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饱和黏土不排水剪切特性及双曲线模型_齐剑峰

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饱和软粘土的不排水动力本构模型

饱和软粘土的不排水动力本构模型
饱 和 软粘 土 地 基 的 动 力 响 应 及 震 陷 变 形 。
关键 词
损伤 累积塑性偏应变
弹塑性
多屈 服面模型
中图法分类号
Ｔ ４ ３ 文献标识码 Ｕ １．： １
Ａ
Ｔ ｐｅ ｉｔ ｈ ｄ ｎ ｍｉ ｒ ｓ ｏ ｓ ｏ ｍａｅ ａｓ ｏ ｒｄｃ ｔ ｅ ｙ ａ ｃ ｅｐ ｎ ｅ ｆ ｔｒ ｌ ｉ ｕ ｄ ｒｃ ｃｉ ｏ ｄｎ ，１ ａ ｅ ｔｎ ｅ ｈ ｏｍｕａｉｎ ｎ ｅ ｙ ｌ ｌａ ｉｇ ｗ ｎ ｃ ｘｅ ｄ ｄ ｔｅｆｒ ｌｔ ｏ ｏ ｈ ｌｓｉａ ｎ ｒｍｅ ｔｌ ｔｅ ｒ ｆ ｐａ ｔ ｉ ｎ ｆ ｔｅ ｃａ ｓ ｌ ｉｃ ｅ ｎ ａ ｈ ｏｙ ｏ ｌｓｉ ｔ ａ ｄ ｃ ｃｙ ａｓ ｍｅ ｗ ｒ ｈ ｒ ｅ ｉｇ ｅ ａ ｉｕ ａ ｄ ａ ｏ — ｓｕ ｄ ｏｋ ａｄ ｎｎ ｂ ｈ ｖｏ ｒ ｎ ｎ ｎ — ａｓ ｃａｅ ｏ ｒｌ ． Ｉ ｓｅ ｄ ｏ ｓｎ ｉｇｅ ｆ ｗ ｓｏ ｉｔｄ ｆ ｗ ｕｅ ｎ ｔａ ｆｕ ｉｇ ａ ｓｎ ｌ ｏ ｌ ｌ ｓ ｒａ ｅ ｅｐ ｓｕａｅ ｅ ｅ ｆｎ ｓｅ ｏ ｕｆ ｃ ｓ ｕｆｃ ，ｈ ｏ ｔｌｔｄ ａ ｓｒ ｓｏ ｅ ｔｄ ｆ ｗ ｓ ｒａ ｅ ｉ ｌ ｗ ｔ ｅ ｃ ｓ ｒ ｃ ｔａ ｓａｉｇ ｎ ｅ ｅ ｄ ｎｌ ｉ ａ ｉ ｈ ａ ｈ ｕｆ ｅ ｒ ｎｌｔ ｉ ｄ ｐ ｎ ｅ ｔ ａ ｎ ｙ ｎ
ｐ ｒ ｌ ｉ ｅ ｔ ｎ ｅ ． Ｔ ｅ ｓ ｍｅ ｃ ｎ ｅ ｔｏ ｓｎ ｕ ｅｙ ｋ ｎ ｍａ ｉ ｍａ ｎ ｒ ｃ ｈ ａ ｏ ｃ ｐ ｆｕ ｉｇ
ｄｍｅ ｓｏ ａ ｒｅ ｎ ｕ ｓ ｑ ｅ ｔ Ｄｅ ａ ａ ｄＳ ｅ ｉ ｎ ｉｎ ｌ ｅ ｐａ ｄ ｓ ｂ ｅ ｕ ｎｌ ｃ ｙ。 ｓｉ ｎ ｈ ｎ

