非饱和压实黄土抗剪强度的研究
土力学作业非饱和土抗剪强度理论的研究进展
[10]卢肇钧等.膨胀力在非饱和土强度理论中的应用[J].岩土工程学报，1997(5)：20-27.
[11]卢肇钧等.非饱和土的抗剪强度与膨胀压力[J].岩土工程学报，1992(3)：1-8.
[12]缪林昌，殷宗泽.非饱和土的剪切强度[J].岩土力学，1999，20(3)：1-6.
[13] Rohm S A,VilarO M. Shear strength ofunsaturatedsandysoil[A]. Proc.1st Int. Conf. UnsaturatedSoils[C]. Paris: [s.n.], 1995. 189-195.
图2非饱和黄土的剪切强度曲面(引自党进谦等，1997)
Fig.2 Shear strength envelop of unsaturated loess
6从粒间吸力对非饱和土抗剪强度理论的解释
汤连生(2001)通过对非饱和土粒间吸力的研究，将作用于非饱和土颗粒上的并对颗粒间相互作用有贡献的吸力(简称粒间吸力)分为：本征结构吸力、可变结构吸力、有效基质吸力、孔隙气压力，孔隙水压力、湿吸力和牵引力五类吸力，如图3示。
2 Bishop理论及进展
Bishop依据Terzaghi饱和土的有效应力原理和实验研究给出了非饱和土的有效应力公式
（1）
在此基础上根据Mohr-Coulomb强度理论公式得到了非饱和土的抗剪强度公式
非饱和土的吸力与强度理论研究及其试验验证
非饱和土吸力与强度理论研究
1、非饱和土吸力与强度理论基 本概念及存在的问题
1、非饱和土吸力与强度理论基本概念及存在的问题
非饱和土吸力是指土壤在未达到饱和状态时，土壤颗粒之间的负压力，是土 壤水分特征曲线的重要参数之一。非饱和土强度理论主要涉及土壤的抗剪强度和 抗压强度，是指土壤在承受外部荷载时的抵抗力。当前非饱和土吸力与强度理论 的研究存在以下问题：
2、非饱和土吸力与强度理论模型
（3）结合了土壤颗粒间表面能作用和有机质含量、电解质浓度等参数，使模 型能够更全面地反映非饱和土的性质。
3、新旧模型的对比分析
3、新旧模型的对比分析
与传统的非饱和土吸力与强度理论模型相比，新模型具有以下优势：
（1）考虑的因素更加全面，提 高了模型的普适性；
（1）考虑的因素更加全面，提高了模型的普适性；
2、试验操作和数据采集方法
通过对试验数据的分析和对比，我们发现新模型在预测和描述非饱和土吸力 与强度方面具有较高的精度和可靠性。具体而言，新模型能够较好地预测不同类 型土壤在不同含水率条件下的吸力、抗剪强度和抗压强度等参数。此外，新模型 还能更好地解释土壤性质对非饱和土吸力与强度的影响机制。
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（3）引入了有机质含量、电解质浓度等重要参数，以全面反映非饱和土的物 理和化学性质对吸力和强度的影响。
2、非饱和土吸力与强度理论模型
新模型相比传统模型的优点在于：
2、非饱和土吸力与强度理论模型
（1）考虑了更多影响非饱和土吸力与强度的因素，提高了模型的普适性。
2、非饱和土吸力与强度理论模型
（2）引入了土壤水势等重要参数，更准确地描述了非饱和土壤中水分子的运 动状态及其对土壤吸力和强度的影响。
1、非饱和土吸力与强度理论基本概念及存在的问题
关于非饱和土抗剪强度几个问题的探讨
１ ４ 与 土 一水 特 征 曲线有 关 的抗 剪强 度 公 式 ．
由于非 饱 和土试 验耗 时长 、 经费高 ， 试验 设备技 术 含 量 高 、 作复 杂 ， 操 因此 ， 试 验 方 法测 量 非 饱 和土 强 用
