凍土抗剪強(qiáng)度簡(jiǎn)介

凍土抗剪強(qiáng)度 shear strength of frozen soil

凍結(jié)土體抵抗剪應(yīng)力的強(qiáng)度2100433B

式中

砂的抗剪強(qiáng)度比較嚴(yán)密的表達(dá)式：

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

產(chǎn)生孔隙壓力的來(lái)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(dòng)，如爆破、地震或機(jī)械振動(dòng)。以浮托力為例，當(dāng)砂體中某一點(diǎn)的 u等于σ時(shí)，抗剪強(qiáng)度

飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度 　粘性土的抗剪強(qiáng)度也可用直接剪力儀測(cè)定，但它存在著比較嚴(yán)重的缺點(diǎn)：①不能?chē)?yán)格控制排水條件；②不能量測(cè)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(yīng)力和應(yīng)變分布不均勻。為此,現(xiàn)多用三軸壓力儀測(cè)定。

影響粘性土的抗剪強(qiáng)度的因素很多，其中以排水條件最為重要。按排水條件試驗(yàn)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(yàn)得出的試驗(yàn)結(jié)果與第二種差別不大，而要使剪切時(shí)的孔隙壓力完全消散，必須剪切得很緩慢，這樣就需要很長(zhǎng)的時(shí)間。因此，在實(shí)用上一般不做固結(jié)排水剪切試驗(yàn)。

非飽和粘性土的抗剪強(qiáng)度 　實(shí)用上大多采用總應(yīng)力法以表述其抗剪強(qiáng)度。

堅(jiān)硬或裂隙粘性土的抗剪強(qiáng)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(fù)剪力儀）試驗(yàn)得出的應(yīng)力-應(yīng)變曲線（圖2a），在峰值之后經(jīng)繼續(xù)剪切變形的強(qiáng)度為殘余強(qiáng)度。對(duì)應(yīng)于峰值和殘余強(qiáng)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(yuǎn)小于AB線的c′、嗘′值。實(shí)用上采用殘余強(qiáng)度分析堅(jiān)硬或裂隙粘性土坡的穩(wěn)定性，并認(rèn)為比較接近實(shí)際。

土的抗剪強(qiáng)度

原位測(cè)定土抗剪強(qiáng)度 　在現(xiàn)場(chǎng)直接測(cè)定土層不同深度的抗剪強(qiáng)度。其優(yōu)點(diǎn)是可避免取土、運(yùn)輸和室內(nèi)試驗(yàn)對(duì)土樣的擾動(dòng)及應(yīng)力釋放。原位測(cè)定的方法主要有：十字板、旁壓儀和靜力觸探等試驗(yàn)（見(jiàn)土工試驗(yàn)和現(xiàn)場(chǎng)原型觀測(cè)），通常都是用以測(cè)定飽和粘性土層的不排水抗剪強(qiáng)度。2100433B

按剪切變形過(guò)程中強(qiáng)度的變化，抗剪強(qiáng)度又分峰值強(qiáng)度和殘余強(qiáng)度。 前者是隨著剪切變形出現(xiàn)的最大強(qiáng)度值，后者是不斷變形后的最終值。在達(dá)到峰值應(yīng)力后的剪切過(guò)程中，剪切面上的黏聚力破壞以及粒間咬合力減弱，因而強(qiáng)度降低。資用強(qiáng)度在峰值強(qiáng)度與殘余強(qiáng)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(jiān)硬凍土含有機(jī)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(shí)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(xué)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(qiáng)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(duì)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(qiáng)融沉和融陷五級(jí)。