凍土抗剪強度

凍土抗剪強度 shear strength of frozen soil

凍結(jié)土體抵抗剪應力的強度2100433B

式中

砂的抗剪強度比較嚴密的表達式：

式中 σ和σ′分別為剪切面上的總應力和有效正應力；u為孔隙壓力；φ′為有效內(nèi)摩擦角。對于透水性較大的砂，用有效應力表達的φ′ 角稍大于但又接近于總應力的φ角。

產(chǎn)生孔隙壓力的來源可能有：①外加荷載；②滲透浮托力或砂層中有承壓水；③外界的振動，如爆破、地震或機械振動。以浮托力為例，當砂體中某一點的 u等于σ時，抗剪強度

飽和粘性土的抗剪強度 　粘性土的抗剪強度也可用直接剪力儀測定，但它存在著比較嚴重的缺點：①不能嚴格控制排水條件；②不能量測孔隙水壓力；③試件的破壞面限定在上下匣之間的平面，而不是順著試件最薄弱的面破壞;④試件中應力和應變分布不均勻。為此,現(xiàn)多用三軸壓力儀測定。

影響粘性土的抗剪強度的因素很多，其中以排水條件最為重要。按排水條件試驗可分為三種：①不排水剪切；②固結(jié)不排水剪切；③固結(jié)排水剪切。后一種試驗得出的試驗結(jié)果與第二種差別不大，而要使剪切時的孔隙壓力完全消散，必須剪切得很緩慢，這樣就需要很長的時間。因此，在實用上一般不做固結(jié)排水剪切試驗。

非飽和粘性土的抗剪強度 　實用上大多采用總應力法以表述其抗剪強度。

堅硬或裂隙粘性土的抗剪強度 　這類土多數(shù)屬于高度超壓密土，用特制儀器（如環(huán)剪儀或往復剪力儀）試驗得出的應力-應變曲線（圖2a），在峰值之后經(jīng)繼續(xù)剪切變形的強度為殘余強度。對應于峰值和殘余強度的破壞包線分別為AB和CD(圖2b),CD線的c′(多數(shù)情況之下c′接近于零)和嗘′值遠小于AB線的c′、嗘′值。實用上采用殘余強度分析堅硬或裂隙粘性土坡的穩(wěn)定性，并認為比較接近實際。

土的抗剪強度

原位測定土抗剪強度 　在現(xiàn)場直接測定土層不同深度的抗剪強度。其優(yōu)點是可避免取土、運輸和室內(nèi)試驗對土樣的擾動及應力釋放。原位測定的方法主要有：十字板、旁壓儀和靜力觸探等試驗（見土工試驗和現(xiàn)場原型觀測），通常都是用以測定飽和粘性土層的不排水抗剪強度。2100433B

按剪切變形過程中強度的變化，抗剪強度又分峰值強度和殘余強度。 前者是隨著剪切變形出現(xiàn)的最大強度值，后者是不斷變形后的最終值。在達到峰值應力后的剪切過程中，剪切面上的黏聚力破壞以及粒間咬合力減弱，因而強度降低。資用強度在峰值強度與殘余強度之間 。2100433B

氣體、礦物顆粒、未凍水、冰是組成凍土的四種物質(zhì)成分，氣體、未凍水和冰的含量隨溫度變化。變形特性將凍土地基分為松散、塑性與堅硬凍土含有機物與鹽類的不同將凍土分為凍結(jié)泥炭化土與鹽漬化凍土根據(jù)持續(xù)時間可分為多年與季節(jié)凍土根據(jù)凍土的融沉性與土的凍脹性又可分成若干亞類。

凍結(jié)狀態(tài)連續(xù)保持三年以上者，物理力學性質(zhì)隨溫度變化而改變，伴隨發(fā)生融陷、熱融滑塌、凍脹等現(xiàn)象的視為多年凍土地面表層冬季凍結(jié)，夏季全部融化，每年交替凍融一次的土層為季節(jié)性凍土。

在凍結(jié)狀態(tài)下，具有較低的壓縮性或不具壓縮性和較高的強度屬凍土地基的工程特性。如果凍土融化后則承載力大大降低，壓縮性變化較大，使地基產(chǎn)生融陷凍脹對地基的承載力和安全性極為不利。

土的顆粒大小及含水量可以影響凍脹和融陷，一般土顆粒愈粗，含水量愈小，土的凍脹和融陷性愈小反之愈大。不同土質(zhì)、平均凍脹率、凍前天然含水量、凍結(jié)期間地下水位距凍結(jié)面的最小距離可以劃分季節(jié)性凍土多年凍土根據(jù)融化下沉系數(shù)的大小，可分為不融沉、弱融沉、融沉、強融沉和融陷五級。