劉秀云

摘 要：細(xì)粒土主要有粘土和粉質(zhì)粘土兩種形式，在現(xiàn)代實(shí)際的工程中應(yīng)用非常廣泛。影響細(xì)粒土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的因素主要有含水率、塑形指數(shù)和孔隙比等。正因?yàn)槎喾N影響因素的共同作用，使得細(xì)粒土的抗剪強(qiáng)度變化較為復(fù)雜，并不能準(zhǔn)確的予以確定?；诖耍闹泄P者就慢剪條件下對(duì)細(xì)粒土的抗剪強(qiáng)度進(jìn)行了優(yōu)化試驗(yàn)，以正交設(shè)計(jì)手法對(duì)影響其抗剪強(qiáng)度的影響因素進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，以期能夠合理確定細(xì)粒土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的準(zhǔn)確程度提供一定的理論支持。

關(guān)鍵詞：細(xì)粒土；抗剪強(qiáng)度；影響因素

細(xì)粒土主要是指土粒的直徑大于0.075mm的小顆粒且顆粒含量小于總質(zhì)量的一半的粘土或者粉質(zhì)粘土，其在現(xiàn)代實(shí)際的工程中應(yīng)用頗為廣泛。細(xì)粒土一般具有抗剪強(qiáng)度低、壓縮性較高、孔隙率小、毛細(xì)現(xiàn)象較為明顯等特點(diǎn)。但對(duì)于一些含水率大于液限的淤泥和淤泥質(zhì)土或者孔隙率大于1的細(xì)粒土需要經(jīng)過(guò)一系列的處理方可在工程中投入使用，主要是以為這種細(xì)粒土的抗剪強(qiáng)度較低、性質(zhì)也較差。

細(xì)粒土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的試驗(yàn)?zāi)軌驗(yàn)楣こ淘O(shè)計(jì)中提供科學(xué)的計(jì)算參數(shù)，土體的穩(wěn)定性和抗剪強(qiáng)度是關(guān)系到工程設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要影響因素。而影響細(xì)粒土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的因素主要有含水率、塑形指數(shù)和孔隙比等。這些眾多的影響因素使得即使是同種土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)也不會(huì)是一個(gè)定值，加之受到多重其他因素的共同作用，使得細(xì)粒土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的確定變得更為復(fù)雜，以至于到現(xiàn)在還存在很多問(wèn)題沒(méi)有解決。

1 剪切試驗(yàn)

1.1 剪切試驗(yàn)的方案設(shè)計(jì)

上文中已經(jīng)提到，細(xì)粒土抗剪強(qiáng)度的確定存在著很多影響因素。在筆者通過(guò)大量的調(diào)查分析之后，對(duì)這些影響因素進(jìn)行了歸納總結(jié)：影響細(xì)粒土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的確定主要分為內(nèi)在和外在因素。外在影響因素包括溫度、土的應(yīng)力歷史等。內(nèi)在影響因素有孔隙比、塑形指數(shù)和含水率等。這里要說(shuō)明一點(diǎn)：文中主要針對(duì)內(nèi)在影響因素分析細(xì)粒土的抗剪強(qiáng)度的確定，即孔隙比、塑形指數(shù)和含水率等對(duì)細(xì)粒土抗剪強(qiáng)度確定的影響。

在該設(shè)計(jì)方案中，筆者選取了三種相對(duì)具有代表性的細(xì)粒土，分別是：粘土、粉質(zhì)粘土、粉土。在對(duì)3種細(xì)土粒的性質(zhì)進(jìn)行分析之后，通過(guò)試驗(yàn)測(cè)的三種細(xì)粒土的含水率分別是：22%、18%、14%，其塑形指數(shù)分別是：25.7、12.6、7.4，考慮到細(xì)粒土孔隙比的變化范圍，為三種細(xì)粒土的孔隙比分別取定值：0.8、0.7、0.6。利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)手法，設(shè)置的試驗(yàn)方案見(jiàn)圖1。

圖1 三種細(xì)粒土的實(shí)驗(yàn)方案

為保證土體的充分固結(jié)對(duì)抗剪強(qiáng)度提高的影響，文中采用的直剪試驗(yàn)中的慢剪。

1.2 試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)上述試驗(yàn)，共計(jì)得出9組試件36次試驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果。并根據(jù)該數(shù)據(jù)結(jié)果畫出I～R的關(guān)系曲線，見(jiàn)下圖2、圖3、圖4。

