有效內摩擦角

對具有黏性的散料體，在不同的加固壓力條件下，可得到不同的屈服曲線，因此存在一個屈服曲線簇，每條曲線的終點對應於其加固應力。

過每條曲線的終點可做一個半圓與之相切，可做出一系列這樣的半圓，然後做一曲線與每個半圓均相切，此包絡線則稱散料的有效屈服曲線（EYL）。

實驗發現，有效屈服曲線近似為一直線，而且通過原點，該直線與橫軸間的夾角稱為有效內摩擦角。該角的正切，表示處於極限應力狀態下顆粒之間的摩擦係數。夾角越小，表示散料的流動性越好。

基本介紹

• 中文名：有效內摩擦角
• 外文名：effective angle of internal friction
• 定義：有效屈服曲線與橫軸間的夾角
• 特點：夾角越小，表示散料的流動性越好
• 意義：土的有效應力強度指標之一
• 適用對象：砂土、亞粘土、粘土等

概念

有效內摩擦角是土（砂土、亞粘土、粘土等）及與之相關的地下水含量，土的粘聚力和不同壓密程度下的函式。

有效內摩擦角是散狀固體物料在穩態流動時粒子間動摩擦的一種量度，而內摩擦角是散狀固體物料在剛要流動前粒子彼此開始滑動時粒子間的摩擦角。有效內摩擦角是土的有效應力強度指標之一。

特點

在剪下實驗中，以一定大小的荷重恆定垂直施加於試樣上，對粉體試樣先經壓實處理，經一定時間後，將壓實荷重解除，此時試樣已有一定的密實強度，然後以較壓實荷重小的不同垂直作用力N進行剪下實驗，可得到一組剪應力（r）和正應力（σ），將此數據作圖得到一曲線，該曲線為粉體屈服軌跡。屈服軌跡接近一條直線，它在τ軸上的截距為C、斜率角為Ф。屈服軌跡的虛線部分表示張力T，可由粉體張力測定儀測定。

有效屈服軌跡和有效內摩擦角

若以不同的壓實荷重可得到許多條屈服軌跡，如圖《有效屈服軌跡和有效內摩擦角》所示，將這些屈服軌跡的終點連線起來為一通過（τ一σ）坐標原點的直線，該直線稱為有效屈服軌跡，其斜率角稱為有效內摩擦角。

有效內摩擦角一般隨壓實力增大而略有降低，尤其是在低壓實力下。粒度、水分、溫度都會影響有效內摩擦角值。但是，靜置壓實時間對它沒有影響，因為有效內摩擦角只是針對穩態流動而言的。動載荷下的有效內摩擦角，應根據動力試驗的結果得到，也可用靜載荷下的有效內摩擦角近似代替。

某一單元土體的有效內摩擦角的正切值，等於土體在已確定的條件下，受極限承載力作用將要發生剪下破壞時，破壞面上的最大靜摩擦力係數。對於同一土體，如果外界條件發生改變（如壓密固結度或增減土的含水量等），那么其有效內摩擦角也隨著改變。

研究與套用

①一種土的有效內摩擦角和黏聚力應該是常數。無論是採用UU、CU還是採用CD試驗，試驗結果都可獲得相同的有效內摩擦角和黏聚力值。它們不隨試驗方法而變。但實踐上一般採用CU試驗，並同時採用測孔隙水壓力方法來求有效內摩擦角和黏聚力。究其原因，是做UU三軸剪下試驗時，無淪總應力增加多少．有效應力均保持不變，也就是說無論做多少個不同圍壓的試驗，所得出的有效極限應力圓只有一個，因而確定不了有效應力強度包絡線，也就得不出有效內摩擦角和黏聚力值；而做CD三軸試驗時，因試樣中不產生孔隙水壓力，應力即為有效應力，但CD試驗費時較長，故通常不用它來求土的有效內摩擦角和黏聚力。但應指出的是，CU試驗在剪下過程中試樣因不能排水而使體積保持不變．但CD試驗在排水剪下過程中試樣的體積要發生變化，二者得出的抗剪強度參數會有一些差別。

②採用穩定劑（SR）協同水泥（PC）固化/穩定化重金屬污染土壤，以Pb、Zn浸出毒性和藥劑噸處理成本為綜合指標確定PC和SR的最優配比，並對固化土體進行無側限抗壓強度、不固結不排水三軸壓縮實驗和柔性壁滲透實驗，探討固化土體強度以及滲透特性。結果表明，最優配比為SR摻量2.5%，PC摻量8%；最優配比下固化土體中重金屬鉛鋅的浸出濃度分別降低97.5%和74.5%，均低於固體危險廢物浸出標準值。其養護28 d無側限抗壓強度達到1 080 k Pa，比未固化土體對應值高9.6倍；隨著PC摻量增加，固化體的有效黏聚力及有效內摩擦角均不斷增大，其中最優配比固化土體有效黏聚力達到216.9 k Pa，有效內摩擦角為34.8°。加入穩定劑SR使固化體滲透係數增大，但隨著PC摻量增加，滲透係數急劇降低。其中最優配比固化土體滲透係數相對未固化複合污染土體降低一個數量級至10-6cm·s，可有效增強土體的防滲阻隔能力，提高穩定化土壤的安全利用率。