试验结果分析-滨海软土城市工程勘察关键技术

（1）不同预压固结荷重作用下抗剪强度关系分析

图3-2分别给出了两种不同预压荷重固结处理后土样的剪切位移-剪应力关系曲线。曲线表明：采用与土样自重压力一致的荷重固结处理的第1组土样（RDY17、18、20、21），当垂直荷重小于其预压固结荷重（自重压力）时，四个土样的抗剪强度特性基本保持一致，呈现应变软化现象。

当垂直荷重大于预压固结荷重（自重压力）时，即当垂直荷重为200 kPa、300 kPa时，剪切过程中，在较大的垂直压力作用下，软土的结构易发生挤出破坏，见图3-3，导致发生图3-2中RDY18土样在300 kPa时抗剪强度显著降低的现象。

在垂直荷重大于固结预压荷重（自重压力）引发试样结构遭到破坏的同时，饱和软土的渗透性得到加强，在剪切过程中其内部孔隙水更易排出，见图3-4，导致试样内有效应力迅速增大，从而弥补了软土结构破坏产生的强度损失，出现如土样RDY20、21所示，在垂直荷重为200 kPa、300 kPa时呈现应变硬化现象。

对于第2组土样，即预压固结荷重与垂直荷重保持一一对应，在剪切过程中不会出现由于垂直荷重过大而导致其结构发生破坏的现象，由此图3-2中，BY14～17四个土样的剪切位移-剪应力关系曲线的变化趋势基本保持一致。且当预压固结荷重小于土体自重压力时，土样剪切位移-剪应力关系曲线表现出应变软化；当预压固结荷重大于其自重压力时，呈现应变硬化现象，对于同一剪切位移，随着垂直荷重的增加，剪应力也相应增大。

图3-2　不同预压固结荷重下土样剪切位移-剪应力关系曲线

图3-3　试样剪切破坏

图3-4　试样剪切排水

（2）相同垂直荷重下抗剪强度关系对比分析

以RDY17、BY14和RDY20、BY16两组物理力学性质一致的土样为代表，采用不同预压固结荷重处理后，同一垂直荷重作用下各土样剪切位移-剪应力对比关系曲线见图3-5。可以看出，对于性质完全一致的两个土样，在保持剪切位移相等时，预压固结荷重越大，土样剪应力也越大，即在相等的垂直荷重下，土样的抗剪强度与预压固结压力呈正向相关。

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图3-5　同一垂直荷重作用下试样剪切位移-剪应力曲线对比分析

由图3-5综合分析，在饱和软土结构没有发生破坏的情况下，采用室内固结快剪试验得到饱和软土的抗剪强度特性与预压固结荷重密切相关。在同一垂直荷重作用下，当剪切位移相等时，预压固结荷重越大，其剪应力也越大；但当剪切垂直荷重显著大于预压荷载时，剪切过程中饱和软土易产生结构破坏。

（3）饱和软土抗剪强度指标分析

图3-6给出了采用125 kPa（自重压力）和50 kPa、100 kPa、200 kPa、300 kPa预压荷重固结处理后的2组饱和软土抗剪强度-垂直荷载关系曲线。图3-6显示，2组土样的抗剪强度与垂直荷重关系曲线具有相似的变化规律：即在相同的垂直荷重作用下，采用自重荷重预压固结预处理后土样抗剪强度曲线斜率（即内摩擦角）均小于采用50 kPa、100 kPa、200 kPa、300 kPa预压固结处理的土样，但其黏聚力取值大于后者。

从图3-6还可以看出，当垂直荷重小于土样自重压力（125 kPa）时，自重预压固结处理的第1组试样的整体抗剪强度均大于第2组；而当剪切垂直荷重大于土样自重压力时，第2组土样的抗剪强度却均大于第1组。

图3-6试样抗剪强度与垂直荷载关系曲线

按库伦抗剪强度理论，对不同的预压荷载处理后的2组土样的垂直荷载-抗剪强度曲线拟合分析后，得到饱和软土抗剪强度指标C、φ值见表3-5、图3-7。

表3-5　土样抗剪强度指标取值

图3-7　饱和软土抗剪强度指标取值对比曲线

不同预压固结荷重作用下，饱和软土固结快剪试验结果表明：对同一土体，自重压力固结预压作用下得到的黏聚力均值21.3 kPa，与规范法均值5.6 kPa之比为3.8，有大幅度提高；内摩擦角均值7°，与规范法均值15.2°之比为0.5，降低显著。出现这种变化主要与饱和软土预压固结荷重有关，对于第2组试样，当采用的预压固结荷重（300 kPa）远大于土体自重压力（125 kPa）时，饱和软土结构出现破坏，由胶结作用产生的固化黏聚力急剧减小，由此得到的黏聚力仅为自重固结预压时的26%左右；同时由于在较大的预压固结荷载作用下，饱和软土产生较大固结变形，土体得到压密，颗粒之间的咬合作用得到加强，土的内摩擦角增大，最终试验测得其内摩擦角为自重压力固结预压下的2倍左右。