非飽和土有效應力公式的初步驗證.pdf

1、非飽和土是一種由固、液、氣三相組成的多相體。非飽和土廣泛地分布于實際工程中，其工程特性相對于飽和土要更為復雜，與之相關的土力學理論研究也尚不完善。在非飽和土力學中，非飽和土有效應力理論一直是非飽和土力學理論研究的一個最基礎和重要的課題。經過近半個世紀的努力，一批研究人員基于試驗數據和理論方法推導了不同類型的非飽和土有效應力公式，其中包括邵龍?zhí)督淌谔岢龅慕y(tǒng)一有效應力公式，該公式是基于連續(xù)介質力學理論推導而來的，不僅具有一定的理論基礎而且還

2、闡明了土體中有效應力所代表的物理意義，從而能夠將飽和與非飽和土的強度與變形問題有機結合起來。為了驗證該理論的適用性，本文通過大量的試驗數據從強度的角度對該公式進行了驗證。
　　本文在統(tǒng)一有效應力公式的基礎上進一步推導了針對三軸和直剪應力狀態(tài)下的有效應力公式，采用帶有數字圖像量測系統(tǒng)的三軸儀、壓力板儀法以及濾紙法對高嶺土的強度和土-水特性進行了試驗研究，整理了大量國內外已發(fā)表的試驗數據，對該理論進行了詳細的證明，得出了如下結論：

3、r>　　(1)采用連續(xù)介質力學理論所推導的非飽和土有效應力公式計算的結果與非飽和高嶺土常含水量三軸試驗結果吻合較好，該理論也同樣適用于所分析的粉質砂土、粉質粘土、弱膨脹土等典型土樣的抗剪強度計算，針對不同的制樣方法(壓實與原狀樣)、不同的強度試驗方法(控制基質吸力或含水量)、不同試驗儀器(直剪或三軸儀)、不同應力路徑(干濕循環(huán)或者不同應力狀態(tài))所得到的土樣的抗剪強度都能進行合理的預測，這些因素只是靠改變其有效應力來產生強度差異的；

4、>　　(2)由于高嶺土的進氣值較高，濾紙法能夠很好地對壓力板儀所測得的數據進行銜接和補充，增加了其基質吸力范圍。所采用的四參數 VG模型不僅對高嶺土的 SWCC試驗結果擬合地較好，而且對引用中所分析土樣的 SWCC曲線數據能夠進行很好的擬合，所得參數能很好的反映土樣的土-水特性；
　　(3)采用非飽和高嶺土常含水量三軸試驗方法較控制基質吸力的三軸試驗更加節(jié)省時間，通過數字圖像測量的方法能夠較精確地計算土樣在剪切破壞前的體變進而可以