非飽和紫色土抗剪強度影響因素研究.pdf

1、土的抗剪強度是工程設(shè)計中重要的依據(jù)指標(biāo)，同時也是土壤精準(zhǔn)耕作，大型農(nóng)業(yè)器具設(shè)計的一個基本參數(shù)。隨著西南丘陵區(qū)農(nóng)業(yè)基礎(chǔ)工程建設(shè)力度的不斷加大，為紫色土工程力學(xué)性質(zhì)的研究帶來了新的契機。紫色土作為西南地區(qū)廣泛分布的一種土壤類型，其力學(xué)性質(zhì)將會表現(xiàn)出與其它類型土壤有著較為明顯的差別，不能簡單的用其它類型土壤的研究結(jié)果來套用于紫色土力學(xué)性質(zhì)的研究。作為土地整理工程的示范地區(qū)，國家對重慶市每年都會有較大規(guī)模的農(nóng)業(yè)工程建設(shè)投資。而在這些土地整理工程

2、、農(nóng)田水利工程以及田間道路工程的設(shè)計以及施工過程中都要涉及到施工區(qū)域的土壤力學(xué)性質(zhì)的研究和測算，因此對紫色土區(qū)土壤抗剪強度的研究十分必要，這對該地區(qū)農(nóng)業(yè)工程的設(shè)計和施工具有重要的知道意義。盡管土壤抗剪強度受諸多因素的影響，但含水率和顆粒組成則是影響紫色土強度性質(zhì)的主要因素。因此本文選取遂寧組、飛仙關(guān)組和沙溪廟組三種不同地質(zhì)年代發(fā)育形成的紅棕紫泥、暗紫泥和灰棕紫泥作為研究對象，以含水率和粒徑級配作為變量，采用TSZ全自動三軸儀研究了這三種

3、土壤抗剪強度變化特征，并結(jié)合試驗結(jié)果對區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)工程設(shè)計和施工提出了建議。具體研究結(jié)果如下:
　　1.含水率對非飽和紫色土抗剪強度影響含水率對不同地質(zhì)年代發(fā)育的三種紫色土的影響情況不同。其中黏聚力(c)隨含水率的變化呈顯著差異，隨著含水率的增加紅棕紫泥和灰棕紫泥黏聚力(c)均呈現(xiàn)為先增大后減小的趨勢，紅棕紫泥的最大黏聚力(c)出現(xiàn)在含水率為11％時，灰棕紫泥的最大黏聚力(c)出現(xiàn)在含水率為13％時，而暗紫泥的黏聚力隨含水率變化過程

4、中會出現(xiàn)兩次峰值，分別為含水率11％和17％時;三種不同地質(zhì)年代發(fā)育的紫色土內(nèi)摩擦角(ψ)隨含水率的變化規(guī)律較為一致，均表現(xiàn)為隨含水率的增加逐漸變小的趨勢。
　　三種不同地質(zhì)年代發(fā)育的紫色土在同樣的預(yù)設(shè)含水率以及干密度狀態(tài)下其抗剪強度值存在明顯的差異，三種紫色土內(nèi)摩擦角數(shù)值相近，而黏聚力表現(xiàn)出較為明顯的差異，具體表現(xiàn)為灰棕紫泥的黏聚力要高于紅棕紫泥和暗紫泥，因此其抗剪切能力較強，路用性更加良好，在進行工程施工時，換填土的種類應(yīng)優(yōu)先

5、選用力學(xué)性質(zhì)較好的灰棕紫泥，而在暗紫泥分布地區(qū)由于土壤基礎(chǔ)承載力不夠穩(wěn)定，在工程施工時應(yīng)對材料進行嚴(yán)格篩選，對地基承載力要求較高的條石等材料不宜作為施工使用材料。
　　2.粒徑級配對非飽和紫色土抗剪強度影響粒徑級配對三種不同地質(zhì)年代發(fā)育的紫色土壤抗剪強度影響也不同，粒徑級配對三種紫色土抗剪強度的影響主要表現(xiàn)為對其內(nèi)摩擦角(ψ)的影響，對黏聚力(c)的影響較小。其中紅棕紫泥和灰棕紫泥抗剪強度受粒徑級配的影響均表現(xiàn)為細(xì)粒徑土壤含量越高

6、的級配土樣其黏聚力和內(nèi)摩擦角越大，抗剪切能力越強;而粒徑級配對暗紫泥抗剪強度的影響則不同于前兩者，灰棕紫泥抗剪強度最高的土樣為三種粒徑土壤均勻混合的D級配土樣，其力學(xué)性能要強于細(xì)粒含量較多的A級配土樣，其余三種級配的土樣抗剪切能力的強弱則隨著細(xì)粒徑土壤含量的大小成正比。
　　對比三種不同地質(zhì)年代發(fā)育的紫色土在不同粒徑級配下的抗剪強度參數(shù)值可以發(fā)現(xiàn)，暗紫泥的內(nèi)摩擦角(ψ)要高于同樣級配的紅棕紫泥和灰棕紫泥，而灰棕紫泥的黏聚力(c)則

7、要高于紅棕紫泥和暗紫泥。由此可知重塑后的紫色土力學(xué)性質(zhì)會由于顆粒組成的改變而受到一定程度的改變，而灰棕紫泥受影響和改變的程度最小，因此可知其力學(xué)性質(zhì)最為穩(wěn)定。
　　根據(jù)以上結(jié)論對工程設(shè)計及施工提出工程建議如下:
　　在不同紫色土區(qū)進行工程布設(shè)時應(yīng)當(dāng)采用不同的預(yù)設(shè)方案以保證工程穩(wěn)定性，并且在道路設(shè)計時進行分段設(shè)計，在受水力侵蝕嚴(yán)重的區(qū)域采用塊石和碎石加強路基承載力，在不同土壤類型區(qū)域應(yīng)當(dāng)進行不同的規(guī)劃設(shè)計，暗紫泥分布區(qū)域若要進

8、行工程施工，則不應(yīng)使用條石等對地基承載力要求較高的材料作為原材料;并且在對道路工程中路基層的加固處理時盡量使用多種粗細(xì)不同的材料混合鋪設(shè)以加強基礎(chǔ)承載能力。
　　綜上所述，影響土壤抗剪強度的因素很多，并且同樣的因素對不同土壤的抗剪強度也有著不同的影響，本文僅選取了目前研究較為廣泛的含水率和粒徑級配兩種因素進行研究，確定了其對不同類型紫色土抗剪強度的影響情況。而影響土壤抗剪強度的因素很多，例如植物根系的符合作用、擊實功的大小以及長期