圖2 試驗(yàn)1～3的關(guān)系曲線

圖3 試驗(yàn)4～6的關(guān)系曲線

圖4 試驗(yàn)7～9的關(guān)系曲線

在三種不同條件下，針對(duì)該關(guān)系曲線，筆者總結(jié)了相應(yīng)的粘聚力和內(nèi)摩擦角的相關(guān)數(shù)值，具體見(jiàn)下圖5。

圖5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)

2 影響因素的敏感性分析

在圖5中，通過(guò)計(jì)算可以得出粘聚力和內(nèi)摩擦角對(duì)各個(gè)影響因素的敏感性系數(shù)，進(jìn)而能夠?qū)Ω鱾€(gè)影響因素的變化得出相應(yīng)的敏感程度。下面首先以孔隙比為例，做內(nèi)摩擦角孔隙比的敏感性系數(shù)的計(jì)算。

首先計(jì)算各孔隙比對(duì)應(yīng)的內(nèi)摩擦角的平均值：

0.6：（29.8+26.3+22.9）/3=26.3

0.7：（25.2+22.7+28.1）/3=25.3

0.8：（22.1+27.4+24.9）/3=24.8

然后計(jì)算各個(gè)孔隙比變化范圍內(nèi)，單位孔隙比的內(nèi)摩擦角，即為孔隙比在該范圍內(nèi)內(nèi)摩擦角對(duì)其的敏感性系數(shù)：

0.6～0.7：（25.3-26.3）/（0.7-0.6）=-10

0.7～0.8：（24.8-25.3）/（0.8-0.7）=-5

求出上述范圍內(nèi)敏感性系數(shù)的平均值，即為內(nèi)摩擦角對(duì)孔隙比的敏感性系數(shù)：

（-10-5）/2=-7.5

根據(jù)上面的計(jì)算方式，同樣可以得出內(nèi)摩擦角對(duì)塑形指數(shù)以及含水率的敏感性系數(shù)分別是：-0.4、-5；而粘聚力對(duì)塑形指數(shù)、含水率和孔隙比的敏感性系數(shù)分別是：3.1、-32.5、-37.5。

綜上，從敏感性系數(shù)的計(jì)算中，內(nèi)摩擦角對(duì)孔隙比的敏感性系數(shù)最大，即：孔隙比的變化對(duì)內(nèi)摩擦角的影響最為強(qiáng)烈，塑形指數(shù)的變化對(duì)內(nèi)摩擦角的影響最小，含水率的影響居中。粘聚力對(duì)這三種影響因素的變化幾乎同內(nèi)摩擦角保持一致。另外，塑形指數(shù)的變化對(duì)粘聚力的敏感性系數(shù)為3.1，其數(shù)值大于0，所以，塑形指數(shù)與粘聚力的關(guān)系表現(xiàn)為呈正相關(guān)關(guān)系，而另外兩種均表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)關(guān)系。

3 從量化角度上分析抗剪強(qiáng)度與三種影響因素的關(guān)系

從上面的圖5中，主要是運(yùn)用多元回歸的手法進(jìn)行了線性回歸試驗(yàn)，從而得出粘聚力和內(nèi)摩擦角同三種主要影響因素的函數(shù)關(guān)系式。

U=-7.6667e-0.05w-0.3013Ip+36.346R2=0.96

c=-37.5e-0.325w+2.7034Ip+51.973R2=0.99

上式中，e代指孔隙比、w代指含水率、lp代指塑形指數(shù)、ψ代指內(nèi)摩擦角、c代指粘聚力。通過(guò)分析總結(jié)可知，內(nèi)摩擦角與粘聚力同三種主要影響因素的有著密切的關(guān)系。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，細(xì)粒土抗剪強(qiáng)度的確定受到多種因素的影響，主要有孔隙比、含水率、塑形指數(shù)三種，文中主要利用多元回歸的手法，得出了內(nèi)摩擦角與粘聚力同含水率、孔隙比和塑形指數(shù)三種主要影響因素的有著密切的關(guān)系。在上述進(jìn)行的試驗(yàn)中，我們可以得知：有敏感系數(shù)的分析中，細(xì)粒土抗剪強(qiáng)度的三種影響因素的敏感程度表現(xiàn)出不同的形式，塑形指數(shù)的變化對(duì)內(nèi)摩擦角的影響表現(xiàn)出敏感程度最低，孔隙比的變化表現(xiàn)出的敏感程度最為強(qiáng)烈，含水率居中；在對(duì)粘聚力的計(jì)算中，粘聚力對(duì)這三種影響因素的變化幾乎同內(nèi)摩擦角保持一致。另外，塑形指數(shù)的變化對(duì)粘聚力的敏感性系數(shù)為3.1，其數(shù)值大于0，所以，塑形指數(shù)與粘聚力的關(guān)系表現(xiàn)為呈正相關(guān)關(guān)系，而另外兩種均表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)關(guān)系。

