第２５卷第２期 江 西 科 学
２００７年４月 ＪＩＡＮＧＸＩ ＳＣＩＥＮＣＥ Ｖｏｌ＿２５ Ｎｏ．２ Ａｐｒ．２００７
文章编号：１００ｌ一３６７９（２００７）０２—０１６８—０３
非饱和土抗剪强度分析研究
余 丽 ，涂 斌 ，李汗珠２
（１．南昌大学建筑工程学院，江西南昌３３００３１；２．南昌市雅克设计研究院，江西南昌３３００００）
摘要：介绍了目前岩土工程界提出的非饱和土抗剪强度公式。同时还对Ｂｉｓｈｏｐ、Ｆｒｅｄｌｕｎｄ和卢肇钧提出的抗 剪强度公式中的参数测试方法进行分析，指出各种抗剪强度理论在概念上都是相同的，其区别仅在于确定由
吸力产生的那部分有效应力时采用的参数和测试方法不同。 关键词：非饱和土；抗剪强度 中图分类号：ＴＵ４３２ 文献标识码：Ａ
Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｏｆ Ａｎａｌｙｓｉｓ ｏｎ ｔｈｅ Ｓｈｅａｒ Ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ Ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ Ｓｏｉｌｓ
ＹＵ“’，ＴＵ Ｂｉｎ’，ＬＩ Ｈａｎ—ｚｈｕ
（１．Ｓｃｈｏｏｌ ｏｆ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒａｌ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｎａｎｃｈａｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｊｉａｎｇｘｉ Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００３１ ＰＲＣ； ２．Ｎａｎｃｈａｎｇ Ａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ Ｄｅｓｉｇｎ＆Ｒｅｓｅａｒｃｈ Ｇｒｏｕｐ ｏｆ Ｙａｋｅ．Ｊｉａｎｇｘｉ Ｎａｎｃｈａｎｇ ３３００００ ＰＲＣ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎｔｒｏｄｕｃｉｎｇ ｔｈｅ ｆｏｒｍｕｌａｔｅｓ ｏｆ ｓｈｅａｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈ ｏｆ ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ ｓｏｉｌｓ．Ｔｈｅｎ ａｎａｌｙｓｅ ｔｈｅ ｓｕｒ—
ｖｅｙｅｄ ｍｅｔｈｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ｐａｒａｍｅｔｅｒ ｆｒｏｍ ｔｈｅ ｓｈｅａｒ ｓｔｒｅｎｇｔｈ’Ｓ ｆｏｒｍｕｌａｔｅｓ ｏｆ ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄ ｓｏｉｌｓ ａｎｄ ｐｏｉｎｔ ｏｕｔ
ｔｈａｔ ｔｈｅｒｅ ａｒｅ ｉｄｅｎｔｉｃａｌ ａｍｏｎｇ ｔｈｅｍ ｉｎ ｃｏｎｃｅｐｔｉｏｎ．
水利水电科技 星 ２００２年８月 第２２卷第４期
非饱和土的抗剪强度理论研究
王志玲，丰土根
（河海大学岩土工程研究所，江苏南京２１００９８）
摘要：从孔隙水的存在状态出发，围绕Ｂｉｓｈｏｐ抗剪强度公式中存在的几个疑点展开讨论．认为非饱
和土中支配强度和变形的应力之所以不同，是因为非饱和土中存在一种性质与有效应力不同的应 力——内部应力，它不传递，仅影响土的塑性变形．同时还对Ｂｉｓｈｏｐ，Ｆｒｅｄｌｕｎｄ和卢肇钧提出的抗剪 强度公式中的参数测试方法进行分析，指出：各种抗剪强度理论在概念上都是相同的，其区别仅在
于确定由吸力产生的那部分有效应力时采用的参数和测试方法不同．
关键词：非饱和土；有效应力；内部应力；抗剪强度 中图分类号：ＴＵ４３２ 文献标识码：Ａ 文章编号：ｌ０ｏ６—７６４７（２００２）０４—００２６—０４
在非饱和土中，因为吸力的存在，使其力学性 质远比饱和土复杂，饱和土的有关理论不能直接应
用；因为对吸力作用效果的认识不清及吸力本身测 试的困难，使其理论研究仅停留在探索阶段．如强度 理论中最具代表性的Ｂｉｓｈｏｐ抗剪强度公式：
ｒｆ＝ｃ ＋（盯一Ｕａ）ｔａｎ ＋Ｘｓｔａｎ （１）
ｓ＝ｎ 一ｎ （２）
式中：Ｃ 为有效凝聚力；盯为总应力；Ｕａ为孑Ｌ隙气压
力； 为有效内摩擦角； 为参数（对于饱和土， ＝ １，对于干土，ｘ＝Ｏ）；ｓ为吸力；ｎ 为孑Ｌ隙水压力．
