浅谈土的抗剪强度指标的理解和运用

任智

摘要：如果对强度指标原理不是很清楚，导致选取不合理强度指标，有可能导致事故。工程师应该抓住核心要点，参数选择与工程实际较吻合，不可硬套规范而造成不必要的损失

关键词：抗剪强度指标；三轴试验；固结不排水

土的抗剪强度指标公式为：t=σtanφ+cT=σtanφ+c，确定内摩察角φφ和粘聚力cc，是研究的关键问题。根据不同的试验条件，特别是排水条件的不同，有不同的测试方法。在三轴试验强度指标测试中，分为固结排水试验，固结不排水试验，不固结不排水试验；在直剪试验强度指标中，分为慢减试验，固结快剪试验，快剪试验。根据应力分析法可划分为总应力强度指标与有效应力强度指标。公式为T'=σtanφ+c't'=σ'tanφ'+c'和t=σtanφ+cT=σtanφ+c，两者法向应力之间相差一个孔隙水压力札。uj。工程师如果对强度指标原理不是很清楚，导致选取不合理强度指标。许多岩土工程如基坑工程属临时结构，如果工程安全系数不够，加上选取不合理的抗剪强度指标，有可能导致事故。在此谈谈土的相关抗剪强度指标。

首先，必须理解液体是不能抗剪，土的抗剪能力均是由土粒间接触压力提供，也就是由有效应力提供。控制土体抗剪强度的是有效应力，应该将有效应力分析法作为基本方法。在工程中，应尽量求出孔隙水压力，同时就能确定有效应力。此时数据准确，工程设计会更合理和经济。在三轴固结排水试验中，试样充分固结且充分排水，可认为是有效应力下的強度指标；在慢减试验中，试样充分固结且充分排水，也可以认为是有效强度指标。实际工程中，有时有效应力难以求得，故退而求其次，采用总应力强度指标。

总应力强度指标，必须选取合适的试验方法，其标准为试验情况与工程实际情况是否一致。在三轴固结不排水试验中，模拟的工程为固结已经完成，孔隙水压力没来得及消散的情况，在直剪试验中对应是固结快剪试验。这种强度指标确定的要点为，一定是固结已经完成，否则不能选取此种强度指标。

不固结不排水试验模拟的是快速加载孔压没消散的情况，在直剪试验中对应的是快剪试验。这种强度指标表示在压力作用下，土没来得及固结，水也来不及排除。在工程中此种强度指标内摩察角φ=Oφ=O，属于偏于安全的取值。

在图1基坑工程中，存在着多种正压力，如土的自重，坑边堆载。可以如此分析，在土的自重作用下，可以认为固结已经完成，但自重应分情况是否取有效重度。该处有地下水，实际上固结压力仅为有效重度。坑边堆载时间不长，该压力下固结没有完成，此部分荷载不能选取固结不排水强度指标。因此在此基坑工程中，应分强度指标分别计算。在有效重度下可取固结排水强度指标，而堆载部分则应取不固结不排水强度指标。在对浙江杭州风情大道地铁一号线工地发生塌方事故的研究调查中，施工中基坑工程的选取固结不排水指标。实际上地面上的大量堆载是短时间增加的，土的固结不可能完成，选取固结不排水指标安全系数过小。这也是此工程事故的一个重要原因。

在强度指标选取中，固结排水选取条件较严格，强度指标也较好。排水良好或黏性小，类似砂土，或施工条件较慢，排水固结大部分完成，才能选取。

不固结不排水强度指标，计算出来的强度相对较低，导致工程成本上升，但安全富余较大。此参数选取中，认为内摩察角φ=0φ=0，实际上随着排水，φφ会提高。在条件复杂，排水不通畅情况下，很多工程选取此强度指标。

固结不排水试验反映土体部分固结，又不完全固结的抗剪强度。在实际工程中土体加载既非完全不排水，又非完全不排水，就可以选择此强度指标。

总结，土体稳定分析成果的可靠性，很大程度上取决于对抗剪强度试验方法和强度指标的正确选择。试验方法所造成的抗剪强度差别通常都超过不同稳定分析方法之间的差别。因为基坑等岩土工程多属于临时性结构，很多施工单位和建设单位为了节约费用，在土的强度指标选择上不甚合理。近年来基坑工程等事故频发，应该引起足够重视。工程师应该抓住核心要点，即土的强度参数选择与工程实际较吻合，不可硬套规范而造成不必要的损失。