Ｓｈａｎｇｈａｉ Ｌａｎｄ＆Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ上海国土资源囊 上海重塑粘性土的直剪特性研究 陈敏 ，管 飞 （１．上海市地矿工程勘察院，上海２０００７２；２．上海市岩土地质研究院有限公司，上海２０００７２） 摘 要：上海地区浅层广泛分布的淤泥质粉质粘土、淤泥质粘土和粘土具孔隙比大、含水量高、压缩性大、强度 低等特点，容易对工程造成严重不良影响。对这三种土重塑样的直剪特性进行了系统研究，试验方法包括固结快 剪和固结慢剪，剪切过程中量测剪切位移和竖向压缩量，剪切结束后量测了破坏面上的土样含水率。结果显示， 固结慢剪试验中土样均硬化，剪切位移达６ｍｍ￣］ｇ仍未破坏；而固结快剪试验中，除粉质粘土外另两类土在０．２ｍｍ 的位移下就达到剪切强度。通过试验得到了剪切应力与剪切位移关系、剪缩变形量和抗剪强度参数等。结合试验 结果，对粉质粘土与粘土的不同结构导致直剪特，ｌ￣Ｂｇ差异进行了分析讨论。可为上海重塑土的结构及力学特性研 究提供依据和借鉴。 关键词：粘性土；重塑土；直剪试验；结构性；剪切特性 中图分类号：Ｐ６４２．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：２０９５—１３２９（２０１２）０１—００７９—０４ 上海地区浅部广泛分布饱和软弱的粘性土地层， 灵敏度在２－６之间，属中至高灵敏类土 ，容易引发各 种环境地质问题，并带来不良工程影响 。软粘土的土 力学特性一直是学术界和工程界的重点研究领域，许 多学者针对不同类型粘性土的压缩特性、强度特性、 固结特性、应力一应变关系等展开了分析讨论，但多 偏重于原状土的结构性及力学特性研究；为对比分 析，针对土的重塑状态的力学特性的研究也逐渐受到 重视ｐ】。本文对上海重塑粘性土的直剪特性进行了较为 系统的分析，希望能对上海地区软土结构性对力学特 性的影响研究提供有益借鉴。 １ 重塑土样制备 按照上海地区对地基土的划分及地层编号，试 验土样取自第③层淤泥质粉质粘土、第④层淤泥质粘 土、第⑤层粘土，每层土各取３个试样，编号分别为 ３－１、３－２、３—３、４—１、４－２、４－３、５．１、５－２、５－３，共９个 试样。 重塑方法是将取回的土样在自然状态下风干，然 ＿ 收稿ｏ．Ｏ２修订日期２０２—０２． 作者简介陈敏（１９７３），男，工程师，主要从事工 程地质研究． 电子邮箱ｃｍ＠ｓｉｇｅｃｏｒｎ．ｃｎ 联系电话：Ｏ１－５６１４７１８ 后打碎碾磨、过筛、称重，测出风干含水率、液限、 塑限，按其１．５倍液限含水率加水，搅拌均匀后，密封 浸泡２４ｈ。重塑土样的液塑限测定采用光电式液塑限联 合测定仪。锥体质量７６ｇ，锥尖角为３０。，锥体下沉采用 自动落锥法，下沉深度（锥体贯入土中深度）利用光 电反射投影读得。根据（（土工试验方法标准》（ＧＢ／Ｔ ５０１２３－１９９９），取贯入深度２ｍｍ的含水率为塑限，贯入 深度１７ｍｍ的含水率为液限。 ２ 直剪试验方案 试验采用应变控制式直剪仪，剪切上下盒内径均 为６．１８ｃｍ，深２ｃｍ。对重塑试样分别采用固结快剪和慢 剪试验方法，每组试验取四个试样，垂直固结压力依 次为５０ｋＰａ、１００ｋＰａ、２００ｋＰａ、４００ｋＰａ。因土样含水率 较高，为避免土挤出，采用分级加载固结方式。