剪切速率对黏土不排水强度影响的试验研究

剪切速率对黏土不排水强度影响的试验研究
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
卫 明 针 对 宁波 粉质 黏 土 做 了 固结 快 剪 试 验 ， 结 果 表 明随着 剪切 速 率 的增 加 ， 内摩 擦 角不 断 减 小 。对 剪 切
速 率 比较 敏感 的粉 质 黏 土 在做 固结 快 剪 试 验 时 ， 宜 采
验 。剪切 试验 采用 应变控 制 式直 剪仪 ， 速率０ ． ０ ０ ０ １～
铁
道
建
筑
７３
２ ０ １ ３年第 １ 期
Ｒａ ｉ ｌ ｗａ ｙ Ｅｎ ｇ ｉ ｎｅ ｅ ｒ ｉ ｎ ｇ
文章 编 号 ： １ ０ ０ ３ — １ ９ ９ ５ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ － ０ ０ ７ ３ — ０ ３
剪切 速 率对 黏 土 不 排 水 强度 影 响 的试 验研 究
强 度亦 不 尽相 同。
黏 土 由于 其本 身 具 有 流 变 特性 ， 土 体 变 形 与 时 间
密 切相 关 。事 实上 ， 实验 室 测 试 黏 土 的抗 剪 强 度 时施
加 的剪 切 速率 与实 际工 程 的 加 载 速 率有 很 大 的不 同。 故 对不 同应变 速率 下黏 土强 度 变化研 究 有很 重要 的工
抗 剪强 度是 衡 量 黏 土力 学 性 质 的一 个 重 要 指 标 ，
用较 大 的剪切 速率 。当 内摩 擦 角 选择 过 大 时 ， 将 使 工 程 的质量 降低 ， 存 在 安全 风 险 ； 而 内摩擦 角过 小 ， 经 济 性 比较差 ， 因此有 必要 对 不 同 剪切 速 率 下 黏 土 的 固结 快剪 指标 进行 深入 研究 。 三 轴仪 由于 能够 严 格 控 制排 水 条 件 ， 应 力状 态 也
在 验算 地基 承 载力 、 评 价 边 坡 稳 定 性 以及计 算 土压 力

饱和软土K0固结下三轴固结不排水剪试验分析

饱和软土K0固结下三轴固结不排水剪试验分析
图 １ 土体侧 限应力状态
２．２ 三轴 固结 不排 水剪试 验 应力 状态 分析 取土卸荷使原位土体 的应力条件发生变化 。土样
埋藏愈深 ，卸荷 、膨胀 的作用愈明显 ，对强度影响也 愈 大 ］。不排水剪时采用预 固结的方法来消除取土卸荷 的影 响。等压固结和Ｋ０固结采用 的是不同应力条件下 的 固结 ，如 图 ２所 示 。在 应 力平 面 内 ，有 效 自重 压 力下预 固结是先从应力零 点 ，沿Ｐ轴 固结 到 口点稳 定
根 据试验 结果绘 制主应力 差 — ）和轴 向应 变 ）曲 线 ，图３表明，正常固结饱和软土Ｋ０固结 ＣＵ试验应力—应 变关 系没有 峰 值 出现 ；主应 力差 （０ ．１－０ ．３）随着 侧 向 固结 应 力 （ ）的增 加 而缓 慢 增加 ；在 ０ ．ｃ较 小 时 ，对 Ｋ０固结 的 土样 应 力 状 态影 响较 小 ，当在 ０ ．ｃ增 加 到 足 够 大 时 ，对 土样 的 破坏起到明显 的作用 ，才使土样发生剪切破坏 ，分析原 因，土样在 Ｋｏ固结状态下 的轴 向压应力使土样 固结得 更 加 密 实 ，在 剪 切 过 程 中当 大 于 Ｋ０固结 时 的轴 向压 应力 时才能 改 变土样 的应力状 态 。
取土是一个 卸荷 、膨胀 的力学过程 ，卸荷 、膨胀改 变了土的物理力学状态 ，孔隙 比增大 ，强度 降低 ］。天 然土层通常是在侧 向不变形的条件下固结形成 的 ，即 处于Ｋ０状态∞ ，可见在三轴试验时 ，使土样在 Ｋ０条件下 预固结 ，能消除取土过程 中的卸荷 、膨胀影 响 ，较真实 模拟土体的原位应力状态 ，较准确反映土体 的天然强 度 ，而采用有效 自重压力下等压预 固结有些欠妥 ，尤其 对饱 和 软土 。
１ 概 述 规范ｎ 在进行三轴固结不排水剪 ）试验时对 土

饱和黏土不排水抗剪强度特性研究

饱和黏土不排水抗剪强度特性研究

饱和黏土不排水抗剪强度特性研究
孟祥传;刘润;梁超;侯科宇;孙若晗
【期刊名称】《土木工程学报》
【年(卷),期】2024(57)5
【摘要】饱和黏土的不排水抗剪强度(su)是海洋工程地基稳定性验算必备的参数,该参数的准确性对工程安全至关重要。