參考文獻(xiàn)

[1] 程玉梅，倪紅素.與土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)相關(guān)的若干因素[J].中國(guó)港灣建設(shè)，2003（04）.

[2] 繆志萍.關(guān)于土的抗剪強(qiáng)度應(yīng)用的探討[J].路基工程，2006（05）.

[3] 林育芬.軟土固結(jié)快剪與快剪指示的相關(guān)關(guān)系[J].福建建筑，2000 （04）.

[4] 盧肇鈞.粘性土抗剪強(qiáng)度研究的現(xiàn)狀與展望[J].土木工程學(xué)報(bào)， 1999（04）.

摘 要：細(xì)粒土主要有粘土和粉質(zhì)粘土兩種形式，在現(xiàn)代實(shí)際的工程中應(yīng)用非常廣泛。影響細(xì)粒土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的因素主要有含水率、塑形指數(shù)和孔隙比等。正因?yàn)槎喾N影響因素的共同作用，使得細(xì)粒土的抗剪強(qiáng)度變化較為復(fù)雜，并不能準(zhǔn)確的予以確定?；诖?，文中筆者就慢剪條件下對(duì)細(xì)粒土的抗剪強(qiáng)度進(jìn)行了優(yōu)化試驗(yàn)，以正交設(shè)計(jì)手法對(duì)影響其抗剪強(qiáng)度的影響因素進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，以期能夠合理確定細(xì)粒土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的準(zhǔn)確程度提供一定的理論支持。

關(guān)鍵詞：細(xì)粒土；抗剪強(qiáng)度；影響因素

細(xì)粒土主要是指土粒的直徑大于0.075mm的小顆粒且顆粒含量小于總質(zhì)量的一半的粘土或者粉質(zhì)粘土，其在現(xiàn)代實(shí)際的工程中應(yīng)用頗為廣泛。細(xì)粒土一般具有抗剪強(qiáng)度低、壓縮性較高、孔隙率小、毛細(xì)現(xiàn)象較為明顯等特點(diǎn)。但對(duì)于一些含水率大于液限的淤泥和淤泥質(zhì)土或者孔隙率大于1的細(xì)粒土需要經(jīng)過(guò)一系列的處理方可在工程中投入使用，主要是以為這種細(xì)粒土的抗剪強(qiáng)度較低、性質(zhì)也較差。

細(xì)粒土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的試驗(yàn)?zāi)軌驗(yàn)楣こ淘O(shè)計(jì)中提供科學(xué)的計(jì)算參數(shù)，土體的穩(wěn)定性和抗剪強(qiáng)度是關(guān)系到工程設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要影響因素。而影響細(xì)粒土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的因素主要有含水率、塑形指數(shù)和孔隙比等。這些眾多的影響因素使得即使是同種土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)也不會(huì)是一個(gè)定值，加之受到多重其他因素的共同作用，使得細(xì)粒土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的確定變得更為復(fù)雜，以至于到現(xiàn)在還存在很多問(wèn)題沒(méi)有解決。

1 剪切試驗(yàn)

1.1 剪切試驗(yàn)的方案設(shè)計(jì)

上文中已經(jīng)提到，細(xì)粒土抗剪強(qiáng)度的確定存在著很多影響因素。在筆者通過(guò)大量的調(diào)查分析之后，對(duì)這些影響因素進(jìn)行了歸納總結(jié)：影響細(xì)粒土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的確定主要分為內(nèi)在和外在因素。外在影響因素包括溫度、土的應(yīng)力歷史等。內(nèi)在影響因素有孔隙比、塑形指數(shù)和含水率等。這里要說(shuō)明一點(diǎn)：文中主要針對(duì)內(nèi)在影響因素分析細(xì)粒土的抗剪強(qiáng)度的確定，即孔隙比、塑形指數(shù)和含水率等對(duì)細(xì)粒土抗剪強(qiáng)度確定的影響。

