非饱和土基质吸力对基坑支护计算的影响

基坑支护结构上实测的内力常比用经典土压力理论计算得到的值要小 ,特别是在地下水位深的地方 ,如北京等地区 ,更是如此。由此造成了基坑支护结构很大的浪费。基于实测非饱和土土水特征曲线试验数据 ,通过对一简化基坑支护的计算 ,讨论了非饱和土基质吸力的贡献。指出基质吸力对支护结构上的内力减小影响明显 ,是实际工程中所出现问题的一个重要影响因素 ,有必要对其进行深入研究。     

重力水对非饱和土力学性能的影响规律研究

通过一系列控制基质吸力的非饱和土试验验证了重力水对非饱和土力学性能的重要影响,分析了产生这种影响的物理机制,以此为基础,讨论了Bishop的非饱和土有效应力公式的适用范围,提出了水气双连通状态下的有效应力的表达式,重新给出了非饱和土在各个连通状态下有效应力的表达式。     

基质吸力对非饱和网纹红土抗剪强度影响研究

非饱和土中的基质吸力对土体的抗剪强度具有很大的影响,为了研究非饱和网纹红土基质吸力对抗剪强度的影响,采用滤纸法和直剪试验法分析非饱和网纹红土抗剪强度随基质吸力的变化规律。试验结果表明:黏聚力对基质吸力变化的敏感程度高于内摩擦角;随基质吸力的增大,黏聚力均呈现出先增大后减小的变化规律,最大提高幅度达200%;内摩擦角随基质吸力的增大而增大,增大幅度约为200%,而含水率的变化规律则相反。     

非饱和土的基质吸力和张力吸力

首先在既往关于非饱和土分类方法的基础上,根据孔隙水弯液面与土颗粒表面的搭接状态,将双开敞非饱和土进一步细分为搭接双开敞非饱和土和不搭接双开敞非饱和土。然后基于热力学原理,提出了另外一个与基质吸力紧密相关而又不同的吸力概念-张力吸力。通过基于水封闭非饱和土的理论计算,得出了张力吸力与基质吸力之间的定量关系,同时利用作者们所提出的等效吸力概念,对比了由基质吸力、张力吸力所产生的等效吸力,从而一方面揭示了张力吸力在非饱和土力学中的重要性,另一方面论证了等效吸力概念的科学性与实用性。     

粉粒含量对尾矿力学特性的影响

 尾矿的力学特性与粉粒含量有关,但目前对粉粒含量的影响机制研究较少。为了研究粉粒含量对尾矿力学性质的影响及其细观机制,通过显微观测、三轴试验和离散元模拟,研究砂粒和粉粒的显微特征,分析尾矿的临界粉粒含量,并讨论粉粒含量效应的细观力学机制。结果表明：砂粒和粉粒在粒径分布、棱角性和表面形貌方面存在差异,粒径小于30 µm的颗粒具有独特的显微特征;随着粉粒含量的增加,混合尾矿逐渐由砂性尾矿过渡到粉性尾矿,临界粉粒含量在30%～50%范围;理论推导证明,粉粒的粒径和弹性模量越小,相同力作用下的土体形变越大;从介观上看,粉粒含量的增加弱化了原有的强力链,是导致粉粒含量效应的重要原因。研究结果揭示了混合尾矿的细观力学行为机制,为宏细观关联性研究提供了参考。     

张力计量测非饱和土吸力及工程应用展望

在基坑和边坡治理的工程实践中,通过张力计来监测土中吸力的变化,以此来判断可能的安全裕度和采取必要的安全措施将有助于减少灾害的发生。本文通过介绍张力计在量测土中吸力时可能面临的问题与使用经验,重点介绍利用张力计求得土水特征曲线的实用价值,以期能促进和推广非饱和土力学在实际工程中的应用。     

关于"非饱和土的基质吸力和张力吸力"的讨论

笔者学习了栾茂田教授题为“非饱和土的基质吸力和张力吸力”[1]一文(载于《岩土工程学报》2006年第7期,以下简称“原文”),原文与我们的“湿吸力及非饱和土的有效应力原理探讨”、“从粒间吸力特性再认识非饱和土抗剪强度理论”、“非饱和土中有效应力及有关概念的解说与辨析”[2-4](分别载于《岩土工程学报》2000年第1期、2001年第4期、2006年第2期,以下简称“文一”、“文二”、“文三”)等文章的观点有相同点,也有不同点。学术贵在争鸣,我们想就栾茂田教授的文章,在以下几个问题上,与栾教授商榷。     

