真粘聚力

真粘聚力

真粘聚力是指在相同孔隙比條件下剪下破壞確定的土的抗剪強度參數。由伏斯列夫於三十年代提出,對正常固結土和超固結土,若在剪下破壞時的孔隙比e (飽和土即含水量 w) 相同,所對應的有效固結壓力σ就不同。真粘聚力作用主要從物理概念上區分土的粘聚強度和摩擦強度,並強調了有效應力的提高對土抗剪強度的影響。

簡介

真粘聚力 真粘聚力
真粘聚力 真粘聚力

孔隙比是土體中的孔隙體積與其固體顆粒體積之比,一般以e表示孔隙比,是說明土體結構特徵的指標。[1] 一般來說,e值越小,土越密實,壓縮性越低;e值越大,土越疏鬆,壓縮性越高。土的壓縮性高,表明土體的結構強度差,則土體的壓縮量大。為了反映孔隙比對於粘土抗剪強度及其指標的影響,伏斯列夫把抗剪強度分為受孔隙比影響的粘聚分量,也稱真粘聚力和不受孔隙比影響的摩擦分量。角標e表示孔隙比。通常把抗剪強度與縱坐標的截矩表示在同一孔隙比e條件下的粘聚力,稱為真粘聚力,與水平軸的夾角稱為真內摩擦角。真粘聚力一般與固結應力成正比。

抗剪強度

在土力學理論和各種土木建設實踐中,對於土體的穩定性分析而言,其抗剪強度指標(內摩擦角和粘聚力)是最重要的力學參數,能否準確地測定土體的抗剪強度指標,往往是設計質量好壞和工程成敗的關鍵。但由於影響土體抗剪強度的因素很多,因而使得其研究極為複雜。土體抗剪強度指標多數是通過室內剪下試驗來獲得,而在試驗過程中,該指標又受試驗條件的影響。因此, 要準確地確定土體抗剪強度指標不是一件容易的事。粘性土的抗剪強度客群多因素的影響,其中與土體本身性質和狀態有關的因素有:土的礦物成分、土體結構、 孔隙比、乾密度、 含水量、 初始應力和應變以及應力歷史等;與周圍環境有關的因素有:排水條件、溫度以及孔隙水的性質等;與外荷有關的因素有:加荷速率和應力路徑等。 此外,在室內試驗中還與試驗擾動、加荷方法、試驗類型、試驗儀器和試驗資料的整理方法等有關。但是 ,土的真實抗剪強度究其源是由土的特性決定的,而土的特性通常由土的物理性質來體現。因此, 可從土的物理性質的角度來考慮對土體抗剪強度的影響 。

1)孔隙水對土體抗剪強度的影響:由太沙基在1925年提出飽和土的有效應力原理可知,孔隙水是飽和粘土抗剪強度的重要影響因素。在非飽和的粘性土中,孔隙水對抗剪強度的影響更為複雜,這種土的粘聚力及其變化規律與它內在的吸力或膨脹力有關,很難測定。現有的常規試驗方法(不能測吸力)所求得的粘聚力實際包含有真粘聚力和各種不同的表觀粘聚力(吸附強度),其中真粘聚力的數值很小,而吸附強度的數值雖大卻很不穩定,當土體的含水量發生變化時,吸力和吸附強度均隨之變化。

2)孔隙比對土體抗剪強度的影響: 理論上,土體的孔隙越多,抵抗外荷載的能力就越弱,其強度就越小。相關分析結果表明,土的抗剪強度的確與孔隙比之間存在一定的相關性。對同一土體而言,孔隙越少,土顆粒所占體積就越多,顆粒結合越緊密,顆粒之間的連線力越強,因而粘聚力越大。而內摩擦角是外力使土顆粒發生相互錯動的能力的體現,孔隙越少,顆粒發生相互錯動的能力並不一定強,因而孔隙比與內摩擦力的相關性並不顯著。

3)乾密度對土體抗剪強度的影響:土體具有可擊實性。當土體的含水量為最優含水量時, 在擊實功的作用下,土體可達到最緊密狀態,並達到相應的最大幹密度。 此時,土體顆粒間的結合程度最佳,土體結構最為穩定,抗剪強度最高。

固結

固結是指飽和土體由於壓縮應力的增加,隨著孔隙水的排出,使土的體積逐漸減小的過程。可分為初始固結,主固結和次固結。當飽和土受壓後,其附加壓力由有效壓力和孔隙水壓力共同分擔,分擔的情況隨時間而變化。最初,由於土中孔隙水不能及時排出,附加壓力幾乎全由孔隙水壓力承擔,產生超靜水壓力水頭。孔隙水在此水頭作用下由孔隙中排出,土骨架受壓縮,附加壓力逐漸轉移到骨架上,有效壓力逐漸加大,而孔隙水壓力逐漸減小,最後附加壓力全部由有效壓力承擔,土的壓縮過程就結束。這整個過程,即稱固結或排水固結。故固結過程也可以理解為孔隙水壓力消散的過程。土固結的快慢取決於土中水排出的速度,也即取決於土的滲透性和滲透途徑的長短,透水性差,滲透途徑長則固結時間也長。

相關詞條

熱門詞條

聯絡我們