风积沙剪切强度-风积沙工程特性及工程实践研究

土的抗剪强度是指土在外力作用下，抵抗剪切滑动的极限强度。它是由土颗粒之间的内摩擦角φ及由胶结物和束缚水膜的分子引力所产生的凝聚力c这两个参数所组成。土的抗剪强度可用库仑公式（3-7）来表达，即

式中　τ——剪应力；

　　　σ——剪切面上的垂直应力；

　　　c——内聚力；

　　　φ——内摩擦角。(www.xing528.com)

由此可见，风积沙的内摩擦角φ（内摩擦系数tanφ）与凝聚力c是决定风积沙强度的重要指标。风积沙的内摩擦角决定于矿物成分、粒度成分、颗粒形状、密度、含水量等。一般地讲，沙颗粒的矿物硬度愈大，表面愈粗糙，棱角愈多，则内摩擦角愈大。已有的研究成果表明，风积沙的内摩擦角多在28°～38°。风积沙的内聚力决定于固结程度，并与密度与湿度等有关。已有的研究成果表明，风积沙的内聚力一般都很小，接近于零，即使有一定含水量时，虽然存在内聚力，却也是很小的。

风积沙的内摩擦角φ（内摩擦系数tanφ）与凝聚力c这两个重要指标既可由直接剪切试验来测定，也可由三轴压缩试验来测定。三轴压缩试验因为没有人为地规定剪切破坏面，故而能较全面地反映风积沙真实的受力情况及其破坏情况，还可测灵敏度、孔隙水压力系数及侧压力系数等指标。但是对风积沙进行三轴压缩试验时，一方面试样很难制备，另一方面风积沙为非常均匀的均质体，这也使得三轴压缩试验与直接剪切试验相比，并没有多少特殊的意义；此外，更为主要的一点，是该项试验的目的并不在于能否较全面地反映风积沙真实的受力情况及其破坏情况，而在于试验数据的可对比性。只有这样，才能从中发现规律。这样一来，人为地规定剪切破坏面还是有必要的。只有这样，不同的风积沙样，其试验环境才可能完全一致，从而消除风积沙结构等试验因素的影响。因此该项目研究对风积沙样品进行强度指标测定时，选用的是直接剪切试验。

该项目研究在风积沙剪切特性试验方面，试验用风积沙样品主要为塔克拉玛干沙漠腹地风积沙、古尔班通古特沙漠腹地风积沙及0＃～1＃系列样品，试验内容包括不同风积沙在不同密实度、不同含水量、不同试验类型条件的直接剪切试验；试验规程为《公路土工试验规程》中的砂类土的直剪试验；试验仪器为应变控制式直剪仪。为保证试验数据的准确性，正式试验前对试验仪器进行了检修与标定，并且在试验过程中一直以一台仪器进行了试验，以消除试验仪器自身缺陷的影响。