膨胀土的残余强度是指以缓慢剪切速率在达到相当大剪切位移条件下的最小剪切强度值。在排水条件下，土的残余强度是岩土工程中的重要参数，它在土体工程特性评价、边坡稳定性分析与设计及老滑坡体的稳定性评价等研究中具有极其重要的意义。

膨胀土是一种易吸水膨胀软化、失水收缩开裂的特殊粘性土，其抗剪强度既是土体抵抗剪切破坏能力的表征，也是计算路堑、路堤、渠道和土坝等斜边坡稳定性以及支挡建筑物土压力的重要参数。在实际工程中，当采用峰值抗剪强度进行边坡设计和计算时，有许多发生滑动的膨胀土边坡是稳定的，而由反算得到滑动面上的平均剪应力却比它们的峰值抗剪强度小得多，这正是因为膨胀土具有峰值强度较高而残余强度较低且表现出一种典型的变动强度特性。膨胀土边坡的变形破坏演变是指边坡土体的抗剪强度由峰值向残余值强度逐渐衰减的过程。因此，在进行膨胀土边坡稳定分析时，应采用残余强度而不是峰值强度。

残余强度残余强度试验

试样制备

1.原状土试样制备。小心开启原状土样包装皮，辨别土样上、下方向，整平土样两端，切土时保持切土方向与天然层次垂直。将内壁涂有薄层凡士林的环刀（直径为6.18cm，高度为2cm）刃口朝下放在土样上；用切土刀将土样切削成稍大于环刀直径的土柱，然后将环刀垂直向下压，边压边削，至土样伸出环刀为止，削去两端余土并修平；擦净环刀外壁，称环刀、土总重（准确至0.1g），并测定含水量。每4个环刀试样为一组，同一组试样的密度差值不大于0.02g/cm³。采用抽气饱和法，用重叠式饱和器对试样进行饱和。

2.击实土试样制备。取一定量风干土样，过2mm筛，均匀加水，将其含水量调配至25%，静置2h后装入玻璃缸内密封盖紧，润湿一昼夜，按照重型击实标准击实后用推土器推出。环刀切样和饱和步骤与原状土样相同。

3.静压土试样制备。取一定量风干土样，过2mm筛，均匀加水，将其含水量调配至25%，静置2h后装入玻璃缸内盖紧，润湿一昼夜。计算（按原状土干密度）并称量压制3cm厚土饼所需土样重量，将土样倒入击实桶内，拂平土样表面，用千斤顶施压将土样压制成3cm厚的土饼，用推土器将其推出。环刀切样和饱和步骤与原状土样相同。

试样剪切

将上、下剪切盒对准，插入固定销，顺次放入饱和的透水板、滤纸，将试样推入剪切盒；再依次放上滤纸、透水板，加压盖板、筐架，并在剪切盒上包以湿棉花，防止水分蒸发；然后测试并记录应力环初始读数。对4个试样分别施加50，100，150，200kPa垂直压力，调节应力环读数至零位，拔出固定销，调节变速箱使剪切速度为0.02mm/min；启动电机，开始剪切，每隔10min测试并记录应力环读数，直到应力环读数稳定；反转电机，以0.1mm/min的速度将下剪切盒反向推至与上盒重合位置，然后进行第2次剪切；如此反复剪切至剪应力与剪切位移关系曲线基本水平时，即停止剪切，取剪切面附近土样，测定其剪后含水量。

试验结果及分析

原状土、击实土、静压土剪应力与剪切位移关系曲线分别如图1～3所示；垂直荷载与剪应力关系拟合分别如图4～6所示。

由图4～6得到原状土、击实土和静压土的抗剪强度指标c，φ值（见表1）。

试验结果表明：

1.从表1可以看出，原状土、静压土与击实土的峰值强度相差很大，而它们的残余强度很接近，通过分析比较，取静压土的残余强度值c=10.43kPa，φ=11.55°作为灰白色膨胀土残余强度的取值；

2.从图1～3可以看出，对某膨胀土进行残余强度试验时，重复剪3次就能获得基本稳定值；

3.原状土和静压土的剪应力与剪切位移曲线没有明显的应变软化现象，从峰值到残余值强度的衰减主要表现在φ值上，c值变化不大；

4.第1次剪切击实土样时其剪应力与剪切位移曲线有明显的峰值，峰值后的应力衰减较大，出现明显应变软化现象，与峰值相比，残余强度参数c，φ值分别下降了70.2%，29.9%，这是因为剪切面附近土体含水量增加和粘粒成分的重新定向排列所致；从第2次剪切开始，剪应力与剪切位移曲线不再有明显的峰值。

残余强度结论

1.环境条件变化引起边坡土体强度衰减是膨胀土边坡被破坏的主要原因，因此，当进行膨胀土边坡的稳定性计算时，应采用残余强度，用峰值强度分析边坡的稳定性是不合适的。某灰白色膨胀土的残余强度可以采用静压土的残余强度。

2.膨胀土的残余强度与它的结构和应力历史没有直接联系，而与它的物质组成和粒度成分相关，这和已有的研究结论一致。在实际工程中，对于原状土样，由于在取样、运输、保存等方面存在着不便，故可采用对重塑土样的残余强度试验得到膨胀土的残余强度。例如某灰白色膨胀土可采用其静压土的残余强度。

3.用直剪仪反复剪切试验确定粘性土的残余强度是可行的，但也有不足之处，主要体现在：水平剪切位移量有限，剪切面积不断变化导致有效法向应力不恒定，剪切盒边缘部分土粒被挤出使得土体的所受法向应力不均匀。