考虑土体级配影响的非饱和土强度理论及其应用

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1、北京交通大学博士学位论文考虑土体级配影响的非饱和土强度理论及其应用姓名：贾其军申请学位级别：博士专业：岩土工程指导教师：赵成刚20041101论文摘要工程中很多实际问题都与非饱和十的强度有关．如环境变化条件下天然土坡的稳定性，深基坑开挖时的稳定性，土体的侧向土压力，浅埋基础的承载力以及膨胀土和湿陷性七引发的地基失稳等。非饱和七是同相、液相和气相以及气液相收缩膜组成的四相复合介质，相的增加导致其物理性态、力学性质以及渗透性与饱和土相比要复杂的多。在非饱和土抗剪强度的理论研究中最具有代表性的是A．W．Bi

2、shop和D．G．Fredlund所提出的强度理论。但是，至今为止，这两种理论仍然存在很多问题，有待于深入研究。早期的学者们已经意识到，从土颗粒微观结构方面入手研究非饱和土吸力具有重要意义。目前，微观与宏观相结合已经成为研究非饱和土强度理论的一个重要途径。本文在这两方面做了一些新的尝试，试图在非饱和土强度理论的微观与宏观领域建立起一个桥梁。本文针对非饱和土强度理论这一课题进行了研究，主要成果如下；1、基于基质吸力对非饱和土有效应力以及抗剪强度具有重要影响的这一认识，在总结前人研究成果的基础上，以Fis

3、her所提的两等粒径圆球作为土颗粒间受力物理模型，推导出微观上等粒径土颗粒间基质吸力与附加有效应力的解析关系。2、将微观上等粒径土颗粒间基质吸力与附加有效应力关系的解析关系推广到不等粒径土颗粒问，进一步推导出了任意粒径土颗粒间基质吸力与附加有效应力关系的近似关系。3、利用统计概念和加权平均的方法将上述非饱和土的微观研究与宏观研究相联系。推导得出宏观上考虑士体级配影响的非饱和土抗剪强度公式。4、利用上述非饱和土的抗剪强度公式理论分析了土体级配对非饱和土抗剪强度的影响和变化规律。5、利用菲饱和土的静力三轴

4、试验仪(GDS)，进行了考虑土体级配影响的非饱和土室内三轴抗剪强度试验，验证了上述理论和分析的正确性。6、通过上述理论分析以及对试验成果的整理，提出了与十体级配相关的非饱和土抗剪强度实用性拟和公式。7、将上述提出的拟承l公式应用于北京市一在建深基坑的开挖稳定性分析中，弗对深基坑底部抗隆起稳定性进行了分析。关键词：非饱和-{：基质吸力表面张力附加有效应力吸附强度抗剪强度静力三轴试验议七体级配深基坑抗隆起稳定性ABSTRACTManyproblemsingeotechnicalengineeringare

5、relatedtightlytoshearstrengthoftheunsaturatedsoils，suchasnaturalslopessubjectedtoenvironmentalchanges，stabilityofdeepfoundationpit，lateralearthpressure，bearingcapaeityforshallowfoundations，groundmovementsinvolvingexpansivesoilsandcollapsingsoilsetc．Anun

6、saturatedsoilactuallyconsistsoffourphases；namely，solid，air,waterandthecontractileskin，itbecomemorecomplicatedineffectivestress，permeability，mechanicalpropertythanforsaturatedsoils．TherepresentativeshearstrengththeoryareproposedbyA．W．BishopandD．GFredlund

7、．Unlilnow,therearemanyproblemsneedtoberesearchintheabovetheory．Mnayyearsago，someresearchershadrealizedthatthemicromechanicalstructure(soilstructure)betweensoilparticlesisveryimportmanttostudythesuctioneffectinunsaturatedsoils．Untiltonow，combiningthemicr

8、omechanicalresearchwiththemacromeehanicalresearchhadbecameoneofimportmanttoolstostudytheshearstrengthofunsaturatedsoils．Morenewresultshavebeenachievedjnthisdissertationtobuildabridgebetweenthemicrocosmieandmacrocosmicfieldofunsat