室内等向固结三轴压缩试验(CIUC)是工程中获得su最普遍的方法。

随着对海洋土工程特性认识的加深及国际设计方法的引入,su的室内测试方法种类增加,但不同方法测得的su存在差异。

针对天津滨海黏土开展不同固结方式、剪切方式以及不同超固结比(OCR)条件下的三轴压缩、三轴拉伸和静单剪(DSS)试验,分析比较了不同试验方法得到的su,并揭示了导致同一种土体su产生差异的原因,建立起不同试验方法测得的su之间的定量关系。

在此基础上结合修正剑桥模型提出了可以预测不同试验方法su的计算公式。

【总页数】13页(P86-98)
【作者】孟祥传;刘润;梁超;侯科宇;孙若晗
【作者单位】天津大学水利工程智能建设与运维全国重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】TU43
【相关文献】
1.淤泥及黏土的原状土和重塑土的固结不排水抗剪强度对比研究
2.基于DMT的软黏土不排水抗剪强度研究
3.基于自钻式旁压试验的软黏土不排水抗剪强度研究
4.
饱和软黏土固结过程中的不排水抗剪强度特性5.饱和黏土不排水抗剪强度各向异性的热力学本构模型研究
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孔隙结构对黏土持水性及抗剪强度的影响

孔隙结构对黏土持水性及抗剪强度的影响

孔隙结构对黏土持水性及抗剪强度的影响
陈芸;颜荣涛;张芹;陈柏莹;蔡煜;陆地
【期刊名称】《中国科技论文》
【年(卷),期】2024(19)5
【摘要】为研究双峰孔隙结构对非饱和土力学特性的影响,以广西南宁和桂林2种典型双峰孔隙结构黏土为研究对象,分析了其在不同饱和度情况下的抗剪强度特性;辅以滤纸法及核磁共振(nuclear magnetic resonance,NMR)技术探究了2种土体在双峰孔隙结构情况下孔隙水分布状态对强度的影响机理。

结果表明:饱和状态下,2种土体试样的T2分布曲线为双峰结构,且土样持水特性整体上均呈现双峰土水特征曲线;2种土体的应力-位移关系变化规律相似,抗剪强度与饱和度密切相关;在饱和度为40%前后土样黏聚力变化趋势发生改变,而内摩擦角则是在饱和度为80%时达到最小值。

【总页数】9页(P557-565)
【作者】陈芸;颜荣涛;张芹;陈柏莹;蔡煜;陆地
【作者单位】桂林理工大学土木工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU411
【相关文献】
1.直接快剪条件下黏土抗剪强度影响因素探讨
2.纳米黏土与再生聚酯纤维混合处理黏土砂的抗剪强度
3.KCl溶液对红黏土骨架结构与抗剪强度影响的试验研究
4.红黏
土重塑结构的抗剪强度影响因素试验研究5.裂隙对红黏土抗剪强度衰减影响试验研究
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饱和与非饱和膨胀岩剪切特性试验研究

饱和与非饱和膨胀岩剪切特性试验研究

ａ ｘ ｉ ａ ｌ ｔ ｅ ｓ ｔ ａ ｒ ｅ ｕ ｓ ｅ ｄ ｈ ｅ ｒ ｅ ｔ ｏ ｓ ｔ ｕ ｄ ｙ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｐ ｒａ ａ ｍ ｅ ｔ ｅ ｒ ｓ ｏ ｆ ｔ ｈ ｅ ｔ ｙ ｐ ｉ ｃ ｌ ａ ｅ ｘ ｐ ａ ｎ ｓ ｉ ｖ ｅ ｒ ｏ ｃ ｋ ｉ ｎ Ｘ ｉ ｎ ｊ ｉ ａ ｎ ｇ ｉ ｎ ｎ ｏ ｎ ・ ｓ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｎ ｄ
中图分类 号 ： Ｔ Ｕ ４ ５ ８ 文献标 识码 ： Ａ 文章编号 ：１ ６ ７ ２ —１ １ ４ ４ （ ２ ０ １ ３ ） ０ １ —０ ０ ４ ７ —０ ４
Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ ｏ ｎ Ｓ ｈ ｅ ａ ｒ Ｃｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｓ ｏ ｆ Ｓ ａ ｔ ｕｒ ａ ｔ ｅ ｄ ａ ｎ ｄ Ｕｎ ｓ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ Ｅｘ ｐａ ｓｉ ｎ ｏ ｎ Ｒｏ ｃ ｋ
ｓ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ｓ ｔ ａ ｔ ｅ ，ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｒ ｅ ｓ ｉ ｄ ｕ ｌ ａ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ ｕ ｎ ｄ ｅ ｒ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｓ ｈ ｅ ａ ｒ ｎ ｕ ｍｂ ｅ ｒ ｎｄ ａ ｆ ｒ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ ｒ ｏ ｃ ｋ ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｔｈ ｇ ｉ ｎ ｄ ｉ ｆ ｆ ｅ ｒ ｅ ｎ ｔ ｗ ｅ ｔ ｔ ｉ ｎ ｇ ａ ｎ ｄ
Ｖ０ １ ． １ １ Ｎｏ． １ Ｆｅ ｂ ．， ２０ １ ３
饱 和 与 非 饱 和膨 胀 岩 剪 切 特 性试 验 研 究
李川疆 ， 何建新 ， 刘 亮
（ 新疆农业大学 水利 与土木 工程 学院 ， 新疆 乌鲁木齐 ８ ３ ０ ０ ５ ２ ）

