非飽和黃土變形模量的研究

田甜++劉蘭蘭

【摘 要】在非飽和土力學中，應力理論和強度理論是非飽和土力學變形與穩定性分析理論及計算方法中的重要基礎。非飽和土力學的研究水平目前還未進入實用階段，主要原因在于吸力量測的困難。鑒于此，提出了用等效吸力代替真實吸力的試驗方法并進行了驗證。

【關鍵詞】非飽和土；等效吸力；三軸試驗；變形等效

Research on Modulus of Deformation of Unsaturated Loess

Tian Tian，Liu Lan-lan

（1.Changchun College of Architecture Changchun Jilin 130000；

2.Construction Engineering， Jilin University Changchun Jilin 130000）

【Abstract】Until now the research activities in the field of unsaturated soils have been still in the academic stage. The key point of troubles is the measurement of suction. To avoid the difficulties in the determination of soil suction，the so-called equivalent suction has been advanced recently.

【Key words】Unsaturated soils；Equivalent suction；Triaxial compression tests；Equivalence of deformation

1. 前言

（1）非飽和土力學的發展是圍繞吸力這一基本概念而開展的。 [1～3]眾所周知，吸力的量測十分困難，一組控制吸力的三軸試驗，往往需要幾個月的時間。理論是為工程實踐服務的，非飽和土的實用較為合理的實際做法應該是選擇合適的物理量以避免吸力的量測和計算的困難，達到工程服務的目的。在工程實踐中，含水率這一物理量是非常容易確定的，如鉆孔取樣，簡單的室內試驗即可確定。在非飽和土計算模型中引入含水率，雖然需要一些補充假定，建立的也是經驗公式，但非常直觀，易于接受，作為一種近似而實用的處理方法值得深入研究和進一步發展。

（2）從非飽和土理論實用化的觀點出發，本文選擇含水量（飽和度）作為物理量來研究水分對強度和變形的影響。為了既能避免吸力量測的困難，又避免不考慮吸力而對非飽

和土強

2.2 試驗方案：

根據試驗規程制成多個三軸原狀試樣，采用滴定法及水膜轉移法將制成的試樣配置成含水量為5%、10%，15%，20%、25%及通過抽氣飽和法制定充分飽和的多組三軸試樣。試驗在應變控制式常規三軸儀上進行，采用固結排水（CD）法，剪切速率0.0550mm/min ，圍壓控制為50KPa 、100KPa 、200KPa 、400KPa，試樣在各級圍壓下的破壞強度取峰值強度或應力應變曲線上15%應變所對應的強度，分別測定每一含水率下原狀試樣應力應變關系。

3.3 將曲線歸一化后應用商業軟件Origin對該曲線進行非線性擬合，得到吸力同飽和度以及圍壓的關系：

由等效吸力與圍壓及飽和度的關系曲線可以看出， 等效吸力隨著圍壓的增大逐漸減小，曲線比較平緩，說明土體的應力狀態對土體中的等效吸力有很大的影響；而原狀黃土的等效吸力與飽和度（含水量）的曲線所反映的特點為上陡下緩，說明土體含水量越低時，較小的含水量的增大，可引起土體中較大的吸力降低，土體的含水量越大時，含水量的較大增加只會引起土體較小的吸力降低。

4. 驗證

本文所提供的根據變形等效的原則確定吸力的方法，與傳統的進行非飽和土進行吸力的量測試驗相比較簡單，方便，并與試驗結果較吻合。但在低圍壓（ σ3=50KPa）時計算結果與試

在實際工程中，含水量的數值非常容易得到，鉆孔取樣后通過簡單的室內試驗便可確定。因此上式的運用是非常方便的，由土層含水量分布就可方便地確定強度，避免了吸力的直接量測和計算困難。非飽和黃土隨著飽和度的增加，其強度降低，且飽和度與呈非線性關系。這種非線性關系反映了黃土由于環境變化而表現為強度變化的特征。非飽和黃土的等效吸力強度與飽和度間非線性關系的建立，簡化了非飽和土黃土的試驗方法，便于非飽和黃土理論在工程實踐中的應用。非飽和黃土飽和度與變形模量之間確實有指數函數關系，這為非飽和土體抗剪強度的研究提供了數量上的依據，這一規律是否適用于其他土質尚待進一步研究證實。

6. 結論

（1）本文針對黃土的變形模量研究，建議了一種以變形等效為原則的等效吸力測試的新方法。

（2）本文所提供的等效吸力的測試方法只需通過兩組常規的三軸試驗就能確定。

參考文獻

[1] 沈珠江.廣義吸力非飽和土的統一變形理論[J].巖土工程學報，1996，18（2）：1～9.

[2] 沈珠江.非飽和土簡化固結理論及其應用[J].水利水運工程學報，2003（4）：1～6.

