非饱和土的有效应力与抗剪强度

万方数据;! $ $+ 为试样在饱和状态下剪坏时的平均&水在波形断面 %-% 中所占的面积在水平面上的投（F）E!% $ $+ $:;! $ $+ - ! $ $% &# *式中#(0 + (*34!， # % 及 # 2 分别为重力水和毛细#2%（&）!) * !() + 1 # & 1 # &式中故有! + !0 1 !() #% & - #2 &和与非饱和状态下的抗剪强度反求出来的：（ 中，在式 (） # 是通过三轴压缩试验测出试样在饱法不同。时所采用的参数和试验方（包括内部应力）有效应力其不同仅在于确定由吸力产生的那部分都是相同的，,!) &。因此，各种非饱和土抗剪强度理论公式本质上（ 中各力的平衡关系可得：而产生的。根据图 $ *）有 ( 和 !，但 ( 是为平衡孔隙气与毛细水的压力差和重力水作用的面积上存在吸力 & + $ $./ 另外还所由取波形断面 %-%， 于 $ $. ， 以在毛细水#（ （， ，比较式（(） C） D）可知： + &% % &% +,! ( 为与吸力有关的参数；) 为膨胀力； 为试（D）（C）验参数。式中&%! + + # ! $ $% # ,!)&%0&%! + + # ! $ $% # &%(&两者的强度表达式分别为。后（由吸力产生的抗剪强度称吸附强度）附强度理论;?# 提出的双变量强度理论和卢肇钧 提出的吸A&B78493: 提出的单变量强度理论（表达式为式（(）及）在非饱和土的抗剪强度理论中，有代表性的是测试方法非饱和土的抗剪强度理论及参数的&!# 为土块模型的面积；, + !, # 为作用于（$）。（土界面上的总应力 !, - $ 为净应力）式中# + ! + !, - $性。用它们可以说明非饱和土的强度和变形特展和完善，是对 78493: 有效应力公式的发和式强度不同。 （&）（6）原因之一就是因为内部应力的影响使土体内的抗剪，其主要裂一张纸一样使破坏区由一点而逐渐扩大）（象撕即容易发生渐近性破坏土有不同的破坏形式，进而使破坏区逐渐扩大。非饱和土一般与饱和破坏，土体往往会从这些点开始颗粒接触点不存在毛细水，很多土因为实际中的非饱和土，（ 控制，控制而受式 6）（的平均应力，但非饱和土的抗剪强度一般不受式 &）（ 是土模型断面上水和毛细水所占的面积。虽然式 &）物理意义分别为单位面积土模型中重力个换算系数，# #算成整个土块面积 # 上的平均应力， % ， 2 其实是一所以在力学计算中必须将其换于局部面积上的应力，吸力是作用和 $ 是作用于整个土块面积 # 上的应力，由于 两式有时必须分开使用。起土体压缩的原动力，表示引式（ 表示抵抗土体变形的断面力，（6）式 &）（6）#%! + ! + 1 # &4（ 可得：代入式 &）影。 由于 $(! - #2 & + 5，定义：图 （ 为作用于土块模型上的力。存在毛细水。 $ *）第 $不存在毛细水； )， 列在空气一侧的土颗粒接触点土第存在毛细水， & 列两侧均为重力水， 颗粒接触点土单元的第 ( 列两侧均为空气， 颗粒接触点块模型，（ 而成的非饱和土图 （ 为并列 & 排图 $ ）骨架屈服。 $ %）土土颗粒发生滑移，当随 !的增加而增加， ! # 时，!土颗粒若是弹性的，土骨架也不会发生滑移；多大，(55( 年学力土岩&$&3 / 3文档可自由编辑打印万方数据（,）+66 3 $(! 3 $ $ 3 $( +66$% 4条有效发展途径。是使非饱和土的研究能为实际工程服务的一效应力，究土体的性质找出合适的方法确定由吸力产生的有结合具体研避开吸力，适用的。但我们从中可得启迪：时，处于悬水非饱和形态） 从理论上讲这种方法是不（即；（指数或双曲线等）当饱和度很低某种函数拟合吸附强度与膨胀力的关系可用引起有效应力的增加，时吸力的增加一部分（即处于过渡非饱和形态）较高当所以吸附强度与膨胀力成直线关系； 饱和度增加，时，闭非饱和形态） 吸力的增加等于平均有效应力的（即处于封当饱和度很高如前所述，围有一定局限性，能为现场工程师所接受。