公 式所 得 出的强 度预 测值 与试验 实测 值非 常逼近 。 ｓ Ｋ Ｖ ｎ ｐｌ 提 出 了一 个 建 立 在 土 一水 特 征 曲 ． ． ａａａｉ ｌ
线 上 的抗 剪 强度 非线性 模型 ¨ ：
日 一 日
Ｆｅｌｎ ｒｄｕ ｄ强 度 理 论 是 在 实 验 基 础 上 提 出 的 ， 非 从 饱 和本 身 的力学 特 点 出 发 ， 设 土粒 和收 缩 膜 在 非 饱 假
Ｎ Ｋ ａ ｌ和 ． ． ｈ ｂ ａ 利 用 １ ． ｈｌｉ ｉ Ｈ Ｋ ａｂｚ ４种 土 的实验 结
Ｊ ｒ ，＝ｃ ＋（ｒ 。 ｔｍ ＋ｋｕｔｍ ｏ — ）ａ ｐ ｐ￣ ｐ ａ 力 ； Ｐ为 与孔 隙分维 数有 关 的常数 。 、
（） ７
式 中， ｋ为 与 表 面 张 力 系 数 有 关 的 常数 ； 是 基 质 吸 “
公 式：ｉ ｏ Ｂｓ ｐ公 式 、 ｒｄ ｎ ｈ Ｆ ｅ ｌ ｄ公 式 、 ｕ 非线 性 抗 剪 强度 公 式 、 土 一水 特 征 曲 线 有 关 的 抗 剪 强度 公 式 等 进 行 了讨 与 论 ， 合 以往 学者 所 作 的 关 于应 力 状 态 以及 土 体 类 型 对 非 饱 和 土抗 剪 强 度 的影 响研 究 ， 出土 一水 特 征 曲 线 结 指 （ ＷＣ 是 这 些影 响 因素 的 一 个 联 通 点 ， 是 今后 非饱 和 土 体 强 度 理 论研 究 的 重 点 。 Ｓ Ｃ） 也
非饱和黏性土的抗拉强度与抗剪强度关系试验研究
摘要：通过对具有一定抗拉强度的非饱和黏性土在不同含水量状态下的重塑土样进行剪切和拉伸对比试验研究， 结果表明，非饱和黏性土的抗剪强度指标 c 和在一定范围内都随含水量的增大而减小；以三轴拉伸试验围压为大 主应力、轴向应力为小主应力所确定的各应力圆符合莫尔–库仑准则；物理性状相同的非饱和黏性土重塑土样的 抗拉强度与抗剪强度存在一定的函数关系。提出在无拉伸试验条件情况下，可通过相应物理性状的剪切试验结果 计算非饱和黏性土的抗拉强度思想。 关键词：土力学；非饱和黏土；拉伸试验；剪切试验；抗拉强度；抗剪强度 中图分类号：TU 43 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2008)增 2–3453–06
1
引
言
学性质都主要表现为具有较强的抗压强度、抗剪强 度和抗拉强度，而土作为岩石风化产物，由于完整 性、整体性遭到不同程度的破坏，力学性质上表现 为还具有一定的抗压强度、抗剪强度，但强度值已 大大降低，而抗拉强度则大部分或完全丧失。
土是地壳表层岩石风化的产物，是一种松散的 矿物颗粒或岩屑集合体。土的力学性质与原岩相比， 存在较大的差别，风化前的新鲜原岩体，从岩石的
EXPERIMENTAL STUDY ON RELATIONSHIP BETWEEN TENSILE AND SHEAR STRENGTH OF UNSATURATION CLAY EARTH MATERIAL
ZHU Chonghui，LIU Junmin，YAN Baowen，JU Juanli
(College of Water Resources and Architectural Engineering，Northwest A and F University，Yangling，Shaanxi 712100，China)
黄河大堤非饱和土抗剪强度特性试验研究
对 于式 （ ） 说 ， 然 Ｂｓｏ 三轴 压缩 试验 和 力和体积变形等 。为使孔隙水压力量测系统不发生 １来 虽 ｉ ｐ用 ｈ
