黏性土非飽和土三軸試驗研究

高洋洋

（遼寧省東煤測試分析研究院有限責任公司，遼寧 沈陽 110000）

一、試驗的目的與內容

非飽和土的分布較為廣泛，對于非飽和土進行的研究不可以只是停留在理論研究的基礎上，還要求對其給予大量的試驗和研究，當前很多的工程問題都不能夠與非飽和土抗剪強度問題相背離，特別是在邊坡穩定性上存在的問題。所以，非飽和土三軸試驗的持續完善對于日后工程設計與穩定性的預測有著不可忽視的意義。本文以黏性土作為主要的研究對象，對于原狀土樣完成飽和土和非飽和土的試驗研究。

二、非飽和土三軸試驗

（一）試驗方法與選取

與飽和土三軸的試驗對比，非飽和土三軸試驗里比較主要的一點其屬于基質吸力的控制與測量，原本的飽和土三軸儀無法對非飽和土的試驗研究給予滿足，因此要求按照非飽和土其自身的特性持續的對對飽和土三軸儀完成持續的改進并且使其能夠變得更加完善。同樣非飽和土抗剪強度指標的獲取也能夠完成直剪試驗，可是是孔隙氣壓和孔隙水壓的控制以及測量對于直剪儀也是一個不可忽視的問題。

非飽和土固結排水試驗(CD)主要分成兩種不同的試驗形式，首先，使得基質吸力保持不變，使得凈圍壓不斷提升;二，凈圍壓保持不變，慢慢的提升基質吸力。兩種方式與兩種不同的應力路徑保持對應。通過兩種應力路徑存在的差異獲得抗剪強度參數C CD和與基質吸力相關的坡角。

（二）試驗步驟

傳感器清零一飽和陶土板一安裝試驗一內壓力室參照管注水一外壓力室安裝注水一加壓檢差軟件控制階段一壓力卸載一拆外壓力室一拆內壓力室一拆試樣。但是和土一水特征曲線存在差異的是，不僅僅是需要完成吸力的平衡，還需要完成等吸力固結以及等吸力剪切等兩個基礎階段。

（三）試驗方案

運用GDS非飽和土三軸儀對于黏性土原狀土進行三軸固結的排水試驗(CD試驗)，控制的基質吸力其保持在0 kPa,和 3OkPa, 以及80 kPa與100kPa,其中還包含了150kPa與200kPa。凈圍壓則分別是100kPa和200kPa以及300kPa。

（四）試驗成果與分析

通過分析獲得非飽和土其自身的性質和抗剪強度參數對于巖土工程工程起到的作用是不容忽視的。本文通過低于土一水特征曲線進行研究非飽和土的性質和飽和度以及基質吸力自檢的關系，可是試驗比較簡單，這樣的一種情況并不會對非飽和土性質的其余因素考慮在其中。所以日后的土-水特征曲在進行試驗的過程中，能夠使用對于某一影響因素給予控制去完成所需要的研究，從而獲得不同因素情況下對于土一水特征產生影響的曲線。

當前，非飽和土其具備的抗剪強度理論并不是十分的統一。不同的非飽和土因為應力歷史和土的性質以及所處在環境等多種因素存在的差異，會產生不同的土和不同的抗剪強度相對的理論。因此像飽和土理論一樣會對不同的土設置一個完善的理論是未來研究的重點內容，其對于未來非飽和土所進行研究有著不可忽視的意義。

對非飽和土在進行研究的過程中還要求保持試驗儀器的精準和穩定，除此之外還需要對于非飽和土孔隙壓力進行測量，盡管這樣的一種測量方式存在較大難度。本文研究使用的試驗儀器自動化程度相對較高，可是因為試驗耗時相對較久，在具體工程的使用過程中無法得到有效現實，因此需要對于非飽和土的試驗儀器持續的給予改善，只有這樣才能夠使其被有效的運用在巖土工程的實踐過程中。理想的情況則是非飽和土孔隙壓力能夠被及時的監測，通過這樣的方式增加抗剪強度參數的穩定性和可靠性。

ABAQUS軟件數值模擬，其和極限平衡法相比就有著較大的優勢，可是本文使用的土坡屬于一個均質的土坡，具體工程里，土坡一般都是非均質并且會出現裂隙等，因此當前并未把這部分因素考慮在其中，因此未來的數值模擬需要盡可能的具體情況保持一致，把多種影響因素考慮在其中去完成模擬，對滑動面和穩定安全系數的確認有著不可忽視的意義。