不同水力路徑下非飽和粉質(zhì)土的破壞與變形特性-馬田田

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1、31卷第1期108～113頁山地學報Vol.31，No.1pp108～1132013年1月JOURNALOFMOUNTAINSCIENCEJan.，2013文章編號:1008－2786－(2013)1－108－06不同水力路徑下非飽和粉質(zhì)土的破壞與變形特性馬田田，韋昌富，魏厚振，田慧會(中國科學院武漢巖土力學研究所巖土力學與工程國家重點實驗室，湖北武漢430071)摘要:通過壓力板儀、temple儀和直剪儀對非飽和粉土經(jīng)過脫濕之后和不同含水量狀態(tài)分別進行抗剪強度試驗研究。試驗結果表明:如果采用凈應力來描述，非飽和土的有效粘聚力隨著含水量的增大而減小，或隨著

2、基質(zhì)吸力的增大而增大，但有效內(nèi)摩擦角基本保持不變。當飽和度相同時，經(jīng)過脫濕之后的土體有效粘聚力較大，反映出滯回效應。如果采用有效應力來描述，抗剪強度曲線則歸一化為一條臨界狀態(tài)線，而與含水量大小和水力路徑無關，從而證明了采用有效應力的合理性與有效性。在修正劍橋模型基礎上，將飽和度和基質(zhì)吸力作為內(nèi)變量，提出屈服強度的硬化函數(shù)，建立滲流與變形耦合模型，從而可以考慮前期降雨歷史對非飽和土邊坡穩(wěn)定性的影響。關鍵詞:毛細滯回;抗剪強度;有效應力;土水特征曲線;滲流與變形耦合中圖分類號:P642－1，TU43文獻標志碼:A降雨誘發(fā)滑坡及其觸發(fā)的泥石流問題是地質(zhì)災度。盡管

3、具體表現(xiàn)形式不一樣，但目前最常用的非［5－6］害的常見形式。近年來，此類自然地質(zhì)現(xiàn)象引發(fā)的飽和土強度公式都以有效應力原理為基礎。此非飽和土災害問題頻發(fā)，造成大量損失。為解決此類模型以有效粘聚力c'和有效內(nèi)摩擦角'為強度關鍵問題，需要從機理上分析非飽和土邊坡破壞問參數(shù)，并結合土水特征關系來確定非飽和土強度值。題的孕育演化機理，確定由復雜降雨過程導致的土國內(nèi)外通過大量試驗，得出χ與飽和度的相關性較體含水量及其抗剪強度的變化，提出可靠的非飽和大，因此將有效應力參數(shù)χ改為飽和度，使得Bishop土邊坡穩(wěn)定性分析方法。有效應力可以推廣使用。當飽和度為1時，此時非飽

4、和土抗剪強度是分析降雨誘發(fā)滑坡問題的Bishop有效應力退化為經(jīng)典的飽和土太沙基有效應一個關鍵參數(shù)。目前存在兩種主要的非飽和土強度力，因此可以實現(xiàn)非飽和土到飽和土的平滑過渡。［1］［2］［7］理論，即基于雙應力變量和基于有效應力變Lu＆Likos(2006)從微觀力學角度解釋了這類模量。基于雙應力變量的抗剪強度理論將非飽和土強型的合理性，并提出吸力應力(Suctionstress)概念。度表示為雙線性形式。在許多情況下，雙線性形式非飽和土的抗剪強度與飽和度和基質(zhì)吸力有［3］的強度公式與試驗數(shù)據(jù)不一致。Gan等的研究結關。由于基質(zhì)吸力較難測量，國內(nèi)外的許多學

5、者采bb果表明是隨吸力變化的非線性函數(shù)。由于難用飽和度來描述非飽和土的抗剪強度。Yoshimu-［8］于通過試驗測量，限制了此類模型的應用。ra通過無側限壓縮試驗研究含水量和基質(zhì)吸力對［4］［9］為此，Vanapalli＆Fredlund(1996)引入土水粉質(zhì)粘土強度的影響。徐永?？紤]了基質(zhì)吸力特征關系提出了一個新的非飽和土強度模型。該模和溶質(zhì)吸力對強度的貢獻，在分維理論的基礎上提型與基于有效應力的非飽和土抗剪強度模型是等價出了強度公式。提出非飽和土的抗剪強度主要有三的，而此時的Bishop有效應力系數(shù)χ等于有效飽和部分構成:粘聚力，土體正應力產(chǎn)生的

6、摩擦強度，基收稿日期(Receiveddate):2012－01－08;改回日期(Accepted):2012－08－25。基金項目(Foundationitem):國家自然科學基金(10872211);中國科學院“百人計劃”擇優(yōu)項目;中國科學院方向性項目(kzcxz－yw－150)共同資助。［JointlysupportedbytheProjectofNationalNaturalScienceFoundationofChina(10872211)，the‘100TalentsProject’ofChineseA-cademyofScience，andF

7、undsoftheChineseAcademyofSciencesforKeyTopicsinInnovationEngineering(kzcxz－yw－150)．］作者簡介(Biography):馬田田(1986－)，女，山東濟寧人，博士研究生，主要從事非飽和土方面的研究工作。［MaTiantian(1986－)，female，Ji-ningofShandong，DoctoralStudent，majorinresearchworkofunsaturatedsoil．］第1期馬田田，等:不同水力路徑下非飽和粉質(zhì)土的破壞與變形特性109［10］質(zhì)吸力產(chǎn)生

8、的強度。沈珠江提出雙曲線函數(shù)來所示。采用環(huán)刀壓實方法制備試樣，土試