关于“非饱和土的基质吸力和张力吸力”的讨论

笔者学习了栾茂田教授题为“非饱和土的基质吸力和张力吸力”一文（载于《岩土工程学报》2006年第7期，以下简称“原文”），原文与我们的“湿吸力及非饱和土的有效应力原理探讨”、“从粒间吸力特性再认识非饱和土抗剪强度理论”、“非饱和土中有效应力及有关概念的解说与辨析”（分别载于《岩土工程学报》2000年第1期、2001年第4期.     

非饱和土吸力控制的渗析技术

本文介绍了非饱和土试验中的吸力控制方法 ,并着重介绍了渗析技术的方法及其应用 ,该方法具有安全、简便、控制吸力的范围大且效果好的特点 ,值得参考借鉴。     

对“非饱和土的基质吸力和张力吸力”讨论的答复

《非饱和土的基质吸力和张力吸力》一文（下文称“原文”）引起了张鹏程和汤连生老师的兴趣，并提出了一些疑问，笔者对两位老师的关注表示感谢。下文答复中称《关于“非饱和土的基质吸力和张力吸力”的讨论》为《讨论》，称汤连生老师的两篇论文分别为“文一”和“文二”。正像《讨论》所说的那样“学术贵在争鸣”，笔者希望此次讨论能引起更多同行对吸力问题的关注。     

对"非饱和土的基质吸力和张力吸力"讨论的答复

《非饱和土的基质吸力和张力吸力》[1]一文(下文称“原文”)引起了张鹏程和汤连生老师的兴趣,并提出了一些疑问,笔者对两位老师的关注表示感谢。下文答复中称《关于“非饱和土的基质吸力和张力吸力”的讨论》为《讨论》,称汤连生老师的两篇论文分别为“文一”[2]和“文二”[3]。正像《讨论》所说的那样“学术贵在争鸣”,笔者希望此次讨论能引起更多同行对吸力问题的关注。     

非饱和土力学特性及本构模型

地表土几乎全是非饱和土,特别是在干旱和半干旱地区,用饱和土力学理论和实验手段不能正确解释和处理非饱和土工程问题。首先介绍用低吸力和高吸力分别描述土的非饱和程度;简单回顾饱和土力学理论之后介绍现在比较认可的非饱和土力学理论;介绍低吸力下非饱和土持水和力学性质的测试方法,重点说明因使用陶土板而需要注意事项与对策以及非饱和土三轴仪的体积测量方法;用吸力控制压缩试验、三轴试验和真三轴试验的实测结果说明非饱和土的典型力学性质;根据试验结果分析持水曲线的直接影响因素和持水与力学性质的耦合特性,用弹塑性方法建立非饱和土持水和力学特性耦合的本构模型,并用吸力控制或量测的等向压缩和三轴试验结果验证;开发高吸力范围内吸力控制三轴试验方法,用该方法获得广吸力范围内4种典型土的应力应变关系,并用其中两种广吸力范围内强度数据对各种非饱和土强度计算公式的适用性进行分析。     

非饱和土石混合料的初始吸力

土石混合材料广泛应用在土石坝、堤防、路基等工程中,而这些土工结构的边坡稳定性是工程上关注的问题。在非饱和土石混合料的边坡稳定分析时,需要知道边坡的负孔隙水压分布。现场直接测试吸力（气压为零时吸力是负孔隙水压的绝对值）成本高、精度有限。因此在研究土石混合料的初始吸力特性基础上,估算初始吸力分布不失一种可行方法。本文对不同初始物理状态下土石混合材的击实试样进行初始吸力测试,分析了土石混合料的物理状态与初始吸力的关系。试验结果表明：土样的饱和度比含水率与初始吸力有更显著的关系;在饱和度相同的情况下,土样的干密度较大的土样有较大的初始吸力;土样的初始吸力随着净压力的增大而减小;在干密度、饱和度相近的情况下,土石比越大初始吸力越大;相同的击实能量下,土石比大的试样干密度小。     