吸力压缩试验证明了它的正确性 ， 但未从理论上进行 汽 化 ， 验过程 中采用 了轴平 移 技术 。 试
ｒ＝ｃ ＋（ 一“）ｇ ＋ （ ｔ 。ｔ “ 一“ ） ｇ
（） １ 试件 的配制 ： 非饱 和土抗 剪 强度 的试 样 采 自
黄河大堤开封段 ， 其岩性为粉质黏土。在试验的备制
实法 分别 配 制质量 含水 量为 ５ 、 ％ 、 ０ 、 ５ ％ ８ １％ １％和
（ ） ２ ％ 的试 件 ，试 件 为 圆柱 形 ，直 径 为 ６ １ｃ ２ ０ ．８ｍ，高
论证 。并且 ， 由于 的值受 饱 和路径 、 水和 吸水 、 脱 研 ２ ２ 非饱 和 土抗 剪强 度试验 方 法 ． 究 问题 的性 质 、 水 湿陷等 的影 响很 难测 定 ， 浸 因此 ， 该 式未 能得 到广泛 的应 用 。 态变 量概念 的逐 渐认 识而 确定 的 ， 表 达式为 其
１ ５ｃ 。 ２． ｍ
Ｆｅｌｎ ｒｄｕｄ公 式是 随着 人 们 对 非 饱 和 土 双 应 力 状 过程 控制 中 ， 密度 为 １５ ｇ ｃ 用 分 ３ 均 匀压 干 ． ｌ／ ｍ ， 层
显 然 ， 非饱 和 土的力 学特 性采 用双 应力 变量 比 对
较合理 ，因为应力状态变量不仅需要能描述应力状 （） ２ 试验过程 ： 首先 ， 使陶土板饱和 ， 在不装试样 态 ， 要 能表 达土 的力学 特性 。而 力学 特性 又与 土 情况 下 ，关 闭排 水 阀 ，打开进 水 阀 ， 压力 室充 水排 而且 给
黄土状压实填土压缩和强度特性研究
黄土状压实填土压缩和强度特性研究摘要：基于非饱和土力学理论，并考虑黄土结构性的影响，本文通过三轴剪切试验取得了原状黄土的压缩性随含水量的增加而增加的结论，确定了土体割线模量与含水量之间的定量关系。
关键词：非饱和土湿陷性黄土三轴剪切试验建筑结构基础设计过程中，由于工程地质条件的多样性，地基土抗剪强度的不同，常常需要对地基持力层或主要受力层进行处理，常用的方法有换填垫层法；另外，在山区地基或者丘陵地带，由于地形地貌的原因，建设场地起伏较大，这时，也需要对地基进行处理，常用的方法有压实填土法。
对于这两种方法，在填料选择和施工技术等方面类似，工程人员在设计时对一些参数的选取存在混淆，本文着重从适用范围、质量控制、填土厚度、承载力修正等四个方面分析了两者的区别。
1、影响路基压实的因素1.1含水量对压实的影响由土的三相分析中可知，土中含水量的变化，较大程度上影响土的性质的改变，对所能达到的密实度起着非常重要的作用，随着含水量的增加，土所处的状态发生变化，即可由半固态→硬塑态→较塑态→液态的过程转变，不同状态的土对外力的抵抗能力是不同的，处在半固体状态的土，含水量小，可塑性很小，压实困难，遇水则强度急剧下降，作为路基填土硬塑状态的土基容易通过压实获得最佳密实度和较好的水稳定性；处于较塑状态的土，由于含水量偏高，土基难以压密，在碾压过程中可能会产生弹簧现象，变形较大。
当含水量达到最佳含水量时，可以达到最大干密度。
1.2土质对压实的影响就填筑路堤而言，最适宜的是砂砾土、砂土及砂性土，这些土容易压实，有足够的稳定性和水稳定性，最难压实的土是黏土，黏土的特点是液限大，最佳含水量比其他土类大，而最大干密度较小，但经压实的黏土仍具有良好的不透水性。
土粒愈细最佳含水量的绝对值愈高，最大密度的绝对值则较低。
砂砾土的颗粒较粗，呈松散状态，水分易散失。
因此，含水量对砂土没有多大实际意义。
1.3压实功能对压实的影响所谓压实功能即压实土壤所消耗能力之大小。
非饱和重塑黄土强度特性的试验研究的开题报告
非饱和重塑黄土强度特性的试验研究的开题报告题目：非饱和重塑黄土强度特性的试验研究一、研究背景和意义黄土地区是我国重要的构造地质单元，主要由黄土、砂岩、泥岩等岩石组成。
