非饱和膨胀土抗剪强度的试验研究

膨胀土是一种特殊的非饱和土，经典的土力学理论在膨胀土问题中己显得无能为力。因此，用非饱和土力学理论来研究膨胀土问题在理论和实际两方面都具有重大意义。在非饱和土抗剪强度理论中，吸力的量测在工程实际中仍没有一种简单易行的方法。基于这种实际情况，试图通过其他间接的途径来代替吸力的量测，以确定非饱和土的吸附强度。对于膨胀土这种典型的非饱和土，膨胀力是其很重要的性质之一，它的大小受含水量的影响很大；另一方面，膨胀土的抗剪强度也随含水量的变化而不断地变化。进行了大量的膨胀力试验和抗剪强度试验，以确定膨胀土的膨胀力与吸附强度是否有一定的关系。通过对黑山土和梅山土的重塑试样试验得到的试验数据分析发现：膨胀力和含水量之间存在良好指数关系；粘聚力的对数和内摩擦角均随含水量的增大线性减小；非饱和膨胀土的吸附强度与膨胀力之间存在较好的线性关系，并在此基础上优化了非饱和膨胀土抗剪强度公式。     

非饱和膨胀土强度特性试验研究

以非饱和土的土水特征曲线为控制标准,采用预先脱湿的吸力控制备样方法,加快了非饱和试验中的吸力平衡过程。利用非饱和直剪试验,探讨了干湿循环对膨胀土强度参数的影响规律。讨论了三轴试样尺寸效应对试验强度参数的影响以及吸力控制方法在非饱和三轴试验中的适用性,认为用双变量抗剪强度公式描述高吸力条件下多重裂隙膨胀土的强度特性还存在一定的困难。     

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。     

膨胀力在非饱和土强度理论中的作用

回顾了Ｂｉｓｈｏｐ和Ｆｒｅｄｌｕｎｄ提出的两种用吸力（ｕａ－ｕｗ）计算吸附强度的理论公式,提出了非饱和土抗剪强度是由以下三个部分组成：①真凝聚力ｃ;②外力产生的摩擦强度（σ－ｕａ）ｔｇφ;③吸力所产生的内摩擦强度（吸附强度）τｓ。并对三种理论公式及吸附强度计算式进行了总结对比,指出Ｂｉｓｈｏｐ和Ｆｒｅｄｌｕｎｄ公式因其吸力及参数均复杂难以测定,至今尚未能在工程实际中广泛应用,而本文公式因膨胀力ｐｓ和参数ｍ测定技术简便易行,可为非饱和土抗剪强度的研究工作提供一条新的探索与发展途径。     

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.     

非饱和膨胀土的三轴试验研究

用改装可测吸力的三轴仪,研究了宁夏膨胀上的变形性质和强度特性。试验结果表明,含水量（吸力）决定了上样的变形行为,并影响了土样的强度;随着含水量增加,土样的塑性应变量增加,强度减小。文中还研究了随吸力的变化规律及非地和上强度理论中的状态变量的选取方法。     

非饱和膨胀土变形和强度特性的三轴试验研究

为了研究吸力变化对非饱和膨胀土变形和抗剪强度特性的影响,利用三套新研制的双压力室非饱和土三轴仪,进行一系列吸湿试验、等吸力压缩固结试验和等吸力剪切试验。试验土样取自鄂西北的中膨胀性土,采用静力压实方法制备试样。试验成果表明:该非饱和膨胀土在低围压吸湿过程中的体变性状呈明显的屈服特性,因此验证了Barcelona膨胀土本构模型中SD屈服包线的存在。在等向压缩固结过程中,该非饱和膨胀土的屈服应力随吸力增加而增大,而屈服后的压缩系数随吸力增大而减少,表明吸力对土体具有硬化作用。该非饱和膨胀土的有效内摩擦角不随吸力变化而变化,吸力对抗剪强度的贡献(似凝聚力)随吸力呈非线性增加,吸力对该膨胀土抗剪强度的贡献明显高于压实高岭土和砂性土。     

非饱和膨胀土强度及土水特性室内试验研究

依托某浅埋膨胀土隧道工程,制备不同含水率的土样进行直剪试验,建立了膨胀土强度参数随含水率变化的经验公式,采用滤纸法测得膨胀土在吸湿过程中基质吸力随含水率的变化规律,并依据试验数据对土—水特征曲线按V-G模型进行拟合并确定拟合参数,结果表明:现场膨胀土属于低压缩性土,具有中等膨胀潜势,土体摩擦角随含水率的增加呈线性减小,黏聚力随含水率的增加呈二次抛物线形减小,土—水特征曲线与V-G模型拟合程度较好。     

重塑膨胀土抗剪强度的试验研究

通过直剪试验研究了重塑膨胀土在相同的干密度、不同含水量和加荷等级情况下的抗剪强度,并据此分析了含水量、各法向压力对重塑膨胀土抗剪强度的影响。     

非饱和膨胀土强度及变形特性试验研究

利用可控吸力的VJ非饱和三轴仪对新疆膨胀土的强度和变形特性随干密度和吸力的变化规律进行了试验研究,结果表明:非饱和膨胀土的胀缩特性不仅取决于其干密度及所承受的围压,而且还与其吸力大小密切相关,且随吸力增大其剪胀特性增强。非饱和膨胀土的吸力和干密度对黏聚力影响也十分明显,随吸力和干密度增大,非饱和膨胀土的黏聚力呈非线性增大,且增幅明显,而对有效内摩擦角则几乎没有影响,Fredlund双变量理论中的吸力内摩擦角?b并不是一个常量,而是吸力区间内的连续减函数。     

