非飽和紫色土抗剪強(qiáng)度影響因素研究.pdf

1、土的抗剪強(qiáng)度是工程設(shè)計(jì)中重要的依據(jù)指標(biāo)，同時(shí)也是土壤精準(zhǔn)耕作，大型農(nóng)業(yè)器具設(shè)計(jì)的一個(gè)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(lái)了新的契機(jī)。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(huì)表現(xiàn)出與其它類型土壤有著較為明顯的差別，不能簡(jiǎn)單的用其它類型土壤的研究結(jié)果來(lái)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(guó)家對(duì)重慶市每年都會(huì)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(jì)以及施工過(guò)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(cè)算，因此對(duì)紫色土區(qū)土壤抗剪強(qiáng)度的研究十分必要，這對(duì)該地區(qū)農(nóng)業(yè)工程的設(shè)計(jì)和施工具有重要的知道意義。盡管土壤抗剪強(qiáng)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(qiáng)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(duì)象，以含水率和粒徑級(jí)配作為變量，采用TSZ全自動(dòng)三軸儀研究了這三種

3、土壤抗剪強(qiáng)度變化特征，并結(jié)合試驗(yàn)結(jié)果對(duì)區(qū)域內(nèi)農(nóng)業(yè)工程設(shè)計(jì)和施工提出了建議。具體研究結(jié)果如下:
　　1.含水率對(duì)非飽和紫色土抗剪強(qiáng)度影響含水率對(duì)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(shì)，紅棕紫泥的最大黏聚力(c)出現(xiàn)在含水率為11％時(shí)，灰棕紫泥的最大黏聚力(c)出現(xiàn)在含水率為13％時(shí)，而暗紫泥的黏聚力隨含水率變化過(guò)程

4、中會(huì)出現(xiàn)兩次峰值，分別為含水率11％和17％時(shí);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(shì)。
　　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(qiáng)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(qiáng)，路用性更加良好，在進(jìn)行工程施工時(shí)，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(shí)應(yīng)對(duì)材料進(jìn)行嚴(yán)格篩選，對(duì)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(jí)配對(duì)非飽和紫色土抗剪強(qiáng)度影響粒徑級(jí)配對(duì)三種不同地質(zhì)年代發(fā)育的紫色土壤抗剪強(qiáng)度影響也不同，粒徑級(jí)配對(duì)三種紫色土抗剪強(qiáng)度的影響主要表現(xiàn)為對(duì)其內(nèi)摩擦角(ψ)的影響，對(duì)黏聚力(c)的影響較小。其中紅棕紫泥和灰棕紫泥抗剪強(qiáng)度受粒徑級(jí)配的影響均表現(xiàn)為細(xì)粒徑土壤含量越高

6、的級(jí)配土樣其黏聚力和內(nèi)摩擦角越大，抗剪切能力越強(qiáng);而粒徑級(jí)配對(duì)暗紫泥抗剪強(qiáng)度的影響則不同于前兩者，灰棕紫泥抗剪強(qiáng)度最高的土樣為三種粒徑土壤均勻混合的D級(jí)配土樣，其力學(xué)性能要強(qiáng)于細(xì)粒含量較多的A級(jí)配土樣，其余三種級(jí)配的土樣抗剪切能力的強(qiáng)弱則隨著細(xì)粒徑土壤含量的大小成正比。
　　對(duì)比三種不同地質(zhì)年代發(fā)育的紫色土在不同粒徑級(jí)配下的抗剪強(qiáng)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(jí)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(huì)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(duì)工程設(shè)計(jì)及施工提出工程建議如下:
　　在不同紫色土區(qū)進(jìn)行工程布設(shè)時(shí)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(jì)時(shí)進(jìn)行分段設(shè)計(jì)，在受水力侵蝕嚴(yán)重的區(qū)域采用塊石和碎石加強(qiáng)路基承載力，在不同土壤類型區(qū)域應(yīng)當(dāng)進(jìn)行不同的規(guī)劃設(shè)計(jì)，暗紫泥分布區(qū)域若要進(jìn)

8、行工程施工，則不應(yīng)使用條石等對(duì)地基承載力要求較高的材料作為原材料;并且在對(duì)道路工程中路基層的加固處理時(shí)盡量使用多種粗細(xì)不同的材料混合鋪設(shè)以加強(qiáng)基礎(chǔ)承載能力。
　　綜上所述，影響土壤抗剪強(qiáng)度的因素很多，并且同樣的因素對(duì)不同土壤的抗剪強(qiáng)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(jí)配兩種因素進(jìn)行研究，確定了其對(duì)不同類型紫色土抗剪強(qiáng)度的影響情況。而影響土壤抗剪強(qiáng)度的因素很多，例如植物根系的符合作用、擊實(shí)功的大小以及長(zhǎng)期