利用常規直剪試驗評價非飽和黃土抗剪強度*

高志傲 李 萍 肖俊杰 李同錄

(長安大學地質工程與測繪學院， 西安 710054， 中國)

0 引 言

非飽和土在自然界廣泛存在(沈細中， 2011)。土體強度劣化多是因為含水率升高引起，其根本原因在于水利邊界條件的改變，導致土中吸力(水勢)不平衡，進而驅動含水率變化。因此吸力是表達非飽和土狀態的重要應力變量。工程中遇到的黃土常位于地下水位之上，屬于非飽和土。眾多學者提出非飽和土強度理論(Bishop et al.，1963； Fredlund et al.，1978； Vanapalli et al.，1996； Xu， 2004； 馬少坤等， 2009； 鄭國鋒等， 2019)，這些理論都是在Terzaghi飽和土有效應力原理基礎上的拓展，認為非飽和土抗剪強度是吸力的函數，測量非飽和黃土吸力成為研究非飽和黃土強度的技術關鍵。通過軸平移技術對三軸、直剪設備進行改進，可以完成土樣抗剪強度與吸力的測試。軸平移技術是控制孔隙水壓力，通過透水不透氣的陶土板施加孔隙氣壓力，達到平衡狀態時所施加的氣壓和孔隙水壓之差即為吸力。由于陶土板進氣值條件的限制，測量吸力范圍有限，對較干的黃土不適用。同時利用軸平移技術測試吸力過程中，每個狀態下需要幾天甚至幾十天才能達到水-氣壓力平衡，控制吸力條件下剪切速率慢，測試時間極長，對容器的密封性能和對試驗人員的操作要求高，這些缺點極大地制約了其在工程中的應用(扈勝霞等， 2005； 申春妮等， 2010； 林濤， 2018)。

表 1 試驗土樣的基本物理指標Table 1 Basic physical indicators of test soil samples

有學者為了避免控制吸力測量抗剪強度的困難，將含水率代替吸力，提出非飽和土抗剪強度經驗公式(邊加敏等， 2010；……