即离散较小时，可采用最小二乘法确定最佳拟绘直线来求取，其二是当所绘点离散性很大时，如用最小二乘法求取C、φ，该参数会与土样其余指标对应不上，就采取择点绘线求取，将得出的C、φ值与该土其余指标对比来确定。
3、砂土抗剪强度指标选用问题
对于一般工程，粗粒土强度指标采用峰值强度的内摩擦角φ，但在大应变情况下（可能有大的剪切位移）则采用残余强度的内摩擦角，应以原位测试为主，辅以剪切试验，本人将工作中有一定结构、不易松散砂土试验指标总结如下表：
土类孔隙比e天然含水量ω（%）天然密度（g/cm3）凝聚力C（kPa）内摩擦角φ（度）
砂
土粗砂0.4-0.715-252.05-1.902-042-38
中砂0.4-0.715-252.05-1.903-140-35
细砂0.4-0.5
0.5-0.6
0.6-0.715-18
19-22
23-252.05
1.95
1.906
4
238
36
32
粉砂0.5-0.6
0.6-0.7
0.7-0.815-18
19-22
23-252.10
2.00
1.958
6
436
34
28
（表一）
从表一中可知各类砂土的φ值变化范围，在整理成果选用值时还要考虑砂中组分及细粒含量，如磨圆良好、强度弱的颗粒（如云母）则φ值小；坚硬有棱角的颗粒（如石英），则值较大；砂中<0.075mm的颗粒越细，则φ值越小。
4、粘性土抗剪强度指标选用问题
粘性土抗剪强度的机理相当复杂，组成粘性土的颗粒细小，粘性土中粘土矿物由于带有游离离子，与水相互作用，使粘性土颗粒相互凝聚、凝结，具有一定连接力，粘性土抗剪强度不仅由摩擦阻力引起，也由颗粒间内聚力引起。
土的结构连接强度、历史受力条件及受剪切条件是控制粘性土抗剪强度的主要因素。
在选用C、φ值时，要综合考虑物理、化学指标与力学指标关系，如含水量大，C、φ值会偏小；土密度大、孔隙比小会使C、φ值偏大；土的塑性指数是影响C、φ显著的一项指标，塑性指数越大，φ值越小；土体中可溶盐析出会使颗粒胶结，出现化学连接力，使土抗剪强度显著提高；对灵敏度大的超固结土、淤泥质软土要在取样试验中，特别注意减少对土的扰动。要在各项土工数据相关性上统一比对，看是否矛盾 ，看哪一项指标对C、φ值影响较大，是制约C、φ值大小的最显著因素，即在土工试验报告中采用某C、φ值必须要有影响其值大小而得以最后确定其值的正确理由与依据。
现通过表二土工试验数据举例说明选用C、φ的理由
土样
编号天然天然
含水量密度
（g/cm3）天然孔隙比e0饱和
度Sr
%界限含水量（76g）塑
性
指
数
IP液
性
指
数
IL抗剪强度
天然密度干密
度 液
限
ωL
%塑
限
ωP
% 直剪
粘聚力（kPa）内摩擦角
（度）
9704554.81.711.101.491100.047.430.916.51.4512.93.1
9711129.21.791.390.95783.038.524.713.80.3317.810.3
9714823.61.971.590.72389.440.221.718.50.1078.325.7
9713716.52.121.820.48492.023.615.48.20.1365.029.0
（表二）
从表二分析：97045号土样是淤泥质粉质粘土，含水量大，密度小，孔隙比大几方面是导致C、φ值均小的原因；97111与97148样进行对比会发现97111比97148样C、φ值小很多，形成这种现象的原因是97111塑性指数小使得C值小些，但较小的干密度是导致C、φ值均小的主要原因；97137是粉土，液限也很小，但C、φ值都挺大，这是由于该样大的密度决定的，此样干密度1.82已经达到了夯实土的范围，结构强度很大，因此密度是决定因素。
5、列举、解析一些土抗剪强度的性质
5.1剪切试验结果有时和理论上数据存在很大差距，如无粘性土C应为0，而在大多数试验中测出值不一定为0，这实际也是正常的，因在所测出的抗剪强度指标中，并不是说C值完全代表土凝聚力，而φ值也并不完全代表摩擦角，而是两者互相包含，都代表土的抗剪强度的一部分；有时还会出现C为负值现象，这是由于取环刀时各环刀内土相差太大所致。
5.2正常固结土、超固结土与欠固结土。正常固结土抗剪强度与自重压力成正比，抗剪强度曲线为通过原点直线；超固结土在地质历史上受的固结压力大于现在自重压力，因此抗剪强度曲线与纵坐标相交，超固结土抗剪强度与密实砂相似，具有明显峰值强度及残余强度，正常固结土与超固结土残余强度相同，残余强度大小与受力历史无关，与矿物成分、粒度成分有关；欠固结软土，往往<50kPa法向力下有3。-4。摩擦角曲线段，50-200kPa下曲线段为横轴平行线，至300kPa土被挤出剪切盒外，角度会为负值。
5.3在三轴剪切试验中，不同试验条件、方法对不同土质也有不同试验结果。如不固结不排水剪切（UU）中，饱和粘性土由于剪切过程中没有得到固结，外力由孔隙水压力承担，抗剪强度包线为一条水平线；在固结不排水剪切（CU）中，饱和粘性土得到了固结和UU中数值会有很大差异。
6、结语
影响抗剪强度因素很多，因天然土并非都是均匀的，如土壤含粗颗粒、砂砾、草根、杂物等，而使抗剪强度指标受影响。在剪切试验中，要极力减少影响因素，排除异常。
以上主要论述了土样剪切试验中抗剪强度指标确定、选用的经验及依据，其次解析了影响不同土体C、φ值大小的因素。笔者旨在将经验、总结能更好地付于工作及用到资料整理中，使得数据配套、相关性上合理化，为计算承载力、评价地基稳定性等工程服务。
参考文献
[1]褚桂棠.工程地质学.地质出版社，1988.4
[2]工程岩土学.石家庄经济学院
[3]土工试验规程SL237-1999.中华人民共和国水利部，1999.4
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