非饱和黄土强度参数的试验研究.pdf

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1、ＪｏｕｒｎａｌｏｆＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇＧｅｏｌｏｇｙ工程地质学报１００４－９６６５／２０１５／２３（２）０２５２０８ＤＯＩ：１０．１３５４４／ｊ．ｃｎｋｉ．ｊｅｇ．２０１５．０２．００９非饱和黄土强度参数的试验研究邢鲜丽李同录巨昆仑付昱凯习羽（长安大学地质工程与测绘学院西安７１００５４）摘要非饱和土强度理论的研究是非饱和土力学的核心问题。目前公认的非饱和土强度理论是Ｂｉｓｈｏｐ的单变量理论和Ｆｒｅｄｌｕｎｄ的双变量理论，二者都引入了基质吸力这一应力参数，只是前者将其归到有效应力中，后者作为独立变量。要得到这两个公式中相关参数需利用控制基质吸力的非饱和土三轴仪或直剪仪测

2、定，控制基质吸力是通过同步增加气压和孔隙水压力保持吸力不变实现的，即所谓的轴平移技术，该项技术一直面临测试周期长的困难和合理性的质疑。鉴于此，本文采用不同含水率的常规三轴ＣＵ试验，测定了有效稳态强度参数，得出了吸应力和体积含水率的关系曲线，非饱和强度直接用吸应力函数表达，该强度公式回避了测定基质吸力的问题，便于在工程实际中推广。为了进一步和Ｂｉｓｈｏｐ及Ｆｒｅｄｌｕｎｄ的强度公式进行对比，又用张力计测定了同一试样的水土特征曲线，获得了其强度参数。理论上，这３种强度理论对机理的解释不同，但在数学上可以互相转化。从工程应用的角度，基于吸应力的抗剪强度更便于工程应用。关键词非饱和土

3、水土特征曲线基质吸力吸应力吸应力特征曲线中图分类号：Ｐ６４２文献标识码：ＡＲＥＳＥＡＲＣＨＯＮＴＨＥＳＴＲＥＮＧＴＨＰＡＲＡＭＥＴＥＲＳＯＦＵＮＳＡＴＵＲＡＴＥＤＬＯＥＳＳＸＩＮＧＸｉａｎｌｉＬＩＴｏｎｇｌｕＪＵＫｕｎｌｕｎＦＵＹｕｋａｉＸＩＹｕ（ＳｃｈｏｏｌｏｆＧｅｏｌｏｇｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＧｅｏｍａｔｉｃｓ，Ｃｈａｎｇ′ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｘｉ′ａｎ７１００５４）ＡｂｓｔｒａｃｔＴｈｅｓｔｕｄｙｏｎｓｔｒｅｎｇｔｈｔｈｅｏｒｙｏｆｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄｓｏｉｌｉｓｔｈｅｃｏｒｅｏｆｔｈｅｒｅｓｅａｒｃｈｉｎｔｈｅｆｉｅｌｄｏｆｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ

4、ｓｏｉｌｍｅｃｈａｎｉｃｓ．Ｉｎｔｈｅｅａｒｌｙｔｉｍｅ，ＢｉｓｈｏｐｓｕｎｉｖａｒｉａｔｅｓｔｒｅｎｇｔｈｔｈｅｏｒｙａｎｄＦｒｅｄｌｕｎｄｓｂｉｖａｒｉａｔｅｓｔｒｅｎｇｔｈｔｈｅｏｒｙａｒｅｔｈｅｍｏｓｔｃｌａｓｓｉｃａｌｓｔｒｅｎｇｔｈｔｈｅｏｒｉｅｓｆｏｒｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄｓｏｉｌ．Ｂｏｔｈｉｎｔｒｏｄｕｃｅｔｈｅｍａｔｒｉｃｓｕｃｔｉｏｎａｓｓｔｒｅｓｓｐａｒａｍｅｔｅｒ．Ｈｏｗｅｖｅｒ，ｉｔａｔｔｒｉｂｕｔｅｓｔｏｅｆｆｅｃｔｉｖｅｓｔｒｅｓｓｉｎｔｈｅｆｏｒｍｅｒａｎｄｉｔｉｓａｎｉｎｄｅｐｅｎｄｅｎｔｖａｒｉａｂｌｅｉｎｔｈｅｌａｔｔｅｒ．Ｍａｔｒｉ

5、ｃｓｕｃｔｉｏｎｃｏｎｔｒｏｌｌｅｄｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄｔｒｉａｘｉａｌｏｒｄｉｒｅｃｔｓｈｅａｒａｐｐａｒａｔｕｓａｒｅｎｅｅｄｅｄｉｎｏｒｄｅｒｔｏｇｅｔｔｈｅｒｅｌａｔｅｄｐａｒａｍｅｔｅｒｓｉｎｔｈｅｔｗｏｆｏｒｍｕｌａｓ．Ｔｈｅｃｏｎｔｒｏｌｌｉｎｇｏｆｍａｔｒｉｃｓｕｃｔｉｏｎｎｅｅｄｓｓｙｎｃｈｒｏｎｉｚｅｄｉｎｃｒｅａｓｅｏｆｐｏｒｅａｉｒｐｒｅｓｓｕｒｅａｎｄｐｏｒｅｗａｔｅｒｐｒｅｓｓｕｒｅｓｏａｓｔｏｋｅｅｐｔｈｅｍａｔｒｉｃｓｕｃｔｉｏｎｃｏｎｓｔａｎｔ，ｗｈｉｃｈｉｓｓｏｃａｌｌｅｄａｘｉｓｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ｈｏｗｅｖｅｒ

6、，ｐｒｏｂｌｅｍｓｓｕｃｈａｓｌｏｎｇｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｉｔｓｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙｄｏｕｂｔｓｓｔｉｌｌｅｘｉｓｔｉｎａｘｉｓｐａｒａｌｌｅｌｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎｔｅｃｈｎｉｑｕｅ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｒｉａｘｉａｌＣＵｔｅｓｔｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔｉｓｕｓｅｄｔｏｇｅｔｔｈｅｅｆｆｅｃｔｉｖｅｓｔｅａｄｙｓｔａｔｅｓｔｒｅｎｇｔｈｐａｒａｍｅｔｅｒｓ．Ｔｈｅｎｔｈｅｓｕｃｔｉｏｎｓｔｒｅｓｓｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｃｕｒｖｅｉｓｏｂｔａｉｎｅｄｏｎｔｈｅｂａｓｉｓｏｆｔｈｅｓｕｃｔｉｏｎｓｔｒｅｓｓｃｏｎ

7、ｃｅｐｔ．Ｔｈｅｓｈｅａｒｓｔｒｅｎｇｔｈｆｏｒｍｕｌａｉｓｅｘｐｒｅｓｓｅｄａｓａｆｕｎｃｔｉｏｎｏｆｓｕｃｔｉｏｎｓｔｒｅｓｓｗｈｉｃｈｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｌｙａｖｏｉｄｓｔｈｅｄｅｔｅｒｍｉｎａｔｉｏｎｏｆｍａｔｒｉｃｓｕｃｔｉｏｎ．Ｔｈｅｒｅｆｏｒｅ，ｉｔｉｓｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔｆｏｒｗｉｄｅｌｙａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｉｎｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒａｃｔｉｃｅ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏｍａｋｅａｆｕｒｔｈｅｒｃｏｍｐａｒｅｗｉｔｈｔｈｅｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ收稿日期：２０１４－０４－０１；收到修改