粉土物理性质及抗剪强度试验分析

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1、作者：王淑侠 编 10-07-27 16:08:00 辑：studa203 3摘要:本文结合工作经验，对部分粉土土样的物理性质、抗剪强度进行试验分析,试验说明粉土具有渐变性质,且与土的颗粒组成关系密切。关键词: 土工试验;粉土;物理性质;抗剪强度一、粉土的定名及其物理性质国内土的分类体系大体分两种:以塑性指数为主要指标的分类方法和按塑性 图分类方法， 其中国标土的分类规范、水利工程规范、大部分公路工程规范、部 分铁路规范采用塑性图分类， 除此之外的国家勘察规范、地基基础设计规范、冶 金工程规范、大部分地方勘察和基础设计规范使用塑性指数分类， 部分规范还将 粘粒含量(小于0.005mm)作为粉土

2、分类的一个指标。粉土是介于粗粒土和黏性 土之间的一种土， 由粉粒和少部分黏粒组成。(1) 现行土工试验规范规定,土中粒径含量0.075mm的颗粒50%，且塑 性指数Ip10的土定名为粉土。塑性指数Ip值需进行界限含水率试验(液塑限 试验)来确定。通过液塑限试验确定土的液限(WL)、塑限(Wp)值,然后求得塑性 指数 Ip 值，Ip=WL-Wp。液限试验可以采用圆锥仪法,土的塑限试验可以采用搓条法,该法应用多年, 简便快捷,试验人员积累了比较丰富的经验。但对于粉土来说,有时却不易掌握, 这是因为粉土对含水率很敏感, 有时多加一滴水就不产生裂纹, 土条不断裂, 要不 就产生空心现象,或者根本搓不成

3、条,这是粉土的重要物理特性之一,出现这些情 况主要与粘粒含量的多少密切相关。应用液、塑联合测定仪可同时图解测出土 的液、塑限,此种方法适用于各种土质,根据粉土的上述特点,此种方法比较适 用。(2) 粉土中粉粒的含量占绝对优势,粘粒含量一般20%,粘粒含量越高,塑性 指数Ip值越接近于10。天然粉土极易振动液化失水，土样在现场勘探、包装、 运输、室内试验过程中, 因多次振动液化失水, 故室内试验所测定的含水率一般 偏低、孔隙比偏小、干密度偏大。由土的物理力学指标确定的地基承载力偏大, 不能完全代表原状土的指标,偏于不安全,这是我们在工作中应特别注意的问题, 应用试验时要进行综合分析。粉土的干密度

4、较黏土为大。天然粉土的物理力学 指标见表 1 。二、粉土的力学性质粉土中的粉粒对工程性质起着控制作用。其粒径一般在0.0750.005mm(旧规范为0.050.005mm)之间，多由含量60%的石英、长石、云母组 成,表面活动性弱,但有一定的结构性。大量实验证明:在非饱和状态的粉土毛细 现象活跃， 如毛细压力会使粉土产生假塑性， 引起土的塑性指数增大。粉土中粘 粒含量较少，一般15%20%，在粒间只起联系作用。它既不同于沙类土，又异于 黏性土。当粉土受到剪切时， 其颗粒运动是一个滚过一个并互相滑动的。不是像 通常黏土那样形成一个破坏面， 而是形成一个破坏带。当颗粒互相滑动时， 需克 服滑动摩擦

5、力。有学者曾举例说明这一问题， 两块钢板相互接触的实际面积只占其全部表面的 1/10000,彼此在突出部份相互接触。当钢板相互滑动时,凸出部 份被切掉,而接触面逐渐平滑。在剪切过程中,颗粒部份抬高,然后一个从另一个 颗粒上转动,落入颗粒间的孔隙中,再抬高,再转动,引起体积增大。颗粒的这种 现象称做微观膨胀,在地震荷载作用下,不易液化,然而一旦液化后持续时间又比 砂土要长,这是由于这种土层的生成年代较近,一般地下水位又高之故。在粉土 层中用静力触探测得的比贯入阻力往往很高,如利用黏性土层中求得的经验公式 来预估粉土的工程性质,容易误判。三、粉土的抗剪及其它室内力学指标3.1 抗剪强度粉土的构成特

6、点是粒间连接很弱,主要表现为物理连接,它对含水率非常敏 感,由于毛细作用,当粉土粒吸收水份,含水率稍有变化时,就会很快使土的强度 大大丧失（见表 2）。对比制备干容重相同的粉土重塑试件,其饱和快剪值稍低。当进行饱和固结不排水剪切试验时,试件的含水率和单位容重有差别,但饱 和后,其含水率和单位容重基本一致,故出现了抗剪强度指标接近的现象。由于 土固结后已处于饱和状态,剪损时孔隙比接近,所以固结不排水剪切试验结果与 饱和固结不排水剪切试验结果也出现相近的现象。粉土不排水抗剪强度随粘粒 含量增加而降低,而粉土排水抗剪强度随粉土中粘粒含量的降低而增加。故试验 方法的选择很重要。工程中普遍采用简便易行的直剪试验,水利工程一般作固结 快剪、饱和固结快剪试验。