基质吸力对非饱和土的影响

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1、基质吸力对非饱和土的影响基质吸力的描述基质吸力随土中含水量增加而降低，因而是不稳定的。膨胀土和黄土随温度的增加而强度显著降低，非饱和土基坑雨季容易发生事故，花岗岩残积土边坡暴雨容易发生浅层滑坡，都和基质吸力的降低有关。总之，把握好基质吸力是非饱和土研究的重要环节。不同学者对基质吸力下的定义不同，但基本上都认为。LiX.I(2003)将有效应力表示为净应力项与一个吸力相关、且能反映基质吸力剪切效应项之和。认为对非饱和土，土颗粒的一部分上作用有孔隙气压力，另一部分上作用有孔隙水压力，它们的作用一般是不平衡的、变化的，而且它的方

2、向并不与净应力的方向相一致，明确了基质吸力可引起一种剪切效应的结论。谢定义(1999)用有效球应力和有效偏应力表示的有效应力型应力状态变量明确地表明了以基质吸力反映的收缩膜张力为非静水压力型应力的这种特性。基质吸力的描述-基质吸力可以看作是土基质对水的吸持潜能基质，是指细小的土颗粒。基质吸力可以看作是土基质对水的吸持潜能。土基质吸持水分的机理十分复杂，但可概括为吸附作用和毛细作用。单纯使用毛细模型来解释和表达基质吸力具有一定的局限性，但是由于毛细作用的机理比较清楚，数学处理也比较便利，所以在非饱和土力学的定量研究中常常还是

3、将基质吸力作用等同于毛细效应。基质吸力的描述-土基质对水的吸持潜能与土体的含水率有关土基质对水的吸持潜能与土体的含水率有关。由于饱和土体所有孔隙都已经被水占据，因此没有吸水的能力了，所以，我们认为饱和土的基质吸力等于0。而非饱和土的孔隙并没有被全部占据，所以具有吸水的潜能，基质吸力大于0。基质吸力的描述-基质吸力的大小主要是针对弯液面处的压力差而言的基质吸力的大小主要是针对弯液面处的压力差而言的。弯液面又称水-气界面，收缩膜（非饱和土研究中的第四相）。与大气接触的水平面处的水压为0。而与大气接触的弯液面的水压相对气压是负值

4、。这说明弯液面处存在压力差。基质吸力的描述-基质吸力的大小主要是针对弯液面处的压力差而言的任意区域表面张力合力=0p内=p外平面p外p内凹液面受到指向液体外部的合力pp内

5、力与土的含水率有关，它与含水率之间的关系曲线称为土水特征曲线。由图可见，同一土体随着含水率的降低，基质吸力升高。同一土体基质吸力随含水率变化还与脱水、吸水过程相关。不同土体在同一含水率下的基质吸力大小不相等.基质吸力的描述-基质吸力的大小基质吸力的大小，一般不采用去计算，而是通过室内测量或者现场测量去量测，测定的方法一般有张力计法，滤纸法，热电阻法，压力陶瓷板法，这里不做说明。值得一提的是，低饱和度时，负孔隙水压力可达到很高的负值，约为7000kpa，由此也可见基质吸力对土的应力状态有着重大的影响。基质吸力的描述-总结综合

6、考虑以上几点，可以看出，基质吸力的本质可以看成是由于水液面存在表面张力而发生的毛细效应。基质吸力的大小始终考虑的是水气界面的效应。土体含水率降低时，孔隙中气体增多，毛细管增多，毛细效应增强，基质吸力增大。基质吸力的增大导致水平应力的减小。土体最终在干湿循环，水分蒸发下产生裂隙。基质吸力对非饱和土抗剪强度的影响Bishop提出了最早的非饱和土有效应力强度公式，吸力项对抗剪强度的影响可表示为式中：为吸力对抗剪强度的贡献，为孔隙气压力，为孔隙水压力，系数为有效应力系数，它的物理意义是单位面积上水压力作用面积，其数值取决于土的类别

7、、饱和度、干湿循环以及加载和吸力的路径，对于饱和土=1，干土=0，通常情况下基质吸力对非饱和土抗剪强度的影响Frealund等提出了两个独立变量，即净正应力和基质吸力来定义非饱和土抗剪强度。吸力对抗剪强度的贡献可以表达为式中为非饱和土剪切强度；为相对于基质吸力的剪切摩擦角，为破坏面的基质吸力。基质吸力对非饱和土抗剪强度的影响近年来，关于吸力对抗剪强度的贡献，沈珠江认为双曲线公式可能更实用：在第一届非饱和土国际会议上，许多学者建议了非饱和土抗剪强度的非线性表达式，Rohn和Vilar认为抗剪强度与吸力之间可能存在双曲线关系。

8、缪林昌等也给出了双曲线公式。基质吸力对非饱和土抗剪强度的影响Fredlund提出非饱和土剪切强度能够利用饱和土剪切强度参数和土水特征曲线计算出来，即从吸力作用面积随饱和度减少而减少的理论出发，建议了下列非线性强度公式余饱和度。式中：是吸力s是饱和度，Sr为残余饱和度。饱和度可用土水特征曲线拟合公式计算。