在該設(shè)計(jì)方案中，筆者選取了三種相對(duì)具有代表性的細(xì)粒土，分別是：粘土、粉質(zhì)粘土、粉土。在對(duì)3種細(xì)土粒的性質(zhì)進(jìn)行分析之后，通過(guò)試驗(yàn)測(cè)的三種細(xì)粒土的含水率分別是：22%、18%、14%，其塑形指數(shù)分別是：25.7、12.6、7.4，考慮到細(xì)粒土孔隙比的變化范圍，為三種細(xì)粒土的孔隙比分別取定值：0.8、0.7、0.6。利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)手法，設(shè)置的試驗(yàn)方案見(jiàn)圖1。

圖1 三種細(xì)粒土的實(shí)驗(yàn)方案

為保證土體的充分固結(jié)對(duì)抗剪強(qiáng)度提高的影響，文中采用的直剪試驗(yàn)中的慢剪。

1.2 試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)上述試驗(yàn)，共計(jì)得出9組試件36次試驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果。并根據(jù)該數(shù)據(jù)結(jié)果畫出I～R的關(guān)系曲線，見(jiàn)下圖2、圖3、圖4。

圖2 試驗(yàn)1～3的關(guān)系曲線

圖3 試驗(yàn)4～6的關(guān)系曲線

圖4 試驗(yàn)7～9的關(guān)系曲線

在三種不同條件下，針對(duì)該關(guān)系曲線，筆者總結(jié)了相應(yīng)的粘聚力和內(nèi)摩擦角的相關(guān)數(shù)值，具體見(jiàn)下圖5。

圖5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)

2 影響因素的敏感性分析

在圖5中，通過(guò)計(jì)算可以得出粘聚力和內(nèi)摩擦角對(duì)各個(gè)影響因素的敏感性系數(shù)，進(jìn)而能夠?qū)Ω鱾€(gè)影響因素的變化得出相應(yīng)的敏感程度。下面首先以孔隙比為例，做內(nèi)摩擦角孔隙比的敏感性系數(shù)的計(jì)算。

首先計(jì)算各孔隙比對(duì)應(yīng)的內(nèi)摩擦角的平均值：

0.6：（29.8+26.3+22.9）/3=26.3

0.7：（25.2+22.7+28.1）/3=25.3

0.8：（22.1+27.4+24.9）/3=24.8

然后計(jì)算各個(gè)孔隙比變化范圍內(nèi)，單位孔隙比的內(nèi)摩擦角，即為孔隙比在該范圍內(nèi)內(nèi)摩擦角對(duì)其的敏感性系數(shù)：

0.6～0.7：（25.3-26.3）/（0.7-0.6）=-10

0.7～0.8：（24.8-25.3）/（0.8-0.7）=-5

求出上述范圍內(nèi)敏感性系數(shù)的平均值，即為內(nèi)摩擦角對(duì)孔隙比的敏感性系數(shù)：

（-10-5）/2=-7.5

根據(jù)上面的計(jì)算方式，同樣可以得出內(nèi)摩擦角對(duì)塑形指數(shù)以及含水率的敏感性系數(shù)分別是：-0.4、-5；而粘聚力對(duì)塑形指數(shù)、含水率和孔隙比的敏感性系數(shù)分別是：3.1、-32.5、-37.5。

綜上，從敏感性系數(shù)的計(jì)算中，內(nèi)摩擦角對(duì)孔隙比的敏感性系數(shù)最大，即：孔隙比的變化對(duì)內(nèi)摩擦角的影響最為強(qiáng)烈，塑形指數(shù)的變化對(duì)內(nèi)摩擦角的影響最小，含水率的影響居中。粘聚力對(duì)這三種影響因素的變化幾乎同內(nèi)摩擦角保持一致。另外，塑形指數(shù)的變化對(duì)粘聚力的敏感性系數(shù)為3.1，其數(shù)值大于0，所以，塑形指數(shù)與粘聚力的關(guān)系表現(xiàn)為呈正相關(guān)關(guān)系，而另外兩種均表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)關(guān)系。

