非飽和黏土土體吸力及其對(duì)抗剪強(qiáng)度影響試驗(yàn)

黃宇凡，榮傳新*，施 鑫，王厚良，崔林釗，孔 杰

(1.安徽理工大學(xué)土木建筑學(xué)院，淮南 232001；2.安徽建工集團(tuán)股份有限公司，蚌埠 233000)

土體吸力反映了土中水的自由能狀態(tài)，而土中水的自由能可由部分蒸汽壓表示[1]。與飽和土相比，非飽和土孔隙中空氣與水分共存，這種特殊結(jié)構(gòu)不僅在結(jié)構(gòu)的構(gòu)造上影響土體性能，同時(shí)也因孔隙毛細(xì)作用所產(chǎn)生的孔隙壓力使土體處于與外界發(fā)生水氣交換的動(dòng)態(tài)平衡狀態(tài)，土中孔隙水氣壓力差(基質(zhì)吸力)與溶液產(chǎn)生的滲透吸力均會(huì)隨飽和度改變發(fā)生巨大變化，從而使得土體的力學(xué)性能隨之改變。

經(jīng)典土力學(xué)所闡述的多為飽和土理論，而工程中所涉及的大多為非飽和土，其中飽和度在70%以上的土體的物理力學(xué)特性研究對(duì)于實(shí)際工程更具有重要意義。眾多學(xué)者在非飽和土吸力和強(qiáng)度計(jì)算模型以及試驗(yàn)測(cè)定等方面進(jìn)行了研究。Gan等[2]發(fā)現(xiàn)非飽和土的直剪試驗(yàn)所需的時(shí)間更短，指出非飽和土的滲透系數(shù)與接觸吸力有關(guān)，并通過非飽和土固結(jié)排水直剪試驗(yàn)，得出非飽和土剪切強(qiáng)度隨基質(zhì)吸力的增大而增大且呈非線性關(guān)系；Fredlund等[3]對(duì)比土水特征曲線3個(gè)階段與土體抗剪強(qiáng)度，從微觀上建立吸力模型，提出了以tanφb為變化系數(shù)的基質(zhì)吸力為主導(dǎo)的抗剪強(qiáng)度公式；翟錢等[4]通過試驗(yàn)進(jìn)一步驗(yàn)證了這一觀點(diǎn)，并總結(jié)出低吸力下砂土的抗剪強(qiáng)度隨吸力的變化規(guī)律；梁文鵬等[5]選取了4種材料參數(shù)對(duì)引入體積含水量的抗剪強(qiáng)度增量公式進(jìn)行了驗(yàn)證，結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合良好；……