非饱和状态是黄土地区典型的地下水特征，同时也是黄土在工程中最常见的状态。
因此，研究非饱和重塑黄土的力学性质具有重要的理论意义和实际应用价值。
当前，国内外学者已开展了大量研究工作，但由于实验条件和实验方法的限制，许多研究结果存在争议，而且缺乏系统性分析和比较。
因此，本研究将探讨非饱和状态对重塑黄土力学特性的影响，以期提高对黄土工程的认识和应用。
二、研究内容和方法本研究将从以下两个方面进行探讨：1.非饱和重塑黄土强度特性采用三轴试验仪进行试验，测试非饱和状态下黄土的抗剪强度、压缩模量、剪切模量等力学参数，并分析非饱和状态对黄土力学特性的影响规律。
2.室内模拟非饱和状态下黄土的工程特性通过室内模拟试验，模拟钻孔与灌注桩施工过程中非饱和状态下黄土的工程特性，包括孔壁稳定性、土体稳定性、孔隙水压力变化等，以深入了解塑性黄土在非饱和状态下的力学行为规律。
三、预期结果本研究将获得如下预期结果：1.掌握非饱和状态对重塑黄土的力学特性的影响规律；2.分析非饱和状态对黄土抗剪强度的影响；3.分析非饱和状态下黄土的压缩、剪切模量等力学参数的变化规律；4.模拟钻孔与灌注桩施工过程中非饱和状态下黄土的力学行为规律，以提高黄土工程的设计水平。
四、研究计划和进度安排本研究的计划和进度安排如下：1.综述分析研究前期，对黄土地区非饱和状态和力学行为的研究进展进行综述分析，包括非饱和状态的定义、黄土力学行为的基本原理等。
2.试验设计根据前期综述分析，设计三轴试验方案，测试非饱和状态下黄土的强度特性，并设计室内模拟试验方案，模拟钻孔与灌注桩施工过程中的非饱和状态。
3.试验实施按照设计方案进行三轴试验和室内模拟试验，收集试验数据。
4.试验结果分析对试验数据进行统计分析，并分析非饱和状态对黄土力学特性的影响。
非饱和黄土的强度特征及其边坡稳定性分析的开题报告
非饱和黄土的强度特征及其边坡稳定性分析的开题报告
1. 研究背景
非饱和黄土是一种重要的地质工程材料，广泛应用于各种土木工程中，如基础、边坡、道路等。
然而，由于其含水量变化对强度特征和稳定性的影响很大，因此如何准确地评估非饱和黄土的强度特征和边坡稳定性成为了一个基础而重要的问题。
2. 研究目的
本研究旨在探究非饱和黄土的强度特征，如摩擦角、剪切强度、压缩模量等，并根据这些特征对边坡稳定性进行分析和评估，为实际工程中的土木工程师提供参考和指导。
3. 研究内容
（1）研究非饱和黄土的水分状态对其强度特征的影响，包括干燥状态、饱和状态、非饱和状态下的摩擦角、剪切强度、抗压强度等指标的变化规律。
（2）探究非饱和黄土的压缩性质，如压缩模量、压缩指数等指标的变化规律。
（3）分析非饱和黄土边坡的稳定性，并建立稳定性分析模型，考虑场地的实际情况，如边坡高度、坡面坡度、土体倾角、降雨和地震等外部因素对边坡稳定性的影响。
4. 研究方法
（1）室内试验，通过常规试验、直剪试验、压缩试验等方法研究非饱和黄土的强度特征和压缩性质。
（2）采用有限元软件进行数值分析，建立非饱和黄土边坡稳定性分析模型，并考虑实际场地情况，进行模拟分析。
5. 研究意义
（1）深入探究非饱和黄土的强度特征和压缩性质，为工程设计和施工提供基础数据和准确的参数。
（2）建立非饱和黄土边坡稳定性分析模型，为土木工程师提供可靠的风险评估和边坡设计依据。
（3）对工程实际应用具有重要的参考和指导价值。
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非饱和压实黄土抗剪强度的研究
非饱和黄土分布广泛,建筑物回填地基以及黄土路基、坝基等,这些工程用到的土都为非饱和压实黄土。
