非饱和土边坡的稳定性评价

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1、i!查奎望查兰塑圭笙苎苎二童—型一问题有待于进—步解决，但是非饱和十力学作为传统土力学的延伸和补充已经女Ⅱ具雏型““’⋯】，可以说非饱和土的理论体系正在逐步形成。目前，非饱和±力学的研究正在朝着三个方面继续取得迅速进展：一是建立更能准确反映实际陛状的非饱和土力学理论：二是发展更适用与测试非饱和土力学参数的仪器和试验方法(包括现场测试)；三是在工程实践中运用非饱和土力学基本原理解决i邑到的问题，以提高工程的设计与施工水平，并验证非饱和七力学理论的正确性和适肘陛。‘⋯⋯“⋯1．2．1作饱和土的相非饱和十为多相

2、混合体，一般认为1#饱和土有土粒、水和空气三相组成，而Fredlund等认为非饱和-t-．由四相组成。他们将十中的气水分界面——收缩膜作为第四相，正是由于收缩膜的存在，土中的液相和气相可以有不同的应力值。然而收缩膜通常只有几个分子层的厚度，在土中所占的相对体积很小，因此建立土的各相之间的体积——质量关系时，可将其视为液相的—部分而不会有太大的误差。另一方面收缩膜在外力作用下的性状同固相类似，考虑土的各相静力平衡条件时，可以近似将它按固相对待。这样，非饱和土在实用中可以看作是三相系⋯。1．2．2非饱和土的应

3、力理论和强度理论太沙基用有效应力来描述饱和土的应力状态为：『p，一“～～r。1p’】=l～b。一‰)r，r。p：一‰)I式中d’——有效正应力；口，、口。、口：——1，y，z方向上的总应力如果想要对土的行为进行预测，则有效应力原理就显得价值不大。因为当土饱和时，孔隙压力比较容易测量；但是当士非饱和时，水、气都占据着孔隙，饱和土的有效应力原理就不能正确的描述非饱和土的状态，所以就需要—个不同于饱和土的公式。由于太沙基有效理论的重要性，许多学者都试图将这—理论扩展到非饱和土的理论中。表中总结了一些以单应力状态

4、变量来描述{}饱和土的重要公式”。对Bishop提出的公式口‘=p一“。)十zb。一“。)，尽管被大多数人所接受，但由于采用的是单应力状态变量，容易导致这样一个结论：抗剪强度和体积变化只与饱和状态时土的有效应力有关。而且，确定Z值也有困难。在1961年，Donald通过试验数据得出z与饱和度j之间没有一个独—无二的关系””。Jennings和Burland(1962)通过一些非饱和土的行为检验了Bishop公式的有效陛。他们指出存在—个“J临界锤}和度”Ⅲ，当催溯低于世b临界值时，Bishop公墨：对大多

5、数土的体积变化和有效应力的关系未能提供满意的结果。对于砂土，临界饱和度大约是5096；在粘土中，l临界饱和度高达90％。。他们还指出Bishop公式实际E是定义了—个粒间应力，2北方交通大学硕上论文第一章绪论而这种应力并不真正控制非饱和土的行为。Jennings和Burland指出当由基厕殁力变化而引起的体变和抗剪强度的变化与士受到外界施加应力时产生的变化相同时，Bishop公式才可以有效的席用在非饱和±中。表12l单应JH煽受黾量利凿述非饱和土的重要公式公』℃作者参数意义Croney，口’——结合系数，

6、在张A作用下，剥t的抗O-’=O-∥0。Cojeman剪强度有贡献的结合点的数目B1ackd——总的正应力一’=p一“。)+z(“。一“。)13ishopZ一与土的饱和度有关的参数。(1959)Atitchison、王，——在0，1之间变化的参数盯’=盯+甲口”(1961)p‘——彳I瞒淋压力差值Jerlnlngs∥——_反映粒间接触面积的统计系数，通过∥=6+印“(1961)试验澍定．P’——贺孔隙水压力O-t=p～Uo)+z。协，+“JZ。——考虑基质吸力的有效应力的参数+以伪。+“。)Richard

7、sk—哇质吸力“966)Z，——考虑溶质吸力的有效应力的参数h。—_溶质吸力Aitchison以—_基质吸力al=a+z。p：+z。p：(1973)∥—嘲质吸力表1．2．1中其它有效应力公式中也均含有土的参数，来获得单值的有效应力变量。但试验结果表明，量测出来的土的性质同建议的有效应力之间不存在单值的关系，也就是说，建议的有效应力公式中的士睦参数对不同问题(体变或抗剪强度)、不同的应力路径、不同的土类具有不同的数值大小。而公式中土的参数很难测定。更为重要的是，理论上描述应力状态的变量应当与土的性质无关(F

8、ung，1977)[71。1977年，Fredlund和Morgenstern提出了建立在多相连续介质力学基础上的非饱和土应力分析。可以用三个应力变量中的任两个来定义非饱和土的应力状态。可能的组合是：1．(口n一“口)和(“口一“。)2．(口n一“。)和(“。一“。)3．(口n一“。)和(口。一“。)非饱和土的应力状态通常用以下形式表示：垄互奎鎏叁兰堡主堡壅『p，一“。r卜"Cxz60-■yx第一蕈绪论O一“。)0■)]非饱和