Shear strength of an unsaturated weakly expansive soil

To study the weakly expansive clay obtained from a slope along Wuhan—Shiyan expressway in Hubei Province,soil-water property tests and some unsaturated triaxial tests with suction control were conducted,and the soil-water retention curve（SWRC） and unsaturated shear strength of this soil were obtained.Results show that the air-entry suction and the residual degree of saturation of the tested soil are 106 kPa and 8%,respectively.The boundary effect zone and the transition zone can be identified on the desorption curve,but the residual zone is not so obvious.The unsaturated shear strength increases as suction increases within the range of controlled suction in the test,and friction angle,b,in the triaxial shear test is 17.6°.Based on the results,constitutive models for predicting the unsaturated shear strength using the SWRC were evaluated,and comparisons between prediction and measurement were made.It is concluded that for engineering purpose,the constitutive model should be carefully selected based on soil properties when predicting the unsaturated shear strength using the SWRC.     

膨胀土边坡的现场吸力量测

论述了膨胀土边坡现场吸力量测的方法和成果。研究认为,膨胀上边坡的基质吸力沿深度呈指数函数分布,且边坡中存在一个吸力“临界深度”,在此深度以上,基质吸力受土质、气候、温度等环境因素影响较大;在此深度以下至地下水位以上,吸力一般较小但并不为零。比较挖方和填方边坡的观测成果可知填方边坡的基质吸力比相同深度控方边坡的基质吸力大１～２倍,这主要是因为填方边坡密度、含水量均较低。根据实测吸力与含水量的关系,本文还绘制了现场土一水特征曲线。研究成果为非饱和土理论应用于实际工程探索了经验。     

荆门膨胀土土–水特征曲线特征参数分析与非饱和抗剪强度预测

 为探讨荆门原状、压实、石灰改良膨胀土的非饱和抗剪强度与土–水特征曲线(SWCC)的相关关系,利用Fredlund-Xing模型对3种膨胀土的SWCC试验数据进行非线性拟合,获得相应模型参数;利用Fredlund公式(1996年)对3种膨胀土控制吸力下的固结排水剪三轴压缩试验抗剪强度成果进行相关分析。分析结果表明：(1) 使用Fredlund-Xing模型拟合3种膨胀土SWCC试验数据的效果均较好。(2) 荆门原状、压实、石灰改良膨胀土的进气值分别为210,68和18 kPa;石灰改良膨胀土的持水能力(水稳定性)最强,压实膨胀土次之,原状膨胀土最弱;3种膨胀土的残余吸力可均取为3 000 kPa。(3) 3种膨胀土的有效内摩擦角(j´)和与基质吸力相应的内摩擦角(jb)均非常数;j´与基质吸力相关,jb与基质吸力和应力状态均相关,这意味着Mohr-Coulomb破坏包面是双向弯曲的。(4) 使用Fredlund公式,能够在较大的吸力范围内较好地预测荆门膨胀土的非饱和抗剪强度,原状、压实、石灰改良膨胀土的土性参数κ分别为2.4,2.7及3.4。(5) 预测值与实测值间存在差别的主要原因是Fredlund公式本身未考虑到jb与应力状态相关,若要考虑该因素,可将应力状态对SWCC的影响引入到Fredlund公式中。     

非饱和膨胀土地区挡墙土压力探讨

根据土力学原理,探讨了气候影响下非饱和膨胀土对挡墙的土压力计算方法和过程,根据土体的基质吸力,利用土体弹性平衡,求取土体裂缝开裂深度,将开裂深度范围内土体作为超载作用在下卧土层上,利用极限平衡条件,求取挡墙土压力的数值,同一挡墙不同时间的土压力是不同的。     

膨胀土的研究现状与展望

通过阅读大量的文献资料,从变形、强度和稳定性三个方面对膨胀土研究所取得的进展进行了论述,指出非饱和膨胀土剪切力与位移关系为"软化"型,认为考虑雨水入渗影响的膨胀土边坡稳定性分析必须考虑裂隙的影响,并解释了降雨诱发膨胀土滑坡的滑动面一般较浅的原因。     

非饱和结构性黄土吸附强度的试验研究

 以甘肃永登非饱和结构性黄土为研究对象,通过等吸力三轴试验,研究非饱和黄土在控制吸力条件下的剪切性状,得到基质吸力随含水率及围压的变化规律和基质吸力与吸附强度之间的相互关系,并推导新的吸附强度公式,该公式可预测不同吸力对非饱和黄土抗剪强度的贡献。试验结果表明：非饱和黄土的基质吸力随含水率和围压的增大分别减小,但含水率的变化对基质吸力的改变起着主导作用,在低含水率情况下,基质吸力灵敏度较高,吸附强度随基质吸力的增大而增大,围压对吸附强度的影响较小。本研究为非饱和黄土抗剪强度应用于西部地区黄土工程实践提供了一种新的方法。     

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。     

非饱和填土(黄土)强度特性的三轴试验研究

采用非饱和土三轴仪,针对甘肃平定高速公路黄土路堤的非饱和填土进行了一系列的控制吸力的剪切试验,研究结果表明:不同吸力和干密度的试样均呈脆性破坏;干密度对凝聚力和有效摩擦角均有显著影响,而吸力仅对凝聚力影响较大,对有效内摩擦角的影响可以忽略不计。根据试验结果确定了该土的强度表达式及其参数,为工程应用提供了依据。     

邯郸地区非饱和土强度特性分析

以工程实例为依托,利用代表性原状土样,通过非饱和三轴试验分析研究了基质吸力对邯郸地区非饱和土强度的影响,结果表明：非饱和土由于基质吸力的存在,其强度有了明显提高。