土水特征曲线是研究非饱和土强度特性的重要内容。
对于压实土,压实功和压实含水率对土的物理力学特性影响很大。
相对于压实功,压实含水率的影响更为显著。
不同起始含水率压实的土样尽管矿物成分相同,但常被看作不同的土。
为了探究非饱和压实黄土抗剪强度特性,本文以黑方台黄土为研究对象,采用标准击
实法获得击实曲线,确定最优含水率(17.0%),选取低于最优(8.0%)、最优(17.0%)和高于最优(19.0%)三种含水率,采用压实法制备重塑样,压实样干密度与击实曲线上各含水率对应的干密度相同,分别为1.57g/cm~3(D157)、1.71g/cm~3(O171)、1.67g/cm~3(W167),另外以低于最优含水率(8%)制备一组与原状黄土干密度
(1.35 g/cm~3)相同的压实样(D135)。
通过滤纸法测定了四种压实黄土增湿过程的土水特征曲线,并用
Fredlund&Xing的方程对实测数据点进行拟合。
结果表明:相同击实含水率的土样,即D135和D157,其土水特征曲线差异不大;而不同击实含水率的土样,即
D157,O171和W167,其土水特征曲线在过渡区(基质吸力10-3000kPa)差异较大。
具体表现为D157土样的土水特征曲线较陡,W167次之,O171最缓,这一现象同土样的微观孔隙分布密切相关。
在残余区(基质吸力大于3000kPa),基质吸力
主要与颗粒矿物成分有关。
通过常规直剪试验讨论四种土的应力应变特性。
击实含水率8%土样,即D135、D157,均为集粒结构,微观结构相似,土体的初始孔隙比显著影响其应力应变特性,较大孔隙比的土样D135剪切过程中易发生剪缩,表现为理想塑性或应变硬化特
征。
不同击实含水率的三种土样:D157、O171、W167,其微观结构差异较大,但正应力和土体含水率对土体的应力应变特征的影响相似,均表现为正应力越大,土体发生应变硬化的最小含水率越小,其中相同正应力和含水状态下,孔隙比越小的土样越易发生应变软化。
利用常规直剪试验测定四种压实黄土不同含水率下快剪强度,讨论其强度特性。
结果表明:粘聚力与含水率之间存在明显的函数关系。
内摩擦角与土样含水率的关系与其制样含水率有关,低于最优和最优含水率制备的压实样,内摩擦角几乎不随含水率的变化而改变;高于最优含水率制备的压实样,内摩擦角随含水率的升高呈现出线性降低的趋势,这同土样的扩散结构有关。
结合滤纸法和常规直快剪试验结果,建立基质吸力与快剪强度的关系。
结果显示:不同正应力下,四种非饱和压实黄土抗剪强度随基质吸力的变化特征一致,呈现出明显的阶段性,并且各阶段转折点与土水特征曲线转折点相对应。
其中,在边界效应区,基质吸力较低,快剪强度缓慢升高;进入过渡区,随着基质吸力的升高,快剪强度显著升高。
采用非饱和直剪仪测定D157试样的非饱和抗剪强度,并与常规直剪试验结果进行对比。
结果表明:两种测试方法测定的快剪强度绝对误差值在8kPa以下,相对误差在10%左右。
这说明通过常规直剪快剪与滤纸法试验相结合的方法,估计非饱和压实黄土的抗剪强度是可行的。
选取Vanapalli(1996)、Oberg&Sallfors(1997)、Khalili&Khabbaz(1998)三种抗剪强度理论模型,将模型预测值与直剪试验实测值进行对比。
分析可知,基质吸力小于200 kPa时,Vanapalli(1996)模型预测值与常规直剪试验实测值基
本一致;在全基质吸力范围内,Oberg&Sallfors(1997)模型预测值与实测值相差甚远,Khalili&Khabbaz(1998)模型预测值与实测值最为接近,后者可合理估计非饱和压实黄土的快剪强度。