非饱和黄土变形模量的

【摘 要 】在非饱和土力学中,应力理论和强度理论是非饱和土力学变形与稳定性分析理论及计算方法中的重要基础.非饱和土力学的研究水平目前还未进入实用阶段,主要原因在于吸力量测的困难.鉴于此,提出了用等效吸力代替真实吸力的试验方法并进行了验证.

【关 键 词 】非饱和土；等效吸力；三轴试验；变形等效

Research on Modulus of Deformation of Unsaturated Loess

Tian Tian,Liu Lan—lan 

（1.Changchun College of ArchitectureChangchunJilin130000；

2.Construction Engineering, Jilin UniversityChangchunJilin130000）

【Abstract】Until now the research activities in the field of unsaturated soils he been still in the academic stage. The key point of troubles is the measurement of suction. To oid the difficulties in the determination of soil suction,the so—called equivalent suction has been advanced recently. 

【Key words】Unsaturated soils；Equivalent suction；Triaxial pression tests；Equivalence of deformation

1. 前言 

（1）非饱和土力学的发展是围绕吸力这一基本概念而开展的. [1～3]众所周知,吸力的量测十分困难,一组控制吸力的三轴试验,往往需要几个月的时间.理论是为工程实践服务的,非饱和土的实用较为合理的实际做法应该是选择合适的物理量以避免吸力的量测和计算的困难,达到工程服务的目的.在工程实践中,含水率这一物理量是非常容易确定的,如钻孔取样,简单的室内试验即可确定.在非饱和土计算模型中引入含水率,虽然需要一些补充假定,建立的也是经验公式,但非常直观,易于接受,作为一种近似而实用的处理方法值得深入研究和进一步发展. 

（2）从非饱和土理论实用化的观点出发,本文选择含水量（饱和度）作为物理量来研究水分对强度和变形的影响.为了既能避免吸力量测的困难,又避免不考虑吸力而对非饱和土强度特性产生的影响.由两组曲线（即非饱和黄土在 σ3等于const条件下以及不同 σ3下饱和黄土的应力应变关系曲线）在相同 σ1—σ3 下产生同一ε1 — 的等效原则确定某一 Sr相当的 σ3即为 S【3】,寻求饱和度Sr 与等效吸力 S之间的变化规律,并求取参数.

表1 黄土的主要物理力学指标

比重GS含水量W （%）干密度 ρ （g/cm3 ）液限  W1 （%）塑限 Wp （%）塑性 指数 IP孔隙 比e颗粒组成（%）>0.05（mm）0.05～0.005（mm）<0.005（mm）

2.7119.811.17330.920.510.51.026.561.432.1

2. 试验部分

2.1试验土物理性质：

取原状黄土进行试验研究,试验黄土取自陕

西杨凌高新中学对面的某工程基坑,取土深度为现地面以下2～3.5米,为 Q3黄土,土样上有肉眼可见的大孔隙.主要物理指标如下（见表1）：

2.2试验方案：

根据试验规程制成多个三轴原状试样,采用滴定法及水膜转移法将制成的试样配置成含水量为5%、10%,15%,20%、25%及通过抽气饱和法制定充分饱和的多组三轴试样.试验在应变控制式常规三轴仪上进行,采用固结排水（CD）法,剪切速率0.0550mm/min ,围压控制为50KPa 、100KPa 、200KPa 、400KPa,试样在各级围压下的破坏强度取峰值强度或应力应变曲线上15%应变所对应的强度,分别测定每一含水率下原状试样应力应变关系.

图1（a～e）原状黄土的应力应变关系

3. 试验结果及分析

3.1试验结果：

比较相同围压不同含水量的原状黄土的应力应变关系曲线,可以看到随着含水量增大,发生相同的变形量,含水量低时所对应的轴向应力大,同时变形速率也在增大.说明含水量和围压对非饱和黄土的强度有明显的影响,可以使土体的结构性发生软化,增湿溶解了部分胶质和盐基,同时使吸力连结丧失.

3.2从图1（a—e）中,得到不同饱和度的原状黄土产生同一变形ζ1,ζ2,ζ3,ζ4, 时,饱和度Sr与σ1—σ3 的关系曲线以及饱和原状黄土σ1—σ3 ～ σ3 关系曲线.由上述两组曲线,即非饱和黄土在σ3等于const条件下以及不同 σ3下饱和黄土的应力应变关系曲线,在相同σ1—σ3 下产生同一ε1 —的等效原则确定某一Sr 相当的σ3 即等效吸力S . 

图2

图3不同围压下原状黄土 ～ 关系曲线

图4吸力归一化曲线

3.3将曲线归一化后应用商业软件Origin对该曲线进行非线性拟合,得到吸力同饱和度以及围压的关系：

由等效吸力与围压及饱和度的关系曲线可以看出, 等效吸力随着围压的增大逐渐减小,曲线比较平缓,说明土体的应力状态对土体中的等效吸力有很大的影响；而原状黄土的等效吸力与饱和度（含水量）的曲线所反映的特点为上陡下缓,说明土体含水量越低时,较小的含水量的增大,可引起土体中较大的吸力降低,土体的含水量越大时,含水量的较大增加只会引起土体较小的吸力降低.