非饱和土大气张力通用公式的相关变量初探.pdf

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1、建材世界2013年第34卷第3期doi：10．3963／j．issrL1674—6066．2013．03．012非饱和土大气张力通用公式的相关变量初探蒙理明(海口城建建筑质量安全鉴定中心，海口570206)摘要：结合我国规范，对非饱和土大气张力通用公式的所有相关变量进行了初步探讨，包括：绝对压强下的自由水压力和孔隙气压力；与水土分算合算法争议相关的结合水膜接触面积率和自由水通道率；饱和度系数，非饱和土力学中的计算难点。相关性变量都有计算公式。近似计算结果表明，以基质吸力为基础的非饱和土力学夸大了表面张力收缩膜的作用。关键词：非饱和土；大气张力通用公式；界限含水量InitialE】

2、

3、【plo髓ti伽ofRelev锄tVariaM姻ofG吼eralFo咖砌aofAt珈l唧h喇cTe璐i伽伽Im鞠t哪tedsoil．^倒惦Li—mi咒g(TheAppraiSalGenterforHaikouUrbanConstlllction(颡】甜ity&safety，Haikou570206，China)A恼tract：Accordillgt0the(赫esestalld{lrd，generaIf0彻ulaofatnlosphericte璐iononullsaturatedsoilhsbeenca讲edontheprelimimrydiscussion，a11therel

4、evaJltvalriabl髂．mdude：absolutepressureoffreewaterpressure觚dporeairpressure，disputedsoilpointStocalculationrelev卸twaterfilmiIlterf扯ear既rateaIldfr∞啪terch锄elrate，difficultiesofsat嗽tioncoefficientinunsaturatedsoilmecllanics．A1lrelevantvariabIeshsthecalculationfbmul乱Appro】【iIllatecalculationindica

5、tedthtbasedontheII协trixsuctionofunsaturatedsoilmechIlicswasexa圈暮eratedtheroleofd坨sul·facet目lsionofoontractionm咖bn妣Keyw删s：啷turatedS0il；generalfomulaofatmosphericte璐ion；atterberglirnits在论文“非饱和土有效应力原理的大气张力通用公式”中，作者提出非饱和土包括土粒(固相)、结合水膜(结合相)、自由水(自由液相)、孔隙气(气相)、表面张力收缩膜(液气交界相)共五相，并用绝对压强论述土力学，推出了非饱和土有效

6、应力原理的大气张力通用公式如下盯一一+B。优+(1一X)阢一dF(1)大气张力通用公式中，总应力d由4部分组成：有效应力口7；自由水应力B。睨；孔隙气应力(1一X)U；表面张力垂直分量贡献应力一盯F。大气张力通用公式中的符号如下：口为作用在土中任意面上的总应力(自重应力与附加应力)，在Z方向是计算点上面的土体中土固体颗粒、水、空气的重力以及地面荷载q和地面大气压强P。的作用所产生的应力。仃7为有效应力，作用在同一平面的土骨架上(包括结合水膜)。X—A。／A取决于土的类型及饱和度，简称饱和度系数。鼠一A，／A，非饱和土的自由水通道率。魄，计算点处绝对压强下的自由水压力，作用在同一平

7、面的自由水上，按重力水、毛细水、角部毛细水的区别有不同的计算式。U4为计算点处(绝对)孔隙气压力，作用在同一平面的孔隙气上。收稿日期：2013-03—20．作者简介：蒙理明(1955一)，教授级高工．E-mail：66229258Inlm@163．com44建材世界2013年第34卷第3期一卯一一R／A，表面张力垂直分量贡献应力。为使科学实验的方案切实可行，最终使大气张力通用公式具有可操作性、实用性，对其相关的变量进行探讨。1绝对压强下的自由水压力U=，能够实测应实测。见图1，如果P皿加为地下水位处的孔隙气(或大气)压强，P击为悬挂毛细水底部的孔隙气压强，则：重力水U：一P删+‰

8、H。(2)位标高图1天然土的自由水支持毛细水魄一P删一‰H=(3)悬挂毛细水魄一P击一底部表面张力的垂直分量贡献一‰H=(4)‰一雠为水的重力密度。角部毛细水由基质吸力(U一魄)一2T／R，得魄一U一2吖R(5)其中，T为表面张力，R为收缩膜正交两个方向的平均曲率半径。当收缩膜离角部较远时，曲率较大，孔隙气压力垂直于收缩膜大部分传递给毛细水，有L匕≈U4。2气体压强Pn、P0、匕o、P厶、乩2．1它们都与大气压强有关地球被一层很厚的大气层包围着，大气层的厚度大约在1000km以上