在土洞地基稳定性的评价计算中，土体的黏聚力c、内摩擦角φ值是最关键的参数。土体的c、φ值指标，可以因为固结排水条件不同而表现为不同的数值。例如，同一种饱和黏性土，在固结排水和固结不排水试验中表现为不同的内摩擦角，而在不固结不排水剪切试验中内摩擦角φ=0。
为尽可能模拟工程中各种复杂的排水条件，在进行土体强度指标的c、φ值试验时，分为三种情况考虑，即三轴剪切试验的不固结不排水剪(UU)固结不排水剪(CU)及固结排水剪(CD)，与其相对应的直接剪切试验分别为快剪，固结快剪和慢剪。三轴剪切试验相对直剪试验更能模拟土体实际受力状况以及更能严格控制排水条件，因此，其结果更为可靠。而直剪试验由于存在诸多弊端正处于被淘汰的局面。
为了说明地基土体不同试验方和排水条件对c、φ值差异影响，在《桂林市西门市场主体工程》场地，采取同一粉质粘土试样进行不同排水条件下的直接剪切试验和三轴剪切试验，其对比结果如表3-6(其中c′、φ′为有效应力强度指标值)。由表3-6 可知，同一土体采用不同的试验方法和排水条件，其值相差明显，由此用理论公式计算的地基承载力也相差很大。
表3-6 桂林市西门市场主体工程粉质粘土剪切试验结果 Table3-6 Shear testing result of silty clay in Ximen market's main building in Guilin city
测试单位： 桂林工学院土木工程测试中心 测试人： 刘之葵
充分了解各种不同固结排水条件剪切的实质，正确选用合理的固结排水条件试验结果，在土洞地基稳定性的评价计算中显得尤为重要。但目前，在工程实践中，许多勘察人员有时拿不准针对具体的工程，提出合理的三轴剪切试验类型，即到底是要获得不固结不排水剪指标，还是固结不排水剪指标或固结排水剪指标，对此不是十分清楚。而有的设计人员在计算在土洞地基稳定性时，对勘察报告书中所提供的不同固结排水条件得出不同的c、φ值而感到棘手，不知如何选用。有时为保险安全起见而人为地取小值，造成浪费；或者走向另一面，酿成土洞地基地面塌陷事故。因此，弄清三种固结排水条件的本质及其在土洞地基稳定性的评价计算中的运用，实为必要。
3.3.1 c、φ值试验及其取值分析
目前，在抗剪强度c、φ值试验中存在一些缺陷，造成试验值与实际有所出入，主要有以下几方面的原因[37]：
(1)仪器设备方面，当今所采用的直接剪切仪，不能模拟土体的实际受力状态，不能严格控制排水条件，人为规定剪切破坏面，等等诸多因素，使得其试验结果偏大。但一般情况下不用直剪试验结果。即使是三轴剪切仪克服了直剪仪的诸多弊端，但它也不能像真三轴仪那样完全模拟土体的受力状况，其采用的围压σ2=σ3，而实际情况往往是σ2≠σ3，使试验结果与实际相比仍有误差；
(2)在试验过程中，基坑开挖侧壁土体的应力路径与常规三轴试验的加荷方式，受力次序相反；
(3)在试验过程中，有时忽略土样的应力历史(前期固结压力Pcm)；
(4)取样扰动，运样振动，将破坏土样的天然状态，而影响其试验结果。
而在试验结果取值方面，对工业与民用建筑而言，目前工程勘察设计人员往往直接采用工程勘察报告书中的c、φ值结果，因为其c、φ取值主要是用来计算地基土承载力，即使土体的c、φ值与实际有一些误差，除此之外，还有野外标贯试验，载荷试验，静探试验，依据室内试验的含水量W，孔隙比e，液性指数IL等查表，经验等等诸多方法综合确定。即使土体的c、φ值与实际有一些误差，对提供地基土承载力影响不大。若用来计算判断土洞地基稳定性，则必须对报告书中试验结果加以分析后才可采用，因为同一土体由于试验条件不同，其c、φ值差异较大，而c、φ值是土洞稳定性计算中非常重要系数，且对计算结果敏感。