3 從量化角度上分析抗剪強(qiáng)度與三種影響因素的關(guān)系

從上面的圖5中，主要是運(yùn)用多元回歸的手法進(jìn)行了線性回歸試驗(yàn)，從而得出粘聚力和內(nèi)摩擦角同三種主要影響因素的函數(shù)關(guān)系式。

U=-7.6667e-0.05w-0.3013Ip+36.346R2=0.96

c=-37.5e-0.325w+2.7034Ip+51.973R2=0.99

上式中，e代指孔隙比、w代指含水率、lp代指塑形指數(shù)、ψ代指內(nèi)摩擦角、c代指粘聚力。通過(guò)分析總結(jié)可知，內(nèi)摩擦角與粘聚力同三種主要影響因素的有著密切的關(guān)系。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，細(xì)粒土抗剪強(qiáng)度的確定受到多種因素的影響，主要有孔隙比、含水率、塑形指數(shù)三種，文中主要利用多元回歸的手法，得出了內(nèi)摩擦角與粘聚力同含水率、孔隙比和塑形指數(shù)三種主要影響因素的有著密切的關(guān)系。在上述進(jìn)行的試驗(yàn)中，我們可以得知：有敏感系數(shù)的分析中，細(xì)粒土抗剪強(qiáng)度的三種影響因素的敏感程度表現(xiàn)出不同的形式，塑形指數(shù)的變化對(duì)內(nèi)摩擦角的影響表現(xiàn)出敏感程度最低，孔隙比的變化表現(xiàn)出的敏感程度最為強(qiáng)烈，含水率居中；在對(duì)粘聚力的計(jì)算中，粘聚力對(duì)這三種影響因素的變化幾乎同內(nèi)摩擦角保持一致。另外，塑形指數(shù)的變化對(duì)粘聚力的敏感性系數(shù)為3.1，其數(shù)值大于0，所以，塑形指數(shù)與粘聚力的關(guān)系表現(xiàn)為呈正相關(guān)關(guān)系，而另外兩種均表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)關(guān)系。

參考文獻(xiàn)

[1] 程玉梅，倪紅素.與土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)相關(guān)的若干因素[J].中國(guó)港灣建設(shè)，2003（04）.

[2] 繆志萍.關(guān)于土的抗剪強(qiáng)度應(yīng)用的探討[J].路基工程，2006（05）.

[3] 林育芬.軟土固結(jié)快剪與快剪指示的相關(guān)關(guān)系[J].福建建筑，2000 （04）.

[4] 盧肇鈞.粘性土抗剪強(qiáng)度研究的現(xiàn)狀與展望[J].土木工程學(xué)報(bào)， 1999（04）.

摘 要：細(xì)粒土主要有粘土和粉質(zhì)粘土兩種形式，在現(xiàn)代實(shí)際的工程中應(yīng)用非常廣泛。影響細(xì)粒土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的因素主要有含水率、塑形指數(shù)和孔隙比等。正因?yàn)槎喾N影響因素的共同作用，使得細(xì)粒土的抗剪強(qiáng)度變化較為復(fù)雜，并不能準(zhǔn)確的予以確定?；诖?，文中筆者就慢剪條件下對(duì)細(xì)粒土的抗剪強(qiáng)度進(jìn)行了優(yōu)化試驗(yàn)，以正交設(shè)計(jì)手法對(duì)影響其抗剪強(qiáng)度的影響因素進(jìn)行了簡(jiǎn)要的分析，以期能夠合理確定細(xì)粒土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的準(zhǔn)確程度提供一定的理論支持。

關(guān)鍵詞：細(xì)粒土；抗剪強(qiáng)度；影響因素

細(xì)粒土主要是指土粒的直徑大于0.075mm的小顆粒且顆粒含量小于總質(zhì)量的一半的粘土或者粉質(zhì)粘土，其在現(xiàn)代實(shí)際的工程中應(yīng)用頗為廣泛。細(xì)粒土一般具有抗剪強(qiáng)度低、壓縮性較高、孔隙率小、毛細(xì)現(xiàn)象較為明顯等特點(diǎn)。但對(duì)于一些含水率大于液限的淤泥和淤泥質(zhì)土或者孔隙率大于1的細(xì)粒土需要經(jīng)過(guò)一系列的處理方可在工程中投入使用，主要是以為這種細(xì)粒土的抗剪強(qiáng)度較低、性質(zhì)也較差。