虽然这种方法的适用范行，试样的抗剪强度反求出。膨胀力的测定方法简便易比例系数可根据非饱和试样和饱和有效应力成比例，与由吸力产生的（即膨胀力 %+ ）要施加给土体的应力为保持土体体积不变所土体发生膨胀，效应力减小，吸非饱和土浸水饱和， 力释放使有的概念非常清晰：这种方法依据本文的理论观点，的那部分有效应力012。通过测定土体膨胀力直接确定由吸力产生难的变量，（ 中，在式 #） 参数的测试避开了吸力这一测试繁! 3 $* +66 3 $( +66+66 3 $*4（+7）! 3 $ $( 3 $ +66$)（+）/ 4. 4+66 3 $(+66 3 $*4 $ 3 $($%$( 为吸力 $ 对应在最干燥水分曲线上的纵坐（+6）+66 3 $(! 3 $ $( 3 $ +66标。式中$) 4 $ 3 $ 3 $% 4的毛细水和重力水各占的饱和度：$的试样就可求得饱和度为 （对应的吸力为 $）曲线，推求出的最干燥水分曲线。有了最干燥水分土试样）（人工制备的粘轻部根据实测的脱水曲线和吸水曲线曲线用吸水曲线在空气入侵值处的切线表示。图 5 为最干燥水分吸力介于空气入侵值和水入侵值之间时，轻部提出在的水分曲线由实测的脱水曲线向下偏离，最干燥孔隙内的毛细水相连转为重力水的机会增加，大开始的吸水曲线表示。当吸力小于空气入侵值时，可用吸力从无穷最干燥水分曲线，从理论上讲，值 $# 。水突然急剧进入土孔隙时对应的吸力叫水入侵力水，毛细水转为重水会急剧地侵入土孔隙，于这个值时，当空气压力小水。土孔隙具有由内径决定的毛管力，毛细水即转为重力内相邻的弯液面都扩大至相连时，孔隙弯液面逐渐扩大，试样吸水，反地减小空气压力，相渐近线 $ 4 $ ，$ 可认为是结合水所占的饱和度。外延 $3$ 曲线得但试验中只能增至陶土板的进气值，空气压力需增至非常大，缩小。要将毛细水全部排除，弯液面逐渐毛细水排出，。再增加空气压力，状保留）（结合水仍按原颗粒接触点周围形成弯液面残留下来一部分自由水在土为空气入侵值 $& 。重力水排出后，空气开始进入土孔隙内部使重力水排出需要的吸力能进入孔隙内部，这时等于进行饱和土的固结试验。空气不体外部作用的空气压力小于水的表面张力时，当土因表面被水覆盖，得吸水曲线。土在饱和状态下，线。再逐级减小空气压力测定吸水量和体积变化即可即可得脱水曲测定体积变化和排水量，加空气压力，逐级施将饱和试样装入非饱和土试验用的三轴仪上，的水分特征曲线，它可以通过脱水和吸水曲线获得。所谓最干燥水分曲线是描述试样失去重力水状态时部大藏012 +,- 年）的概念。“最干燥水份曲线”提出了（轻估算非饱和土的抗剪强度。为了求得 . 和 / ，线）提出了用水分特征曲线（即饱和度与吸力的关系曲$%&()*（+,- 年） 的方法一致。由于吸力测试困难，本质上与确定和试样和饱和试样的抗剪强度求出的，（ 中，在式 #） #% 也是根据三轴压缩试验测定非饱，水）得到的 #$ 关系曲线也不同。是唯一的，非饱和试样获得的方法不同（脱水或吸可绘制出 #$ 关系曲线。 #$ 关系曲线不饱和度 $ ，再根据试样在破坏时的可求出不同的 ，非饱和试样，状态下剪坏时的平均净应力和吸力。对不同饱和度的!，!有效应力；! ! ! ! ! !# 分别为试样在非饱和!51-非饱和土的有效应力与抗剪强度王志玲等：第 5 期万方数据电子杂志社（光盘版）（中国学术期刊光盘国家工程研究中心）清华同方光盘股份有限公司4OP(QJRLQESKCL(0CMI7?A 教育全国中心 *II,J EEE0MDN0KCL(0CMIEEE0KCL(0CMI，（简称 7?A 工程）对我们的产品和服希望社会各界共同关心中国知识基础设施工程愿 7898 成为您科研和教学的好帮手。