[3] 沈珠江.非飽和土力學實用化之路探索[J].巖土工程學報，2006，28（2）：256～259.endprint

【摘 要】在非飽和土力學中，應力理論和強度理論是非飽和土力學變形與穩定性分析理論及計算方法中的重要基礎。非飽和土力學的研究水平目前還未進入實用階段，主要原因在于吸力量測的困難。鑒于此，提出了用等效吸力代替真實吸力的試驗方法并進行了驗證。

【關鍵詞】非飽和土；等效吸力；三軸試驗；變形等效

Research on Modulus of Deformation of Unsaturated Loess

Tian Tian，Liu Lan-lan

（1.Changchun College of Architecture Changchun Jilin 130000；

2.Construction Engineering， Jilin University Changchun Jilin 130000）

【Abstract】Until now the research activities in the field of unsaturated soils have been still in the academic stage. The key point of troubles is the measurement of suction. To avoid the difficulties in the determination of soil suction，the so-called equivalent suction has been advanced recently.

【Key words】Unsaturated soils；Equivalent suction；Triaxial compression tests；Equivalence of deformation

1. 前言

（1）非飽和土力學的發展是圍繞吸力這一基本概念而開展的。 [1～3]眾所周知，吸力的量測十分困難，一組控制吸力的三軸試驗，往往需要幾個月的時間。理論是為工程實踐服務的，非飽和土的實用較為合理的實際做法應該是選擇合適的物理量以避免吸力的量測和計算的困難，達到工程服務的目的。在工程實踐中，含水率這一物理量是非常容易確定的，如鉆孔取樣，簡單的室內試驗即可確定。在非飽和土計算模型中引入含水率，雖然需要一些補充假定，建立的也是經驗公式，但非常直觀，易于接受，作為一種近似而實用的處理方法值得深入研究和進一步發展。

（2）從非飽和土理論實用化的觀點出發，本文選擇含水量（飽和度）作為物理量來研究水分對強度和變形的影響。為了既能避免吸力量測的困難，又避免不考慮吸力而對非飽

和土強

2.2 試驗方案：

根據試驗規程制成多個三軸原狀試樣，采用滴定法及水膜轉移法將制成的試樣配置成含水量為5%、10%，15%，20%、25%及通過抽氣飽和法制定充分飽和的多組三軸試樣。試驗在應變控制式常規三軸儀上進行，采用固結排水（CD）法，剪切速率0.0550mm/min ，圍壓控制為50KPa 、100KPa 、200KPa 、400KPa，試樣在各級圍壓下的破壞強度取峰值強度或應力應變曲線上15%應變所對應的強度，分別測定每一含水率下原狀試樣應力應變關系。

3.3 將曲線歸一化后應用商業軟件Origin對該曲線進行非線性擬合，得到吸力同飽和度以及圍壓的關系：

由等效吸力與圍壓及飽和度的關系曲線可以看出， 等效吸力隨著圍壓的增大逐漸減小，曲線比較平緩，說明土體的應力狀態對土體中的等效吸力有很大的影響；而原狀黃土的等效吸力與飽和度（含水量）的曲線所反映的特點為上陡下緩，說明土體含水量越低時，較小的含水量的增大，可引起土體中較大的吸力降低，土體的含水量越大時，含水量的較大增加只會引起土體較小的吸力降低。

4. 驗證

本文所提供的根據變形等效的原則確定吸力的方法，與傳統的進行非飽和土進行吸力的量測試驗相比較簡單，方便，并與試驗結果較吻合。但在低圍壓（ σ3=50KPa）時計算結果與試

在實際工程中，含水量的數值非常容易得到，鉆孔取樣后通過簡單的室內試驗便可確定。因此上式的運用是非常方便的，由土層含水量分布就可方便地確定強度，避免了吸力的直接量測和計算困難。非飽和黃土隨著飽和度的增加，其強度降低，且飽和度與呈非線性關系。這種非線性關系反映了黃土由于環境變化而表現為強度變化的特征。非飽和黃土的等效吸力強度與飽和度間非線性關系的建立，簡化了非飽和土黃土的試驗方法，便于非飽和黃土理論在工程實踐中的應用。非飽和黃土飽和度與變形模量之間確實有指數函數關系，這為非飽和土體抗剪強度的研究提供了數量上的依據，這一規律是否適用于其他土質尚待進一步研究證實。

6. 結論

（1）本文針對黃土的變形模量研究，建議了一種以變形等效為原則的等效吸力測試的新方法。

（2）本文所提供的等效吸力的測試方法只需通過兩組常規的三軸試驗就能確定。

參考文獻

[1] 沈珠江.廣義吸力非飽和土的統一變形理論[J].巖土工程學報，1996，18（2）：1～9.

[2] 沈珠江.非飽和土簡化固結理論及其應用[J].水利水運工程學報，2003（4）：1～6.