細(xì)粒土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的試驗(yàn)?zāi)軌驗(yàn)楣こ淘O(shè)計(jì)中提供科學(xué)的計(jì)算參數(shù)，土體的穩(wěn)定性和抗剪強(qiáng)度是關(guān)系到工程設(shè)計(jì)質(zhì)量的重要影響因素。而影響細(xì)粒土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的因素主要有含水率、塑形指數(shù)和孔隙比等。這些眾多的影響因素使得即使是同種土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)也不會(huì)是一個(gè)定值，加之受到多重其他因素的共同作用，使得細(xì)粒土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的確定變得更為復(fù)雜，以至于到現(xiàn)在還存在很多問(wèn)題沒(méi)有解決。

1 剪切試驗(yàn)

1.1 剪切試驗(yàn)的方案設(shè)計(jì)

上文中已經(jīng)提到，細(xì)粒土抗剪強(qiáng)度的確定存在著很多影響因素。在筆者通過(guò)大量的調(diào)查分析之后，對(duì)這些影響因素進(jìn)行了歸納總結(jié)：影響細(xì)粒土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)的確定主要分為內(nèi)在和外在因素。外在影響因素包括溫度、土的應(yīng)力歷史等。內(nèi)在影響因素有孔隙比、塑形指數(shù)和含水率等。這里要說(shuō)明一點(diǎn)：文中主要針對(duì)內(nèi)在影響因素分析細(xì)粒土的抗剪強(qiáng)度的確定，即孔隙比、塑形指數(shù)和含水率等對(duì)細(xì)粒土抗剪強(qiáng)度確定的影響。

在該設(shè)計(jì)方案中，筆者選取了三種相對(duì)具有代表性的細(xì)粒土，分別是：粘土、粉質(zhì)粘土、粉土。在對(duì)3種細(xì)土粒的性質(zhì)進(jìn)行分析之后，通過(guò)試驗(yàn)測(cè)的三種細(xì)粒土的含水率分別是：22%、18%、14%，其塑形指數(shù)分別是：25.7、12.6、7.4，考慮到細(xì)粒土孔隙比的變化范圍，為三種細(xì)粒土的孔隙比分別取定值：0.8、0.7、0.6。利用正交試驗(yàn)設(shè)計(jì)手法，設(shè)置的試驗(yàn)方案見(jiàn)圖1。

圖1 三種細(xì)粒土的實(shí)驗(yàn)方案

為保證土體的充分固結(jié)對(duì)抗剪強(qiáng)度提高的影響，文中采用的直剪試驗(yàn)中的慢剪。

1.2 試驗(yàn)結(jié)果

通過(guò)上述試驗(yàn)，共計(jì)得出9組試件36次試驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果。并根據(jù)該數(shù)據(jù)結(jié)果畫出I～R的關(guān)系曲線，見(jiàn)下圖2、圖3、圖4。

圖2 試驗(yàn)1～3的關(guān)系曲線

圖3 試驗(yàn)4～6的關(guān)系曲線

圖4 試驗(yàn)7～9的關(guān)系曲線

在三種不同條件下，針對(duì)該關(guān)系曲線，筆者總結(jié)了相應(yīng)的粘聚力和內(nèi)摩擦角的相關(guān)數(shù)值，具體見(jiàn)下圖5。

圖5 試驗(yàn)數(shù)據(jù)總結(jié)

2 影響因素的敏感性分析

在圖5中，通過(guò)計(jì)算可以得出粘聚力和內(nèi)摩擦角對(duì)各個(gè)影響因素的敏感性系數(shù)，進(jìn)而能夠?qū)Ω鱾€(gè)影響因素的變化得出相應(yīng)的敏感程度。下面首先以孔隙比為例，做內(nèi)摩擦角孔隙比的敏感性系數(shù)的計(jì)算。

首先計(jì)算各孔隙比對(duì)應(yīng)的內(nèi)摩擦角的平均值：

0.6：（29.8+26.3+22.9）/3=26.3

0.7：（25.2+22.7+28.1）/3=25.3

0.8：（22.1+27.4+24.9）/3=24.8

然后計(jì)算各個(gè)孔隙比變化范圍內(nèi)，單位孔隙比的內(nèi)摩擦角，即為孔隙比在該范圍內(nèi)內(nèi)摩擦角對(duì)其的敏感性系數(shù)：

