非饱与土固结理论探究现状和探究思路探析

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1、非饱与土固结理论探究现状和探究思路探析　　摘要非饱和土的固结变形特性及分析方法一直是土力学的研究热点。在非饱和土固结理论研究中，Fredlund、陈正汉等通过双应力状态量或有效应力状态量，提出了具有代表性的研究成果。邵生俊等试图引入非饱和土等效固结分析方法，建立了非饱和土等效固结计算分析方法，提出了非饱和土的等效固结物理模型，为研究非饱和土固结理论提供了一种新的研究思路。关键词非饱和土固结理论；双应力状态量；有效应力状态量；等效固结物理模型；等效固结分析方法Abstract:Theconsolidationofunsaturatedsoildeformationcharacteristicsa

2、ndanalysismethodhavebeenahotresearchinsoilmechanics.Intheconsolidationofunsaturatedsoiltheorystudy,Fredlund,ChenZhenghan,throughthetwostressstateortheeffectivestressstate,therepresentativeresearchresults.ShaoShengjuntriedtointroducetheunsaturatedsoilequivalentconsolidationanalysismethod,theunsaturat

3、edsoilEquivalentConsolidationestablishedcalculation8analysismethod,proposedequivalentphysicalmodelofunsaturatedsoils,providesanewideaforthestudyofconsolidationtheoryofunsaturatedsoils.Keywordsconsolidationtheoryofunsaturatedsoils;twostressstate;effectivestress;EquivalentConsolidationPhysics-model;eq

4、uivalentconsolidationanalysismethod中图分类号：TU43文献标识码：A文章编号：作者简介梁永恒，男，1982年，硕士，从事岩土力学研究、岩土工程设计。0.引言非饱和土力学的特殊性在于因气相存在而形成的收缩膜效应，以及矿物成分与液相、气相、骨架之间复杂的电化学和物理作用。因此，非饱和土的固结理论研究不仅需要揭示土骨架、液相的本构方程以及它们之间的相互作用，而且要揭示气相的本构方程以及气相与固相和液相的相互作用。研究人员通过双应力状态量或有效应力状态量与吸力状态量建立固、液、气相之间相互作用的联系，开展了非饱和土固结理论的研究，为非饱和土固结变形分析方法的建立奠定

5、了一定的基础。1非饱和土固结理论研究现状1.1一维固结耦合公式8a.Fredlund非饱和土固结理论(双变量理论)[2]Fredlund等基于双应力变量的土骨架、液相、气相的体应变本构关系，建立了孔隙水压力消散与孔隙气压力消散的偏微分方程组，进行了基于孔隙水压力和孔隙气压力的非饱和土固结度分析研究。Fredlund的固结理论可以看作是Terzaghi固结理论的推广，能对于饱和土及干土条件建立联系，并能过渡到Terzaghi固结理论。不足在于在加荷条件下，土骨架的一维固结本构方程、液相的本构方程、气相的本构方程中确定时要求保持不变，而只改变，这一点在试验中是难以实现的。b.杨代泉的非饱和土一维固

6、结理论[2,3]对一维固结条件，由于在孔隙气体未进入完全封闭状态之前，非饱和土的固结过程主要是排气过程，而且固结过程中饱和度的变化与瞬时加荷后饱和度的变化相比可以忽略不计，故此时非饱和土的固结问题就变成孔隙气压力的消散问题。8杨代泉一维固结理论也是基于双变量理论，与Fredlund非饱和土固结理论的区别主要在于：①认为非饱和土的孔隙气体流动符合Darcy定律；②吸力状态函数代替Fredlund的孔隙水相体应变本构方程。该理论以吸力状态函数代替Fredlund的孔隙水相体应变本构方程，使求解固结方程组所必备的参数更容易由试验确定。但是，该理论所用到的土体吸力状态方程受当时理论的限制并不严密。且只

7、能求解一定范围的非饱和土固结问题（孔隙气体未进入完全封闭状态之前）；既不能涵盖整个非饱和土领域，也不能平稳过渡到饱和土,并且为求解作了过多与实际不符的假定，不能考虑固结过程中饱和度的变化。1.2二维、三维非饱和土固结分析方法a.基于有效应力状态量的分析方法陈正汉等[4,5,6]以混合物理论的场方程为基本框架，在不计热效应、气溶解和水蒸发的条件下，建立了非饱和土固结的物理数学模型。此后，把非饱和土的