[3] 沈珠江.非飽和土力學實用化之路探索[J].巖土工程學報，2006，28（2）：256～259.endprint

【摘 要】在非飽和土力學中，應力理論和強度理論是非飽和土力學變形與穩定性分析理論及計算方法中的重要基礎。非飽和土力學的研究水平目前還未進入實用階段，主要原因在于吸力量測的困難。鑒于此，提出了用等效吸力代替真實吸力的試驗方法并進行了驗證。

【關鍵詞】非飽和土；等效吸力；三軸試驗；變形等效

Research on Modulus of Deformation of Unsaturated Loess

Tian Tian，Liu Lan-lan

（1.Changchun College of Architecture Changchun Jilin 130000；

2.Construction Engineering， Jilin University Changchun Jilin 130000）

【Abstract】Until now the research activities in the field of unsaturated soils have been still in the academic stage. The key point of troubles is the measurement of suction. To avoid the difficulties in the determination of soil suction，the so-called equivalent suction has been advanced recently.

【Key words】Unsaturated soils；Equivalent suction；Triaxial compression tests；Equivalence of deformation

1. 前言

（1）非飽和土力學的發展是圍繞吸力這一基本概念而開展的。 [1～3]眾所周知，吸力的量測十分困難，一組控制吸力的三軸試驗，往往需要幾個月的時間。理論是為工程實踐服務的，非飽和土的實用較為合理的實際做法應該是選擇合適的物理量以避免吸力的量測和計算的困難，達到工程服務的目的。在工程實踐中，含水率這一物理量是非常容易確定的，如鉆孔取樣，簡單的室內試驗即可確定。在非飽和土計算模型中引入含水率，雖然需要一些補充假定，建立的也是經驗公式，但非常直觀，易于接受，作為一種近似而實用的處理方法值得深入研究和進一步發展。

（2）從非飽和土理論實用化的觀點出發，本文選擇含水量（飽和度）作為物理量來研究水分對強度和變形的影響。為了既能避免吸力量測的困難，又避免不考慮吸力而對非飽

和土強

2.2 試驗方案：

根據試驗規程制成多個三軸原狀試樣，采用滴定法及水膜轉移法將制成的試樣配置成含水量為5%、10%，15%，20%、25%及通過抽氣飽和法制定充分飽和的多組三軸試樣。試驗在應變控制式常規三軸儀上進行，采用固結排水（CD）法，剪切速率0.0550mm/min ，圍壓控制為50KPa 、100KPa 、200KPa 、400KPa，試樣在各級圍壓下的破壞強度取峰值強度或應力應變曲線上15%應變所對應的強度，分別測定每一含水率下原狀試樣應力應變關系。

3.3 將曲線歸一化后應用商業軟件Origin對該曲線進行非線性擬合，得到吸力同飽和度以及圍壓的關系：

由等效吸力與圍壓及飽和度的關系曲線可以看出， 等效吸力隨著圍壓的增大逐漸減小，曲線比較平緩，說明土體的應力狀態對土體中的等效吸力有很大的影響；而原狀黃土的等效吸力與飽和度（含水量）的曲線所反映的特點為上陡下緩，說明土體含水量越低時，較小的含水量的增大，可引起土體中較大的吸力降低，土體的含水量越大時，含水量的較大增加只會引起土體較小的吸力降低。

4. 驗證

本文所提供的根據變形等效的原則確定吸力的方法，與傳統的進行非飽和土進行吸力的量測試驗相比較簡單，方便，并與試驗結果較吻合。但在低圍壓（ σ3=50KPa）時計算結果與試

在實際工程中，含水量的數值非常容易得到，鉆孔取樣后通過簡單的室內試驗便可確定。因此上式的運用是非常方便的，由土層含水量分布就可方便地確定強度，避免了吸力的直接量測和計算困難。非飽和黃土隨著飽和度的增加，其強度降低，且飽和度與呈非線性關系。這種非線性關系反映了黃土由于環境變化而表現為強度變化的特征。非飽和黃土的等效吸力強度與飽和度間非線性關系的建立，簡化了非飽和土黃土的試驗方法，便于非飽和黃土理論在工程實踐中的應用。非飽和黃土飽和度與變形模量之間確實有指數函數關系，這為非飽和土體抗剪強度的研究提供了數量上的依據，這一規律是否適用于其他土質尚待進一步研究證實。

6. 結論

（1）本文針對黃土的變形模量研究，建議了一種以變形等效為原則的等效吸力測試的新方法。

（2）本文所提供的等效吸力的測試方法只需通過兩組常規的三軸試驗就能確定。

參考文獻

[1] 沈珠江.廣義吸力非飽和土的統一變形理論[J].巖土工程學報，1996，18（2）：1～9.

[2] 沈珠江.非飽和土簡化固結理論及其應用[J].水利水運工程學報，2003（4）：1～6.

[3] 沈珠江.非飽和土力學實用化之路探索[J].巖土工程學報，2006，28（2）：256～259.endprint