0.6～0.7：（25.3-26.3）/（0.7-0.6）=-10

0.7～0.8：（24.8-25.3）/（0.8-0.7）=-5

求出上述范圍內(nèi)敏感性系數(shù)的平均值，即為內(nèi)摩擦角對(duì)孔隙比的敏感性系數(shù)：

（-10-5）/2=-7.5

根據(jù)上面的計(jì)算方式，同樣可以得出內(nèi)摩擦角對(duì)塑形指數(shù)以及含水率的敏感性系數(shù)分別是：-0.4、-5；而粘聚力對(duì)塑形指數(shù)、含水率和孔隙比的敏感性系數(shù)分別是：3.1、-32.5、-37.5。

綜上，從敏感性系數(shù)的計(jì)算中，內(nèi)摩擦角對(duì)孔隙比的敏感性系數(shù)最大，即：孔隙比的變化對(duì)內(nèi)摩擦角的影響最為強(qiáng)烈，塑形指數(shù)的變化對(duì)內(nèi)摩擦角的影響最小，含水率的影響居中。粘聚力對(duì)這三種影響因素的變化幾乎同內(nèi)摩擦角保持一致。另外，塑形指數(shù)的變化對(duì)粘聚力的敏感性系數(shù)為3.1，其數(shù)值大于0，所以，塑形指數(shù)與粘聚力的關(guān)系表現(xiàn)為呈正相關(guān)關(guān)系，而另外兩種均表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)關(guān)系。

3 從量化角度上分析抗剪強(qiáng)度與三種影響因素的關(guān)系

從上面的圖5中，主要是運(yùn)用多元回歸的手法進(jìn)行了線性回歸試驗(yàn)，從而得出粘聚力和內(nèi)摩擦角同三種主要影響因素的函數(shù)關(guān)系式。

U=-7.6667e-0.05w-0.3013Ip+36.346R2=0.96

c=-37.5e-0.325w+2.7034Ip+51.973R2=0.99

上式中，e代指孔隙比、w代指含水率、lp代指塑形指數(shù)、ψ代指內(nèi)摩擦角、c代指粘聚力。通過(guò)分析總結(jié)可知，內(nèi)摩擦角與粘聚力同三種主要影響因素的有著密切的關(guān)系。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，細(xì)粒土抗剪強(qiáng)度的確定受到多種因素的影響，主要有孔隙比、含水率、塑形指數(shù)三種，文中主要利用多元回歸的手法，得出了內(nèi)摩擦角與粘聚力同含水率、孔隙比和塑形指數(shù)三種主要影響因素的有著密切的關(guān)系。在上述進(jìn)行的試驗(yàn)中，我們可以得知：有敏感系數(shù)的分析中，細(xì)粒土抗剪強(qiáng)度的三種影響因素的敏感程度表現(xiàn)出不同的形式，塑形指數(shù)的變化對(duì)內(nèi)摩擦角的影響表現(xiàn)出敏感程度最低，孔隙比的變化表現(xiàn)出的敏感程度最為強(qiáng)烈，含水率居中；在對(duì)粘聚力的計(jì)算中，粘聚力對(duì)這三種影響因素的變化幾乎同內(nèi)摩擦角保持一致。另外，塑形指數(shù)的變化對(duì)粘聚力的敏感性系數(shù)為3.1，其數(shù)值大于0，所以，塑形指數(shù)與粘聚力的關(guān)系表現(xiàn)為呈正相關(guān)關(guān)系，而另外兩種均表現(xiàn)為負(fù)相關(guān)關(guān)系。

參考文獻(xiàn)

[1] 程玉梅，倪紅素.與土的抗剪強(qiáng)度指標(biāo)相關(guān)的若干因素[J].中國(guó)港灣建設(shè)，2003（04）.

[2] 繆志萍.關(guān)于土的抗剪強(qiáng)度應(yīng)用的探討[J].路基工程，2006（05）.

[3] 林育芬.軟土固結(jié)快剪與快剪指示的相關(guān)關(guān)系[J].福建建筑，2000 （04）.

[4] 盧肇鈞.粘性土抗剪強(qiáng)度研究的現(xiàn)狀與展望[J].土木工程學(xué)報(bào)， 1999（04）.