关于“从粒间吸力特性再认识非饱和土抗剪强度理论”的讨论

笔者学习了汤连生教授题为“从粒间吸力特性再认识非饱和土抗剪强度理论”一文 (载于《岩土工程学报》2 0 0 1年第 4期 ,以下简称原文 ) ,原文与我们同期发表的题为“低含水率非饱和土的有效应力及抗剪强度”一文所关心的问题基本一样 ,但在一些重要观点上看法不同。学术贵在争鸣 ,我们想就汤连生教授的文章 ,在以下两个问题上 ,与汤老师交换一下意见 : (1)关于力的矢量运算法则原文中公式 (6) :Ｔｓ =2πｒα =2πＲαｓｉｎφ ,从原文中图 2可以看出 :矢量 Ｔｓ(加箭号以示与标量相区别 )是一个圆形线上的分布力 ,且在圆形线上各处 ,矢量 Ｔｓ 的方向是不一样的。将各处方向不一     

非饱和土抗剪强度研究

对不同基质吸力下的非饱和土抗剪强度进行实验研究,分析了抗剪强度与基质吸力的关系,得出抗剪强度公式,并讨论了抗剪强度随平衡时间变化的规律,以期为非饱和土抗剪强度进一步研究奠定基础。     

对“从粒间吸力特性再认识非饱和土抗剪强度理论”讨论的答复及关于“低含水率非饱和土的有效应力及抗剪强度”的讨论

非常感谢慕青松博士对“从粒间吸力特性再认识非饱和土抗剪强度理论”(以下简称文Ａ)的讨论和关注 ,通过此讨论以及进一步的深入分析 ,笔者更加清晰地认识了一些问题及概念 ,也更正了一些错误。现答复如下 :(1)关于力的矢量运算法则正如讨论指出的那样 ,在文Ａ图 2 (ａ)中Ａ、Ｂ两颗粒间的水体与Ｂ颗粒 (或Ａ颗粒 )的接触线 (以下简称接触线 )上的每一点上的力的方向都不一样 ,按矢量来看 ,是一个圆形线上的分布力 ,这是对的。但这与原文Ａ及其分析并不矛盾。因为 ,该矢量表面张力Ｔｓ 是单位线长度的力 ,其单位为Ｎ ｍ。现先将文Ａ图 2 (ａ)中Ａ、Ｂ两土颗粒球心的连线简称为连线。文Ａ中主要要运用     

非饱和黏性土粒间吸力测试研究

对粒间吸力的认识是非饱和土有效应力及变形、强度特性研究的基础。由粒间吸力各组成部分的特点 ,提出了非饱和黏性土粒间吸力的测试原理和方法 ,并对红黏土的粒间吸力进行了试验。此研究对于结构性与土的力学性质间关系的研究有重要意义     

低含水率非饱和土的有效应力及抗剪强度

在暂不考虑其它因素引起的基质吸力组成部分 ,而只考虑毛细水作用对基质吸力的贡献的基础上 ,引进了附加内压力概念 ,将基质吸力分解为毛细吸力和附加内压力两部分 ,进一步将低含水率非饱和土中的总有效应力区分为由基质吸力引起的有效应力及由重力和其它外力产生的有效应力两部分 ,基此推导出基质吸力与抗剪强度之间的关系 ,解释了非饱和土的抗剪强度随含水率降低、基质吸力增大而增大且相互依赖关系呈非线性等重要试验现象     

吸力对非饱和膨胀土抗剪强度及剪胀特性的影响

利用非饱和土直剪仪进行原状样和压实样的控制吸力直剪试验以研究吸力对非饱和膨胀土抗剪强度和剪胀性状的影响。试验结果表明:该膨胀土原状样和压实样的剪胀势随着吸力增加而增大。吸力对该膨胀土抗剪强度的贡献可归结于两种不同的机理:①吸力使得土体中粒间有效应力增加;②吸力对土体剪胀势的贡献。由于吸力对土体剪胀势的贡献,吸力对该膨胀土峰值强度的贡献大于其对峰后软化强度的贡献。当吸力相同时,原状样的峰值强度和剪胀势均高于压实样,这与原状样中铁锰结核的胶结作用有关。吸力对该膨胀土抗剪强度的贡献高于压实高岭土。     

