不同水力路径下非饱和粉质土的破坏与变形特性-马田田

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1、31卷第1期108～113页山地学报Vol.31，No.1pp108～1132013年1月JOURNALOFMOUNTAINSCIENCEJan.，2013文章编号:1008－2786－(2013)1－108－06不同水力路径下非饱和粉质土的破坏与变形特性马田田，韦昌富，魏厚振，田慧会(中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学与工程国家重点实验室，湖北武汉430071)摘要:通过压力板仪、temple仪和直剪仪对非饱和粉土经过脱湿之后和不同含水量状态分别进行抗剪强度试验研究。试验结果表明:如果采用净应力来描述，非饱和土的有效粘聚力随着含水量的增大而减小，或随着

2、基质吸力的增大而增大，但有效内摩擦角基本保持不变。当饱和度相同时，经过脱湿之后的土体有效粘聚力较大，反映出滞回效应。如果采用有效应力来描述，抗剪强度曲线则归一化为一条临界状态线，而与含水量大小和水力路径无关，从而证明了采用有效应力的合理性与有效性。在修正剑桥模型基础上，将饱和度和基质吸力作为内变量，提出屈服强度的硬化函数，建立渗流与变形耦合模型，从而可以考虑前期降雨历史对非饱和土边坡稳定性的影响。关键词:毛细滞回;抗剪强度;有效应力;土水特征曲线;渗流与变形耦合中图分类号:P642－1，TU43文献标志码:A降雨诱发滑坡及其触发的泥石流问题是地质灾度。尽管

3、具体表现形式不一样，但目前最常用的非［5－6］害的常见形式。近年来，此类自然地质现象引发的饱和土强度公式都以有效应力原理为基础。此非饱和土灾害问题频发，造成大量损失。为解决此类模型以有效粘聚力c'和有效内摩擦角'为强度关键问题，需要从机理上分析非饱和土边坡破坏问参数，并结合土水特征关系来确定非饱和土强度值。题的孕育演化机理，确定由复杂降雨过程导致的土国内外通过大量试验，得出χ与饱和度的相关性较体含水量及其抗剪强度的变化，提出可靠的非饱和大，因此将有效应力参数χ改为饱和度，使得Bishop土边坡稳定性分析方法。有效应力可以推广使用。当饱和度为1时，此时非饱

4、和土抗剪强度是分析降雨诱发滑坡问题的Bishop有效应力退化为经典的饱和土太沙基有效应一个关键参数。目前存在两种主要的非饱和土强度力，因此可以实现非饱和土到饱和土的平滑过渡。［1］［2］［7］理论，即基于双应力变量和基于有效应力变Lu＆Likos(2006)从微观力学角度解释了这类模量。基于双应力变量的抗剪强度理论将非饱和土强型的合理性，并提出吸力应力(Suctionstress)概念。度表示为双线性形式。在许多情况下，双线性形式非饱和土的抗剪强度与饱和度和基质吸力有［3］的强度公式与试验数据不一致。Gan等的研究结关。由于基质吸力较难测量，国内外的许多学

5、者采bb果表明是随吸力变化的非线性函数。由于难用饱和度来描述非饱和土的抗剪强度。Yoshimu-［8］于通过试验测量，限制了此类模型的应用。ra通过无侧限压缩试验研究含水量和基质吸力对［4］［9］为此，Vanapalli＆Fredlund(1996)引入土水粉质粘土强度的影响。徐永福考虑了基质吸力特征关系提出了一个新的非饱和土强度模型。该模和溶质吸力对强度的贡献，在分维理论的基础上提型与基于有效应力的非饱和土抗剪强度模型是等价出了强度公式。提出非饱和土的抗剪强度主要有三的，而此时的Bishop有效应力系数χ等于有效饱和部分构成:粘聚力，土体正应力产生的

6、摩擦强度，基收稿日期(Receiveddate):2012－01－08;改回日期(Accepted):2012－08－25。基金项目(Foundationitem):国家自然科学基金(10872211);中国科学院“百人计划”择优项目;中国科学院方向性项目(kzcxz－yw－150)共同资助。［JointlysupportedbytheProjectofNationalNaturalScienceFoundationofChina(10872211)，the‘100TalentsProject’ofChineseA-cademyofScience，andF

7、undsoftheChineseAcademyofSciencesforKeyTopicsinInnovationEngineering(kzcxz－yw－150)．］作者简介(Biography):马田田(1986－)，女，山东济宁人，博士研究生，主要从事非饱和土方面的研究工作。［MaTiantian(1986－)，female，Ji-ningofShandong，DoctoralStudent，majorinresearchworkofunsaturatedsoil．］第1期马田田，等:不同水力路径下非饱和粉质土的破坏与变形特性109［10］质吸力产生

8、的强度。沈珠江提出双曲线函数来所示。采用环刀压实方法制备试样，土试