前６ｈ采 用小荷载加压，每隔２ｈ依次加ｌＯｋＰａ、２０ｋＰａ、３０ｋＰａ， ６ｈ后四个试样分别加至５０ｋＰａ、１００ｋＰａ、２００ｋＰａ、 ４００ｋＰａ，固结时间共１６ｈ。为防水分蒸发，固结时在剪 切盒周边储水槽中加水饱和。固结稳定后，慢剪试验以 Ｏ．０２ｍｍ／ｍｉｎ的剪切速率进行剪切，每隔０．１ｍｍ剪切位移 测记一次钢环测力计读数，直至剪切位移达６ｍｍ时停 止；快剪试验以０．８ｍｒｎ／ｍｉｎ的剪切速率快速进行剪切， 每隔０．２ｍｍ剪切位移测记一次钢环测力计读数，直至剪 切位移达６ｍｍ时停止。剪切过程中间隔一段时间记录剪 切盒的水平剪切位移以及土样表面的垂直位移，以了解 ２０１ ２年第３３卷第１期ｌ
© 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. 第24卷 增刊安徽理工大学学报(自然科学版)Vol.24 Supplement2004年5月JournalofAnhuiUniversityofScienceandTechnology(NaturalScience)May.2004
人工冻结粘性土的冻胀特性研究
崔灏,汪仁和
(安徽理工大学土木工程系,安徽 淮南 232001)
摘 要:冻结法在矿山建设方面应用已越来越多,冻胀对施工的影响也不容忽视,对冻胀进行
研究很有必要。通过自行研制的冻胀仪进行试验,并根据试验结果,比较分析两淮地区人工冻
结粘性土在不同地层深度和土质下的冻胀特性,以及相同土样的砂质粘土在不同含水率下的
冻胀特性,得出了冻胀力和冻胀率随着地层深度的增加而减小的特性。并研究了相同砂质粘土
土样在不同含水量下的冻胀特性,得出了相同土样的砂质粘土冻胀率随着含水量的增大而增
大,特别当含水量大于塑限时冻胀增量更大的物理特性,对工程应用具有一定的参考价值。
关键词:人工冻土;冻胀力;冻胀率中图分类号:TD265.3 文献标识码:A 文章编号:167221098(2004)S020044204
收稿日期:2004—03—12基金项目:安徽省自然科学基金资助项目(01044503)作者简介:崔灏(1978-),男,山东临沂人,在读硕士,主要从事岩土工程方面的研究。1 引言
冻结法是煤矿通过深厚不稳定含水地层的一
种最常用的特殊凿井方法。近年来,随着我国对煤
炭能源需求的日益增大,煤矿新井建设任务非常艰
巨,其中两淮地区近年计划新建煤矿就达10多个
矿井,几十个井筒,且这部分井筒绝大部分都采用
冻结法凿井。这些矿井井筒穿越表土地层的厚度越
来越大,大多数均在300～650m。另外,我国西部
土的抗剪强度--粘聚力和内摩擦角
内摩擦角与黏 ( 内 ) 聚力 :
土的抗剪强度由滑动面上土的黏聚力〈阻挡剪切 ) 和土的内摩阻力两部分组成。
内摩擦角大小取决于土粒间的摩阻力和连锁作用 , 内摩擦角反映了土的摩阻性质。
黏聚力是黏性土的特性指标 , 黏聚力包括土粒间分子引力形成的原始黏聚力和土中化合物的胶结作用形成的固化黏聚力。因而内摩擦角与黏聚力是土抗剪强度的两个力学指标。
土的抗剪强度指土对剪切破坏的极限抵抗能力，土体的强度问题实质是土的抗剪能力问题。
土的抗剪强度指标——内摩擦角φ、黏 ( 内 ) 聚力 C
φ——土的内摩擦角（°）
C——土的粘聚力（KPa）