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。     

非饱和土抗剪强度公式分类及总结

将众多非饱和土抗剪强度公式分为结合土-水特征曲线、数学拟合、分段函数、总应力指标及其他形式5类,分析了当前非饱和土抗剪强度公式的特点及研究不足.结果表明:有效应力抗剪强度公式和双应力状态变量抗剪强度公式的力学本质不同,吸附强度表达式的不同导致了抗剪强度公式的多样性,急需加强非饱和土真三轴试验研究,建立符合工程实际受力状况的非饱和土强度理论,完善非饱和土的理论基础,并加快非饱和土强度理论的工程实践与应用进程.     

非饱和土广义吸力理论研究现状及其分析

对目前有关非饱和土广义吸力理论的各种研究成果进行分析,认为对于吸力物理机制的不同认识和不同研究方法是导致现众多吸力理论和有效应力理论的主要原因,文中对各理论体系作一归纳总结。     

非饱和土强度的吸力贡献形式研究

在三级法向应力条件下,分别对处于饱和与最优含水率状态时的4种土样进行直剪实验。所得结果表明,基质吸力会转化为土样的一种黏聚力,并以这种形式来增强土样的强度。与此同时,吸力对土样内摩擦角所造成的影响却是很微小的。分别用同种土样来进行持水特性试验,得到了每种土样处于吸湿与脱湿过程时的土–水特征曲线。对土–水特征曲线进行分析后可知,同种土样的强度特征与其所经受的水力路径是息息相关的;另一方面,与饱和土相比,促使非饱和土强度得以增加的因素是多样的,基质吸力只是占主导地位的因素。依据分析所得结果,可将Fredlund等人提出的非饱和土抗剪强度公式表述为更为直观的形式。     

非饱和土强度理论的分析与比较

介绍了非饱和土强度理论研究的两个阶段，并对其发展过程做了阐述，分析比较了Bishop与Fredlund两种强度理论的异同点及其不足之处，有利于非饱和土强度理论与实践的更快结合。     

低含水率非饱和砂土抗剪强度研究

在引进附加内压力概念的基础上 ,将非饱和砂土中的基质吸力划分为毛细吸力和附加内压力两部分 ,进一步将低含水率非饱和砂土中的有效应力区分为由基质吸力引起的有效应力及由重力和其它外力产生的有效应力两部分 ,基此推导出了基质吸力与抗剪强度之间的关系 ,第一次成功地解释了关于非饱和砂土抗剪强度的Donald实验现象 :非饱和砂土的抗剪强度随含水率降低、基质吸力增大而升高 ,但升高的速度逐渐减缓 ,并当基质吸力超过某一阀值时 ,抗剪强度开始随基质吸力的增大而下降     

饱和、非饱和有机质粉土抗剪强度的对比

通过对饱和–非饱和淤泥土的抗剪强度和土–水特征曲线SWCC测试,以及利用SWCC对非饱和淤泥土的抗剪强度预测,结果显示了饱和土的抗剪强度τsat小于非饱和土的抗剪强度τunsat,预测与实测的非饱和抗剪强度基本一致,并且非饱和抗剪强度随基质吸力ψ增加而增大,也反映了野外现场的物理条件和应力状态对细颗粒土的性质有重要影响。     

非饱和土强度理论的分析研究

对非饱和土进行了介绍,分析研究了主要的非饱和土的理论公式和经验公式,指出非饱和土抗剪强度与饱和土抗剪强度不同,非饱和土的抗剪强度由三部分组成即凝聚力产生的强度、摩擦强度和吸附强度。