3.3.2 不固结不排水剪
岩溶区的红粘土，有许多是呈软塑或流塑状态的软土，其孔隙比大，e=1～2，透水性弱，渗透系数K=10-6～10-8cm/s。这类软土往往是土洞发育的主要土层。对于软土地区的工程设计或稳定性评价，有的设计人员习惯采用固结不排水剪试验结果乘以0.7的系数(例如深基坑支护设计的土压力计算，在很多情况下计算得出的土压力比实际值小，结果造成基坑垮塌)。在这些软土地区的土洞评价，当诱发土洞塌陷的致塌作用力为机械振动(地震)、爆破时，其作用速度快，软土中的水来不及排出，应选用不固结不排水剪指标计算，同时应注意：
(1)软土在进行不固结不排水试验前，应在自重应力下进行预固结。这样可避免土样扰动给试验结果带来的影响，使土样尽可能恢复原来的应力状态。但目前试验人员在进行不固结不排水剪试验时，通常忽略这一点，没对试样进行预固结，使c、φ值指标偏小。
(2)采用合理的固结度。不同的固结度，其试验结果不一样，同一土样，固结度越高，强度也越大。尤其是在一些红粘土地区，由于红粘土含有较多的亲水矿物如蒙脱石、伊俐石等，在地下水或地表水作用下，易软化并形成软土，其固结度并不高，如果仍采用100%的固结度，其强度将偏大，设计偏于危险。我们知道，土层的固结度可表示为U=1-Ud/U0(Ud为当前孔隙水压力，U0为最初孔隙水压力)，如果能测得孔隙水压力Ud，就能算出土体的原始固结度。
因此，现有的《土工试验规程》有关不固结不排水剪的内容，建议增加一条：“对软土进行不固结不排水剪切试验，其试验前应对软土进行自重应力下的预固结，所采用的固结度应根据土层的原始固结程度相应确定。”
3.3.3 固结不排水剪
从理论上分析，固结不排水剪指标适用除软土以外的其他大部分土层。其道理很简单，土洞的失稳许多情况下是突发性的，速度快，土中水来不及排水，用不排水剪；另外，土体本身有一定的固结(除软土或新近堆积土外)，所以综合得出用固结不排水剪试验是符合实际的。但有以下两点必须注意：
(1)土体的渗透性：土体渗透系数相对较小时，土体的固结度不一定达到100%，如此时采用固结不排水剪指标，可适当考虑折减c、φ值。
(2)场地地下水：如果场地无地下水，或者对于粉土、粉砂等，其排水条件好，固结程度相对较高，可直接采用固结不排水剪试验结果。
3.3.4 固结排水剪
固结排水剪结果cd、φd值与固结不排水剪的有效应力c′、φ′值非常接近(理论上相等)，由于试验时间较长，成本较高，工程中一般用得不多。
桂林漓江两岸部分范围的粉土，粉、细砂层的土洞塌陷稳定性评价，均可采用固结排水剪的指标cd、φd。
综合以上分析，并结合文献[38]，桂林市岩溶区主要地基土层c、φ值剪切试验方法的选用，建议如表3-7：
表3-7 桂林市岩溶区地基土层c、φ值剪切试验的选用建议 Table3-7 Advice on the choice of c and φ values for foundation soil in shear testing in Guilin city Karst area
3.3.5 结论
(1)固结排水条件不同，土体的剪切试验指标c、φ值不同。
(2)不固结不排水剪切试验结果一般用于固结程度不高、弱透水性的软黏性土地区的土洞稳定性评价计算。在进行剪切试验前，一般应在自重压力下进行适当的预固结。
(3)固结不排水剪试验结果可用来进行除软土、砂土以外的绝大部分土层的土洞稳定性评价计算，如残积红粘土、冲洪积的粘土及粉质粘土。
(4)固结排水剪试验结果主要用于岩溶地区透水性较好的粉土、粉细沙等土层。