一种以吸力解释膨胀土力学特性的尝试

本文将膨胀土强烈的胀缩性、裂隙性、超固结性及强度衰减特性归结为膨胀吸力矛盾运动的特殊性,分析了吸力变化的各阶段对土的力学特性的影响,推导了表示湿胀和干缩的骨架应力方程,并以一简单的力学模型描述这些变化。     

非饱和土试验中的先进吸力控制技术

介绍和评价了海外常用的3种吸力控制技术:轴平移、渗透和湿度控制。论述了每种技术的工作原理、发展过程、应用情况和优缺点。对文献中采用轴平移和渗透技术得到的试验结果进行了比较和讨论。另外,在直剪试验的剪切阶段前施加不同的吸力平衡历时,用以展示吸力平衡历时对随后的剪切过程中的各种剪切性状(抗剪强度和体变)的影响。     

常吸力下非饱和粗粒土率相关力学特性试验研究

为研究山区高填方路基的时效变形特性,针对路基粗颗粒填料,开展了粗颗粒填料持水特性和一系列常吸力作用下的率相关力学特性试验,采用三种不同剪切速率对试样进行剪切,分析围压、基质吸力及剪切速率对土体强度和变形特征的影响。试验结果表明：粗颗粒填料的土水特征曲线未出现残余吸力值;不同围压下粗颗粒填料的峰值强度可表示为基质吸力的函数,基质吸力越大,非饱和粗粒土的剪切强度越高,且体积剪缩变形越小;非饱和粗粒土的强度与体积变形均受剪切速率的影响,且变化趋势表现出高度一致性,剪切速率越大,试样强度越高,对应的体积变形越小。     

关于非饱和土基质吸力与水分状态的讨论

非饱和土与饱和土最主要的区别在于土中存在基质吸力.吸力对土的力学性状有重大影响,是非饱和土研究的核心问题.根据基质吸力测定试验拟合了非饱和土的土—水特征曲线,得出在相同干密度下,基质吸力随含水量的增加而急剧减小.     

非饱和土孔隙比与基质吸力关系的通用模型

基于土的土–水特征曲线(SWCC)和收缩特征曲线(SSCC)的特点及二者之间的联系,采用三直线的分段SSCC模型及非饱和土的三相比例公式,推导出了反映非饱和土孔隙比与基质吸力关系的通用模型。为了证实所提出模型的可靠性,采用GDS三轴仪进行了一系列吸力平衡试验,并对所提出模型的理论假设进行了验证。试验结果表明:利用该假设并通过吸力平衡下试样的排水量,可以准确地预测饱和试样在某一基质吸力和净围压共同作用下的体积变化量、进气量和总体变,证明了所提出模型的假设是成立的,且假设中的系数u具有明确的物理意义。     

广吸力范围内非饱和粉土动力变形特性

以非饱和粉土为研究对象,利用饱和盐溶液蒸汽平衡法和吸力可控的动三轴仪进行动力变形试验,得到了广吸力范围内非饱和粉土试样在净围压和吸力基本不变条件下的骨架曲线、动弹性模量和阻尼比,研究了吸力对非饱和粉土动力变形特性的影响。结果表明,在同一净围压下,非饱和粉土试样的骨架曲线和动弹性模量随着吸力增大而提高,而阻尼比随着吸力增大而减小。此外,随着试样的水力状态从边界效应区到过渡区再到残余区的变化,非饱和粉土试样的骨架曲线和动弹性模量的提高幅度逐渐减小,而阻尼比减小的趋势显著,动弹性模量随应变的衰减率随着吸力的增大而减小。     

路基非饱和土抗剪强度的吸力效应

从宏观的吸力控制型直剪试验和微观的土体颗粒结构2方面入手,对路基非饱和土抗剪强度的吸力效应进行了研究.在不同吸力和不同法向应力条件下完成4组剪切试验,并选取2种不同含水量的同类型土样进行结构扫描.研究结果表明,与粘性土不同的是,当粉质砂土含水量逐渐降低时,土体基质吸力对土体抗剪强度的贡献效果并不是一直增加的,而是存在一...