1.湖南有色工程勘察研究院湖南长沙410129；2.中南大学土木工程学院湖南长沙410075;3.广东省南粤交通投资建设有限公司广东广州510199
摘要：煤系土的典型特性是土层软硬不均、层间胶结较差、结构松散、开挖后风化速度较快且遇水易软化、稳定性极差。目前国内外对煤系土的研究还比较少，在实际工程中对煤系土的利用缺乏依据。本文根据煤系土的工程特性，对不同含水率、不同压力作用下煤系土的基本物理力学性质进行了试验研究及分析，得到了含水率对煤系土的抗剪强度参数的影响规律，对工程开展具有重要的实际意义。
关键词：高速公路；煤系土；填筑利用
1项目概况
广东省仁化（湘粤界）至博罗公路项目位于广东省中北部山区，路线所经地段分布地层主要有第四系、燕山期、侏罗系、石炭系、泥盆系等，据工程地质勘察及现场调研，沿线区内发育有软土、煤系地层和花岗岩球状风化残积土边坡，煤系地层分布较广，石炭系砂岩、炭质页岩夹劣质煤有广泛出露，该地层属于煤系地层。煤系土剪切强度是土体抗剪能力的表征，也是计算路堑、路堤、土坎等斜坡稳定性以及支挡建筑物的土压力的重要参数[1-3]。本文先现场选取了一定量的土样，进行击实，分别进行了不同含水率在不同压应力作用下重塑煤系土的直剪试验，分析了不同条件下重塑煤系土的抗剪强度参数变化，研究可为项目的开展提供基础资料。
2实验方案
为测得粉状煤系土的抗剪强度指标，选用ZJ型应变控制式直剪仪进行常规直接剪切试验。粉状煤系土制样干密度为1.55g/cm3，按含水率4.5%、8.2%、12.2%、16.3%、18.1%制备试样5组，每组试样4个，压力采用100、200、300和400kPa。直剪试验土样如图1所示，试验结果如表1所示。
图1直剪试验土样
表1不同含水率时粉状煤系土的强度指标
3不同含水率下剪应力与剪位移特性
图2为不同含水率煤系土试样在100、200、300、400kPa压力下的剪应力-剪位移曲线。由试验结果可知，一方面，含水率对粉状煤系土试样的峰值强度影响明显，随着含水率的增加，峰值强度呈减小的趋势；另一方面，压力在100kPa和200kPa的情况下，残余强度受含水率影响较小，破坏后的残余强度相差不大，而压力在300kPa和400kPa的情况下，含水率对残余强度有一定影响，表现为含水率越高的土体，残余强度越低。
图2不同含水率下的应力与应变关系曲线
4含水率对重塑粉状煤系土强度指标的影响
根据试验绘制黏聚力、内摩擦角与含水率的关系曲线见图3。试验结果可以看出，总体上，不同干密度的黏聚力和内摩擦角都随着含水率的增加而呈减小的趋势，而重塑粉状煤系土的含水率对黏聚力的影响很大，对内摩擦角相对较小。
图3c-w和φ-w关系曲线
5结论及建议
本文研究了含水率对不同应力作用的抗剪强度参数的影响规律，粉状煤系土抗剪强度随含水率的增加而降低较快，在实际工程中对于粉状煤系土的边坡、路基和其他有关工程应切实采取必要的防水和排水措施。
参考文献(References)：
[1]苏少青,李应顺.浅谈京珠高速公路粤境北段特殊岩土路堑边坡的防护与加固[J].广东公路交通,2001,69(3):52-54.
[2]周邦艮,褚兰晢,王爱华.广梧高速公路煤系土抗剪强度特性试验研究[J].路基工程.2009,(2):119-120.
[3]祝磊,洪宝宁.粉状煤系土的物理力学特性[J].岩土力学.2009,30(5):1317-1322.
基金项目：广东交通科技计划项目（201502008）；
通讯作者：李键（1964-），男，工程师，主要从事地质勘查与岩土咨询工作。