结构物与土体之间的相互作用问题一直是土木工
程和岩土工程界研究的重要课题。土与结构物接触面 力学特性研究涉及到土力学的各方面，如挡墙与其后 土的接触、桩与桩周土的接触、锚杆或土钉与土的接 触等。由于2种材料物理力学性质差异较大，因此在 受到外部荷载作用时，2种材料的变形也不一致，这 就会在界面上产生较大的剪应力。正确地分柝接触面 上的受力变形机理和剪切破坏的发展，并进行合理的 计算，对结构的安全是必需的，也是至关重要的。
对于土与结构物的作用不少学者已做了大量的研
究工作。胡黎明⋯等利用改进的直剪仪进行了砂土与
结构物的接触面剪切试验，研究了不同接触面相对粗 糙度对接触面物理力学性质的影响，并通过数字照相 技术记录了接触面附近砂土颗粒的位移情况，分析了 土与结构物接触面剪切破坏的变形机理。试验结果表 盟，土与结构物接触面相对粗糙度存在一临界尺。光 滑接触面剪切破坏时无明显的剪应力峰值，为理想弹 塑性模式；粗糙接触面伴有应变软化和剪胀现象。殷 宗泽【21等分析了土与混凝土接触面上的剪切变形特性， 提出了刚塑性变形观点和一种有厚度的接触面单元。
张冬霁”1等在单剪试验的基础上，分析和探讨了接触
面剪切破坏和变形的机理，提出了错动位移、剪切位 移以及接触面“剪切错动带”的概念，并建立了一种 新的接触面模型。卢廷浩H1等通过改进的直剪仪进行 黏土自身以及与不同材料接触面的实验研究，得出了 土与结构接触界面的力学参数与接触材料类型及土体 含水率密切相关。当土体含水率增大时，黏土内部摩 擦角缓慢减小，而黏土与混凝土和黏土与砖接触界面 的摩擦角急剧降低，土体内部的粘聚力逐渐减小，土 与结构接触界面的粘聚力均先增大后减小，各接触类 型的接触界面抗剪强度随土体含水率的增大均呈下降 趋势。范臻辉”1等通过改进的直剪仪对不同干密度的 膨胀土与混凝土块接触面进行直剪试验，研究膨胀土 性质对接触面特性的影响，得出膨胀土与混凝土块接 触面的剪切曲线均呈加工软化型，其峰值剪应力、残 余剪应力符合Mohr．Coulomb准则，最后得出将膨胀土 与结构物接触面的剪切曲线简化为三折线曲线的结 论。苗鹏№1等基于三轴试验，研究非饱和膨胀土试样 在不同压实度、不同围压以及不同饱和度条件下的剪 切特征，试验结果表明：其它条件相同时，膨胀土土 体强度随压实度的增大而提高；在一定范围内随净围 压值的增大而提高；随饱和度逐步增加，膨胀土粘聚 力c值减小。
在土钉支护结构中，对钉一土的相互粘结强度以 及力学性能进行研究是边坡支护稳定性分析的重要组 成部分。本文通过不同含水量和压实度的湘中典型红 土与混凝土块的改进直剪试验研究，分析得出了湘中 红土与混凝土结构物接触面的力学特性。

1    改进的直剪试验

1．1试样的制备 本试验所用土样为株洲地区某住宅小区取的红粘
土，粘土取回之后先风干、碾散。土工试验得出土样
的典型参数如表l。
衰1土样物理力学参数
Table 1   The physical parameters of soil

液限  塑限土颗粒质量密度最优含水量最大干密度
，％            ，％           ，(kg•m1)      ，％           ，(kg•m’3)

为系统分析土的性质对接触面的影响，本文设计 了9种土样，分别配置了含水率为12％、17％、23．4％ 和密实度分别为80％、85％、90％的环刀试样，拌匀 密封保养l一2 d，使土样充分吸收水分后，制成直径为
61．8 mln、高为20 ITIm的环刀试样。 环刀土样的制备方法17】：
1)将碾散风干的土样过2    mm筛，充分拌匀；
2)用烘干法(温度105—110℃、时间≥8     h)量测
万方数据
土样风干含水率，计算配制一定含水量的土样所需的
加水量；
3)用喷雾器喷洒预配的加水量，然后用塑料袋袋 装搅拌均匀的土样，袋口扎紧后放置于密封保湿缸内 润湿24 h以上，以保证土样中水分均匀；
4)再次用烘干法量测配置土样实际含水率；
5)按设计的干密度计算制备土样所需的质量；
6)将称量好的土样均匀地放入内侧涂黄油环刀 内，静力均匀缓慢地压紧到所需密实度。
1．2试验用直剪仪 试验中采用四联电动直剪仪，如图l所示。
法向力
田1直剪仪
Fig．1  The direct shear apparatus
将原直剪仪下盒的透水石换成混凝土块用以模拟 桩或注浆土钉等混凝土结构物，其上顶面与下剪切盒 顶面平齐。
1．3直剪试验 混凝土试验块根据剪切盒下盒体积的大小由普通
水泥砂浆直接制作而成，表面经抹平后自然形成，经 过室内正常养护28  d取出放置于剪切下盒，对准剪切 盒上下盒，在试样上放上滤纸和透水石，将试样小心 地推入剪切盒内，移动转动装置，调整测力计等仪器 装置，进行剪切试验，本试验不考虑表面粗糙度的影 响。整个试验中，混凝土试块没有更换，但每次试验 结束都要对其表面进行清理。试验严格按照土工试验 法进行快剪，垂直压力分别为50  kPa、100 kPa、200 kPa、
400 kPa。在剪切过程中记录土与结构物接触面的剪应 力和相对剪切位移，若测力计读数有明显后退即停止 剪切；当测力计读数无明显后退时，剪切至剪切位移 为6 mm时停机，此时取剪切位移4     mm对应的剪应力 为抗剪强度17l。

2   试验结果分析

土体与混凝土剪切时所加的法向应力不同，其剪 切变形与剪应力的关系也不一样。本文仅对含水率为
12％，密实度分别为80％、85％、90％以及密实度为
80％，含水率分别为12％、17％、23．4％的2组数据进 行分析，建立以剪应力为纵坐标，剪切位移为横坐标
 
第3期                    李建华，祝方才，廖新贵       土与结构物的接触特性研究                                3(责任编辑：南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(南粤论文中心__代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网）