φ、C与土的性质有关，还与实验方法、实验条件有关。因此，谈及强度指标时，应注明它的试验条件。（直剪实验、三轴剪切试验等）
土的抗剪强度
第一节 概述
建筑物由于土的原因引起的事故中，一部分是沉降过大，或是差异沉降过大造成的；另一方面是由于土体的强度破坏而引起的。对于土工建筑物（如：路堤、土坝等）来说，主要是后一个原因。从事故的灾害性来说，强度问题比沉降问题要严重的多。而土体的破坏通常都是剪切破坏；研究土的强度特性，就是研究土的抗剪强度特性。
①土的抗剪强度（τf）：是指土体抵抗抗剪切破坏的极限能力，其数值等于剪切破坏时滑动的剪应力。
②剪切面（剪切带）：土体剪切破坏是沿某一面发生与剪切方向一致的相对位移，这个面通常称为剪切面。
其物理意义：可以认为是由颗粒间的内摩阻力以及由胶结物和束缚水膜的分子引力所造成的粘聚力所组成。
无粘性土一般无连结，抗剪强度主要是由颗粒间的摩擦力组成，这与粒度、密实度和含水情况有关。
粘性土颗粒间的连结比较复杂，连结强度起主要作用，粘性突的抗剪强度主要与连结有关。
决定土的抗剪强度因素很多，主要为：土体本身的性质，土的组成、状态和结构；而这些性质又与它形成环境和应力历史等因素有关；此外，还决定于它当前所受的应力状态。
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关于粘性土的渗透特性问题的讨论
作者：赵忠伟
来源：《卷宗》2016年第12期
摘 要：土的渗透性质的研究是土力学及渗流力学中极其重要的一环，常以渗透系数来表示，它同强度和变形特性一起都是土力学中所研究的主要力学性质。土的渗透性分为粘性土的渗透性和无粘性土的渗透性。本文主要介绍粘性土的渗透影响因素、渗透破坏和抗渗强度。
关键字：粘性土；渗透特性；渗透破坏；抗渗强度
土的渗透性通常是指水和土的孔隙中流动的过程和性质，常以渗透系数来表示，它同强度和变形特性一起都是土力学中所研究的主要力学性质，在土木工程中的各个领域中都有重要的作用。土的渗透性分为粘性土的渗透性和无粘性土的渗透性。
1 粘性土的渗透影响因素
通常所述的粘性土是指液限WL>26%，塑性指数IP>4-7的中高液限的粘质土和粉质土，粘粒含量一般大于10%。它在工程特性方面的表现是细颗粒之间具有一定的内聚力，处于中等密实状态以上时渗透系数K
粘性土的渗透性要不无粘性土复杂的多，影响因素不仅是孔隙率与原级颗粒的组成，而是有复杂的机理。它与渗透液体的性质、颗粒组成的矿物成分、原级颗粒的凝聚状态以及孔隙大小的分布等因素有关。在岩土工程中将土的颗粒、粒团和孔隙排列称为土的组构。结构是指颗粒间诸力、成分和组构的综合效应。它是由单个颗粒及粒团组成的组构单元，并由不同的化学和物理化学力相连结，而按一定的方式排列和组成。粘土的粒团成杂乱排列时成凝聚性结构，具有较大的孔隙；粒团定向排列时形成分散性结构，平均孔隙较小。密度和孔隙比相同的同一粘性土，由于结构不同，可以具有极不相同的性质。结构对粘性土的渗透性质具有巨大的影响。粘土颗粒的形状是偏平的，有定向排列的性质，使平行于层面和垂直于层面方向的渗透系数显著不同。天然粘性土在沉积过程中是在垂直应力P和水平应力K0P（K0为静止侧压力系数）作用下固结的，已受到偏应力（1-K0）P的作用，使粘土颗粒沿剪切面定向排列，从而形成各向异性的渗透性质。