该公式存在以下几个疑点：① 值与饱和路径有关，
脱水和吸水求得的 值不同，式（１）没有预测能力． ② 值与研究问题的性质有关，对强度问题和变形 问题 值不同，非饱和土中未必存在有效应力这一
状态变量．③浸水湿陷时， 为负值，无法用有效应 力原理来解释．④净应力（盯一ｎ ）与吸力ｓ对土骨 格构造所起的作用不同，通过 叠加两者在本质上 是错误的，即从微观上看吸力有吸引土粒子保持土
骨格稳定的作用，与此相反，净应力即使是各向相 等，在土骨格中传递时有些土粒子接触点也会因受 剪产生滑动．其结果是：在饱和土中有荷载作用时，
第２８卷第６期 ２００６年６月 人民黄河 ＹＥＬＬＯＷ ＲＩＶＥＲ Ｖｎ１．２８．Ｎｏ．６ Ｊｕｎ，，２００６
【水利水电工程】
黄河大堤非饱和土的强度特征及其稳定性分析
李永乐 ，张红芬 ，余小光２，侯进凯 ，崔翔宇
（１．中国科学院武汉岩土力学研究所，湖北武汉４３００７１；２．华北水利水电学院，河南郑州４５００１１）
摘要：利用特制的非饱和土三轴仪对非饱和土强度进行了试验研究，指出：非饱和土体的抗剪强度随着含水量的不同
而不同，含水量越小，土体的基质吸力就越大，抗剪强度亦越大；非饱和土的抗剪强度均高于饱和土的抗剪强度。利用简 化的Ｂｉｓｈｏｐ法对非饱和土进行了边坡稳定分析，结果表明：基质吸力影响非饱和土的强度，进而影响边坡的稳定。 关键词：非饱和土；极限平衡分析；稳定性；黄河大堤
中图分类号：ＴＶ２２３．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１０００—１３７９（２００６）０６－００５１－０２
工程实践中经常遇到处于非饱和状态的各种特殊土体，在 土力学中称为非饱和土。实践表明，非饱和土在土体性质、渗
透性能、应力一应变关系等方面与饱和土有明显的不同。同时 饱和土与非饱和土之问又存在着密切的联系，两者随着土体空 隙中含水量的变化而相互转化。
黄河下游大堤主要是由粉土、粉质黏土人工夯实而成。在 枯水季节和平水季节，黄河水量较小，堤坝多为非饱和土，而在
雨水和洪水季节，组成黄河大堤的非饱和土体逐步向饱和状态 转化，降低了大堤的强度，直接影响着黄河大堤的稳定性和安 全。因此，研究黄河大堤非饱和土在雨水和洪水季节的强度特
征，并根据所得参数对黄河大堤进行稳定性、安全性及防汛研 究具有重要的意义。
黄河大堤非饱和土强度
非饱和土不同于饱和土的根本原因在于非饱和土中存在 基质吸力。利用改进的非饱和土三轴仪对不同含水量下黄河
大堤的非饱和土强度进行试验，得出了非饱和土的基质吸力、 内摩擦角、内聚力等工程特性参数（见表１）。 表Ｉ非饱和土的工程特性参数
第４２卷第２３期 ２ ０ １ １年１ ２月 人 民 长 江 Ｙａｎｇｔｚｅ Ｒｉｖｅｒ Ｖｏ１．４２．Ｎ（， ２３ Ｄｅｃ．， ２０１１
文章编号：１００１—４１７９（２０１１）２３—００７６—０４
关于非饱和土抗剪强度几个问题的探讨
曹 玲
（１．上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海２０００３０； ２．三峡大学土木与建筑学院，湖北宜昌４４３００２）
摘要：由于孔隙气和收缩膜的存在，非饱和土的应力应变关系、抗剪强度等各方面比饱和土复杂，导致其抗剪 强度理论的研究进展相对缓慢。在参阅中外文相关资料的基础上，对目前比较有代表性的非饱和土抗剪强度 公式：Ｂｉｓｈｏｐ公式、Ｆｒｅｄｌｕｎｄ公式、非线性抗剪强度公式、与土一水特征曲线有关的抗剪强度公式等进行了讨 论，结合以往学者所作的关于应力状态以及土体类型对非饱和土抗剪强度的影响研究，指出土一水特征曲线 （ＳＷＣＣ）是这些影响因素的一个联通点，也是今后非饱和土体强度理论研究的重点。 关键词：非饱和土；抗剪强度；吸力；土一水特征曲线；应力状态 中图法分类号：ＴＵ４３ 文献标志码：Ａ
相对饱和土而言，由于孔隙气的加入，导致了非饱
和土的应力应变关系、抗剪强度等各方面要较饱和土 复杂得多，其研究进展也比较缓慢。由于由非饱和土 引起的工程问题日益严重，２Ｏ世纪５０年代后，非饱和
土力学的研究开始复苏”Ｉ２ ，许多学者在非饱和土力 学研究中取得了重大进展。本文就非饱和土抗剪强度
的几个问题做一些初步探讨，以供同行参考。
１ 非饱和土抗剪强度公式的讨论
国内外许多学者通过实验研究非饱和土的抗剪强 度，总结出了各自的非饱和土抗剪强度理论和公式，其
中比较有代表性的是以下几类。
１．１ Ｂｉｓｈｏｐ公式
Ｂｉｓｈｏｐ（１９５９，１９６０）等开展了大量的非饱和土抗 剪强度试验 “ ，在Ｔｅｒｚａｇｈｉ饱和土的有效应力原理
的基础上提出了非饱和土有效应力，并根据Ｍｏｈｒ—
