黄土完全软化强度的试验研究

摘要：为了准确获取复活蠕滑型黄土滑坡滑带土抗剪强度参数，需要开展黄土的完全软化强度试验研究。以山西黄土为研究对象，采用直接固结法和预压固结法制备饱和重塑试样，并进行了不同剪切速率下的直剪试验和三轴固结排水剪切试验。结果表明：低法向应力下，制样方法对完全软化强度的影响不大，而高法向应力下，预压固结试样的完全软化强度大于直接固结试样;预压固结直剪试验的剪切速率对完全软化强度的影响不大;三轴固结排水剪切试验中，预压固结应力相同时，完全软化强度随围压的增加而增大，围压相同时，完全软化强度随预压固结应力的增加而增大，且应力应变曲线在一定应变范围内重合;黄土的完全软化黏聚力近似为0kPa，预压固结试样的完全软化内摩擦角更接近实际状态。研究结论为复活蠕滑型滑坡稳定性分析中进行强度参数测试时重塑饱和土样的制样方法和试验方法提供了依据。

关键词：完全软化强度;直接固结法;预压固结法;剪切速率;直剪试验;三轴固结排水剪切试验;完全软化黏聚力;完全软化内摩擦角

中图分类号：TU411文献标志码：A文章编号：

Experimentalstudyonfullysoftenedstrengthofloess

QIANGFei，ZHAOFa-suo，SONGFei

（CollegeofGeologyEngineeringandGeomatic，Chang’anUniversity，Xi’an710054，China）

Keywords：fullysoftenedstrength;directconsolidationmethod;preloadingconsolidationmethod;shearrate;directsheartest;triaxialconsolidationdrainedsheartest;fullysoftenedcohesion;fullysoftenedfrictionangle

1.1试验方案

取适量天然土样，碾碎并过2mm筛，加入适量水并均匀搅拌成饱和重塑土膏，放入保湿器中静置48h至水分分散均匀。

（1）直接固结法。

（2）预压固结法。

2试验结果对比分析

2.1制样方法对比

直接固结法制备试样时，在对饱和重塑土膏施加直接固结应力的瞬间，土膏极易挤出导致厚度降低，直接影响剪切面的形成，进而影响直剪试验的结果。预压固结法解决了上述问题，不仅满足了试样的尺寸要求，而且饱和效果好，密实度均匀。从直接固结法和预压固结法的制样过程可以看出，两者的本质区别在于应力路径，直接固结法是一个直接加载的过程，而预压固结法是一个卸载再加载的过程。

2.2直接固结直剪快剪与预压固结直剪快剪对比

综上，制样方法在低法向应力下对完全软化强度的影响不大;在高法向应力下，直接固结试样比预压固结试样在低应变范围内强度更容易发挥，但超过一定应变值，预压固结试样的强度将超过直接固结试样，且预压固结试样的完全软化强度大于直接固结试样。

2.3预压固结直剪快剪与预压固结直剪慢剪对比

综上，在低应变范围内，剪切速率较快的试样强度比剪切速率较慢的试样更容易发挥;直剪快剪和直剪慢剪的应力应变曲线必然在某一应变值处相交，超过该应变值后，剪切速率对完全软化强度的影响不大，且二次固结法向应力越大，快剪和慢剪的应力应变曲线相交时的剪应变越大。 2.4三轴试验结果分析

综上，在三轴固结排水剪切试验中，同一预压固结应力制备的试样，其完全软化强度随围压的增加而增大;不同预压固结应力制备的试样在相同围压条件下剪切得到的完全软化强度随预压固结应力的增加而增大，且其应力应变曲线在一定应变范围内重合。

3完全软化强度参数对比分析

根据试验结果，获得不同试样的完全软化强度参数（黏聚力和内摩擦角）分别如下。

由此可知，不同的制样方法、试验方法和剪切速率试验测得的完全软化黏聚力均接近于0kPa;预压固结三轴固结排水剪切试验测得的完全软化内摩擦角比直接固结直剪快剪结果大将近2°，而与预压固结直剪慢剪和预压固结直剪快剪结果相近，仅差0.2°。由于三轴试验结果更接近复活蠕滑型滑坡滑带土的应力状态，因此本次预压固结三轴固结排水试验、预压固结直剪慢剪和预压固结直剪快剪结果更为准确，同时也说明对复活蠕滑型黄土滑坡进行预测及稳定性分析时，采取预压固结法制备试样测得的完全软化强度参数更接近实际状态。

4结论

本文对山西黄土的完全软化强度进行了系统的试验研究。试验采用直接固结法和预压固结法两种方法制备饱和重塑试样，进行了不同剪切速率下的直剪试验和三轴固结排水剪切试验，分析了不同的制样方法、剪切速率、试验方法、法向应力或围压对黄土完全软化强度及其参数的影响，得出如下结论。

（1）预压固结法与直接固结法的加载路径不同，制样效果也不同。预压固结法更能满足试样的尺寸要求，且制样效果好。

（2）预压固结法与直接固结法在低法向应力下对完全软化强度的影响不大;在高法向应力下，直接固结试样的强度在低应变范围内比预压固结试样更容易发挥，超过该应变范围，后者强度将超过前者，即预压固结试样的完全软化强度大于直接固结试样的完全软化强度。

（3）预压固结直剪快剪试样在低应变范围内比直剪慢剪试样更易发挥;两者的应力应变曲线必然在某一应变值处相交，法向应力越大，曲线相交时对应的剪应变越大。超过该值后，剪切速率对完全软化强度的影响不大。

（4）三轴固结排水剪切试验中，同一预压固结应力制备出来的试样，其完全软化强度随围压的增加而增大;不同预压固结应力制备出来的试样在相同围压条件下剪切得到的完全软化强度随预压固结应力的增加而增大，且其应力应变曲线在一定应变范围内重合。

（5）黄土的完全软化黏聚力近似为0kPa;预压固结直剪慢剪、预压固结直剪快剪测得的完全软化强度参数比直接固结直剪快剪更接近三轴固结排水剪切试验的结果，即预压固结法制备试样测得的完全软化强度参数更符合实际状态。

参考文献（References）：

[7]党进谦，蒋仓兰，吉中亮.剪切速率对结构性黄土力学性状的影响[J].地下空间与工程学报，2009，5（3）：459-462.（DANGJin-qian，JIANGCang-lan，JIZhong-liang.Effectsofshearrateonmechanicalbehaviorofstructuralloess[J].ChineseJournalofUndergroundSpaceandEngineering，2009，5（3）：459-462.（inChinese））