红土的强度掺砂效果

掺砂对红土强度的影响以掺砂效果系数来衡量，红土的强度掺砂效果系数指的是掺砂前后红土强度的变化与掺砂前红土的强度之比。包括无侧限抗压强度掺砂效果系数Rqu、抗剪强度掺砂效果系数Rτf以及黏聚力掺砂效果系数Rc和内摩擦角掺砂效果系数Rφ。

1.红土无侧限抗压强度和抗剪强度的掺砂效果

图5－9给出了掺砂红土的无侧限抗压强度和抗剪强度的掺砂效果系数随掺砂比例的变化关系。

图5－9　掺砂红土无侧限抗压强度和抗剪强度的掺砂效果系数随掺砂比例的变化关系

图5－9表明：

（1）图（a）、（b）中曲线总体位于坐标轴的上方，掺砂红土无侧限抗压强度和抗剪强度的掺砂效果系数为正。随掺砂比例的增大，掺砂红土无侧限抗压强度的掺砂效果系数和抗剪强度的掺砂效果系数存在极大值，对应掺砂比例在20%左右。掺砂红土无侧限抗压强度掺砂效果系数的极大值为57.9%，抗剪强度掺砂效果系数的极大值为15.8%。说明掺砂对红土无侧限抗压强度的掺砂效果明显好于对抗剪强度的掺砂效果；掺砂对红土强度的加固效果存在一个适宜的掺砂比例，在这一掺砂比例下，掺砂红土的无侧限抗压强度和抗剪强度的加固效果最好。

（2）随掺砂比例的进一步增加，红土的强度掺砂效果系数显著减小，当掺砂比例达到40%时，红土无侧限抗压强度的掺砂效果系数为负，达到－7.7%，而抗剪强度的掺砂效果系数减小到6.0%。说明掺砂越多，红土的强度掺砂效果系数越小，掺砂对红土无侧限抗压强度和抗剪强度的加固效果越差。

（3）红土无侧限抗压强度的掺砂效果系数在－7.7%～57.9%之间变化，抗剪强度的掺砂效果系数在0.7%～15.8%之间变化，表明掺砂对红土无侧限抗压强度的影响大于对抗剪强度的影响。

2.红土抗剪强度指标的掺砂效果

图5－10给出了掺砂红土抗剪强度指标的掺砂效果系数随掺砂比例的变化关系。

图5－10表明：

（1）图（a）中曲线位于坐标轴下方，呈降低趋势；图（b）中曲线位于坐标轴上方，呈先增大后下降趋势，存在极大值。掺砂对红土黏聚力的掺砂效果系数为负，对内摩擦角的掺砂效果系数为正，说明砂的掺入，减小了掺砂红土的黏聚力，增大了内摩擦角。

图5－10　掺砂红土抗剪强度指标的掺砂效果系数随掺砂比例的变化关系

（2）随掺砂比例的增大，掺砂对红土黏聚力的掺砂效果系数逐渐减小，内摩擦角的掺砂效果系数逐渐增大。当掺砂比例按10%，20%，30%，40%增大时，掺砂对红土黏聚力的掺砂效果系数按－28.3%，－39.2%，－74.6%，－78.9%的趋势减小，内摩擦角的掺砂效果系数按9.2%，29.3%，33.5%，29.7%的趋势增大。掺砂比例达到30%左右时，内摩擦角增长到33.5%；掺砂比例达到40%时，内摩擦角反而减小了3.8%。说明红土掺砂极大地削弱了红土颗粒之间的联结能力，显著增强了红土颗粒之间的内摩擦能力。实际应用掺砂红土时，应根据工程性能的要求寻求黏聚力和内摩擦角之间合理的掺砂比例。