=(CD+E $% ?F GH服务器端：联系电话：%/%4#$32/5$2 % /%5!邮编：通信地址：北京清华大学 5!4!5 信箱张莉联系人：北京清华大学华业大厦 /% 室地址：全国免费咨询热线：5%5/%2!#7?A 电信全国中心 *II,J详情请访问：务提出宝贵的意见和建议。=(CD+E2& 25 9 $% ?F GH用户端：)% 软件环境7?A 数据库交换服务中心网站数据每日更新，光盘每半年出版一期。镜像站点通过互联网或卫星每日更新，(% 更新周期安装在本单位的计算机或局域网上使用。格式）$7898 数据库系统安装到用户单位的内部网络服务器上，（将读者在内部网上进行检索； 全文光盘方式： 7898 全文光盘 8B8#网上包库服务 = 方式）读者直接登录 7?A 数据库交换服务中心网站将进行检索； 镜像站点方式：（全国共有 /% 个）：（% 使用方式共电子技术与信息科学， 2 大专辑。教育与社会科学综合、经济政治与法律、文史哲、医药卫生、（工业技术）农业、（化学化工能源与材料）理工辑 7、（数理科学）理工辑 理工辑 分为：&% 专辑清单每年增加论文全文 $% % 册。今后，高校的收录率达 5%;。7898 按学科划分为 2 大专辑出版，“其中 $/ 工程”$% : $%/ 年的论文全文近 % % 册，7898 覆盖理工、精选收录全国近 % 家博士授予单位，社会科学各学科，医卫、农林、$% 简介国最具权威的优秀博硕士学位论文全文数据库。是我使用方式灵活等特点，每日更新、全文收录、收录质量高、文献量大、士培养单位的大力支持与协助。7898 具有覆盖学科广、7898 由中国学术期刊得到了国务院学位办与全国近 % 家博电子杂志社与清华同方光盘股份有限公司共同研制，（光盘版）总体介绍（中国优秀博硕士学位论文全文数据库!#）!&4!30会论文集，/225，$：力条件体积变化断举动- 1 .0 农业土木学向后雄二0 不饱和砂0 粘土混合土三轴应学，/2226 $% $）/%4$&0（ ：卢肇钧0 非饱和土抗剪强度的探索研究- 1 .0 中国铁道科 542$0- 1 .0 土木学会论文集，/22#，：轻部大藏0 不饱和土间隙水土块力学的举动关系&34#20响关研究- 1 .0 土木学会论文集，/22#，/$：加藤正司0 不饱和土压缩特性及间隙水分布影-&.-!.-.-$.!34&30/$/223， ：弹塑性论的解释- 1 .0 农业土木学会论文集，向后雄二0 不饱和土三轴应力条件力学的举动对-/.时，作用吸力大于空气入侵值） 非饱和土在固结和剪（即当饱和度较低因此，荷载压力无法使毛细水排出，究非饱和土力学特性的依据。从他们的试验结果看，不足以作为研，“排气排水试验”都存在严重问题，是还“不排气不排水试验”无论是的非饱和土三轴试验，我国所进行从向后-&.和轻部的试验方法看，另外，有关）对变形问题和强度问题求出的 ! 应是相同的。（可能还与土类内部应力既影响强度又影响变形时，所以剪切速度较快破坏不可能在很短的时间内发生，渐近性渐近性破坏的影响而引起的。但从理论上讲，是因为由试验求出的 ! 有时不同，问题和变形问题，对于强度土的刚性变小而引起的；内部应力消失，水，湿陷是因为非饱和土吸水后大量的毛细水转为重力多是因 ()*+, 未将两者分开而致。如浸水式的质疑，有效应力与内部应力。以往对 ()*+, 有效应力公分：应分为两种成所以吸力有两种不同的作用效果，式，献文考参下是不妥的。用含水量作参数在很多情况非饱和土的力学特性时，因试样体积变化而发生变化。所以根据三轴试验研究但饱和度会过程中含水量不发生变化，（排水条件）切在非饱和土中，非结合水有两种不同的保存形总结与讨论&$%$ 年学力土岩!#