黏土–水泥土接触面剪切特性试验研究

摘要

黏土-水泥土接触面的剪切特性及土体运移规律是研究水泥土桩、墙等结构物承载和变形机理的关键.对黏土与不同粗糙度水泥土接触面的力学特性进行直剪试验研究,探讨黏土-水泥土接触面抗剪强度、破坏规律及变形特性.结果表明:黏土-水泥土接触面的剪切破坏强度服从摩尔-库伦强度准则,接触面摩擦角随粗糙度的增加而增大,但增长速率逐渐减缓,而接触面黏聚力与黏土黏聚力大小相当;黏土-水泥土接触面的法向应变-剪切位移曲线整体表现为剪缩型,且剪缩量随法向应力和粗糙度的增加而增大.归一化的接触面强度有效系数Es随粗糙度的增加而增大,且当粗糙度R超过1.0 mm后,Es大于1.0,说明由于"被动阻力"的存在使得黏土-水泥土接触面的抗剪强度得到提升,从而出现大于黏土自身抗剪强度的情况.不同法向应力下,各接触面的剪应力-剪切位移关系曲线均服从指数分布,据此建立了描述接触面粗糙度、剪应力、剪切位移、法向应力、摩擦角和黏聚力关系的复合指数模型,该模型对接触面剪应力-剪切位移关系曲线具有良好的拟合效果.此外,随剪切过程的持续进行,剪切破坏区逐步由剪切前方扩展至剪切后方.研究结果对揭示黏土-水泥土接触面的力学特性及水泥土桩、墙等的设计具有参考和指导意义.