基質(zhì)吸力對非飽和土的影響

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1、基質(zhì)吸力對非飽和土的影響基質(zhì)吸力的描述基質(zhì)吸力隨土中含水量增加而降低，因而是不穩(wěn)定的。膨脹土和黃土隨溫度的增加而強度顯著降低，非飽和土基坑雨季容易發(fā)生事故，花崗巖殘積土邊坡暴雨容易發(fā)生淺層滑坡，都和基質(zhì)吸力的降低有關(guān)?？傊盐蘸没|(zhì)吸力是非飽和土研究的重要環(huán)節(jié)。不同學者對基質(zhì)吸力下的定義不同，但基本上都認為。LiX.I(2003)將有效應力表示為凈應力項與一個吸力相關(guān)、且能反映基質(zhì)吸力剪切效應項之和。認為對非飽和土，土顆粒的一部分上作用有孔隙氣壓力，另一部分上作用有孔隙水壓力，它們的作用一般是不平

2、衡的、變化的，而且它的方向并不與凈應力的方向相一致，明確了基質(zhì)吸力可引起一種剪切效應的結(jié)論。謝定義(1999)用有效球應力和有效偏應力表示的有效應力型應力狀態(tài)變量明確地表明了以基質(zhì)吸力反映的收縮膜張力為非靜水壓力型應力的這種特性?；|(zhì)吸力的描述-基質(zhì)吸力可以看作是土基質(zhì)對水的吸持潛能基質(zhì)，是指細小的土顆粒?；|(zhì)吸力可以看作是土基質(zhì)對水的吸持潛能。土基質(zhì)吸持水分的機理十分復雜，但可概括為吸附作用和毛細作用。單純使用毛細模型來解釋和表達基質(zhì)吸力具有一定的局限性，但是由于毛細作用的機理比較清楚，數(shù)學處理也

3、比較便利，所以在非飽和土力學的定量研究中常常還是將基質(zhì)吸力作用等同于毛細效應?；|(zhì)吸力的描述-土基質(zhì)對水的吸持潛能與土體的含水率有關(guān)土基質(zhì)對水的吸持潛能與土體的含水率有關(guān)。由于飽和土體所有孔隙都已經(jīng)被水占據(jù)，因此沒有吸水的能力了，所以，我們認為飽和土的基質(zhì)吸力等于0。而非飽和土的孔隙并沒有被全部占據(jù)，所以具有吸水的潛能，基質(zhì)吸力大于0?；|(zhì)吸力的描述-基質(zhì)吸力的大小主要是針對彎液面處的壓力差而言的基質(zhì)吸力的大小主要是針對彎液面處的壓力差而言的。彎液面又稱水-氣界面，收縮膜（非飽和土研究中的第四相）。

4、與大氣接觸的水平面處的水壓為0。而與大氣接觸的彎液面的水壓相對氣壓是負值。這說明彎液面處存在壓力差。基質(zhì)吸力的描述-基質(zhì)吸力的大小主要是針對彎液面處的壓力差而言的任意區(qū)域表面張力合力=0p內(nèi)=p外平面p外p內(nèi)凹液面受到指向液體外部的合力?pp內(nèi)

5、,基質(zhì)吸力從地表至地下水位處線性減小?；|(zhì)吸力的描述-土水特征曲線基質(zhì)吸力與土的含水率有關(guān)基質(zhì)吸力與土的含水率有關(guān)，它與含水率之間的關(guān)系曲線稱為土水特征曲線。由圖可見，同一土體隨著含水率的降低，基質(zhì)吸力升高。同一土體基質(zhì)吸力隨含水率變化還與脫水、吸水過程相關(guān)。不同土體在同一含水率下的基質(zhì)吸力大小不相等.基質(zhì)吸力的描述-基質(zhì)吸力的大小基質(zhì)吸力的大小，一般不采用去計算，而是通過室內(nèi)測量或者現(xiàn)場測量去量測，測定的方法一般有張力計法，濾紙法，熱電阻法，壓力陶瓷板法，這里不做說明。值得一提的是，低飽和度時，負

6、孔隙水壓力可達到很高的負值，約為7000kpa，由此也可見基質(zhì)吸力對土的應力狀態(tài)有著重大的影響?；|(zhì)吸力的描述-總結(jié)綜合考慮以上幾點，可以看出，基質(zhì)吸力的本質(zhì)可以看成是由于水液面存在表面張力而發(fā)生的毛細效應?；|(zhì)吸力的大小始終考慮的是水氣界面的效應。土體含水率降低時，孔隙中氣體增多，毛細管增多，毛細效應增強，基質(zhì)吸力增大?；|(zhì)吸力的增大導致水平應力的減小。土體最終在干濕循環(huán)，水分蒸發(fā)下產(chǎn)生裂隙?；|(zhì)吸力對非飽和土抗剪強度的影響B(tài)ishop提出了最早的非飽和土有效應力強度公式，吸力項對抗剪強度的影響可

7、表示為式中：為吸力對抗剪強度的貢獻，為孔隙氣壓力，為孔隙水壓力，系數(shù)為有效應力系數(shù)，它的物理意義是單位面積上水壓力作用面積，其數(shù)值取決于土的類別、飽和度、干濕循環(huán)以及加載和吸力的路徑，對于飽和土=1，干土=0，通常情況下基質(zhì)吸力對非飽和土抗剪強度的影響Frealund等提出了兩個獨立變量，即凈正應力和基質(zhì)吸力來定義非飽和土抗剪強度。吸力對抗剪強度的貢獻可以表達為式中為非飽和土剪切強度；為相對于基質(zhì)吸力的剪切摩擦角，為破壞面的基質(zhì)吸力?；|(zhì)吸力對非飽和土抗剪強度的影響近年來，關(guān)于吸力對抗剪強度的貢獻，

8、沈珠江認為雙曲線公式可能更實用：在第一屆非飽和土國際會議上，許多學者建議了非飽和土抗剪強度的非線性表達式，Rohn和Vilar認為抗剪強度與吸力之間可能存在雙曲線關(guān)系?？娏植纫步o出了雙曲線公式?；|(zhì)吸力對非飽和土抗剪強度的影響Fredlund提出非飽和土剪切強度能夠利用飽和土剪切強度參數(shù)和土水特征曲線計算出來，即從吸力作用面積隨飽和度減少而減少的理論出發(fā)，建議了下列非線性強度公式余飽和度。式中：是吸力s是飽和度，Sr為殘余飽和度。飽和度可用土水特征曲線擬合公式計算。