SBPT测定饱和黏土不排水强度的数值分析

第31卷第7期 岩 土 力 学 V ol.31 No.7 2010年7月 Rock and Soil Mechanics Jul. 2010收稿日期：2009-04-24基金项目：国家自然科学基金资助项目（No. 50639010）；东北电力大学博士科研启动基金项目（No. BSJXM-200917）；河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室开放基金（No. GH200803）。

第一作者简介：郝冬雪，女，1981年生，博士，主要从事孔扩张理论及原位测试机理研究。

E-mail: haodongxue@SBPT 测定饱和黏土不排水强度的数值分析郝冬雪1, 2，陈 榕2，栾茂田2，武科3, 4（1.东北电力大学 建筑工程学院，吉林 吉林 132012；2.大连理工大学 海岸和近海工程国家重点试验室，辽宁 大连 116085；3.山东大学 岩土与结构工程研究中心，济南 250061；4.河海大学 重点试验室，南京 210098）摘 要：自钻式旁压试验（SBPT ）因其扰动小、测试深度大、可以获得应力-应变、超孔隙水压力-时间等数据，在确定地基土性参数和地基承载力上有广阔的应用前景。

然而由于用以解释SBPT 的柱孔扩张理论（Gibson 解）所采用的平面应变假设与实际旁压腔几何特征存在差异，导致试验所确定的黏土不排水剪切强度s u 与其他原位试验或室内试验结果存在差别。

针对旁压腔几何尺寸及应变区间的选择对确定s u 的影响，基于修正剑桥模型，采用低渗透系数控制加载过程中不排水条件，利用有限元法模拟SBPT ，建议了不同应力历史下确定s u 的应变区间，并给出考虑几何尺寸影响时相应应变区间上s u 的修正系数。

关 键 词：孔扩张理论；自钻式旁压试验；不排水剪切强度；修正剑桥模型；应变区间 中图分类号：TU 431 文献标识码：ANumerical analysis of SBPT for estimation of undrained shear strengthHAO Dong-xue 1, 2, CHEN Rong 2, LUAN Mao-tian 2, WU Ke 3, 4(1. School of Architecture Engineering, Northeast Dianli University, Jilin, Jilin 132012, China; 2. State Key Laboratory of Coastal and Offshore Engineering, Dalian University of Technology, Dalian, Liaoning 116085, China; 3. Research Center of Geotechnical and Structural Engineering; Shandong University,Jinan 250061, China;4. State Key Laboratory of Geomechanics and Embankment Engineering, Hohai University, Nanjing, 210098, China)Abstract: The self-boring pressuremeter(SBP) has proved to be a useful tool for geotechnical engineering to determine the in situ properties of soils due to its small disturbance, long measurement depth, versatile data such as stress-stain, excess pore pressure-time. The conventional interpretation methods of the SBP testing (Gibson et al, 1961) have typically been based on the one-dimensional expansion of a cylindrical cavity by assuming that the pressuremeter can be treated as infinitely long, leading to an overestimation of soil shear strength by pressuremeter testing. The study of two-dimensional geometry effects and choices of strain range in pressuremeter curves on undrained shear strength based on modified Cam clay model is performed. Strain ranges for different stress histories have been proposed by comparing the results of finite element method with the solutions of cylindrical cavity expansion. And corrections of undrained strength in proposed strain range for the effect of length diameter ratio of SBP are carried out. Key words: cavity expansion; self-boring pressuremeter; undrained shear strength; modified Cam clay model; strain range1 引 言自钻式旁压试验（SBPT ）因其扰动小、测试深度大、可以获得应力-应变、超孔隙水压力-时间等试验数据，在确定地基土性参数和地基承载力上有广阔的应用前景。

不同水力路径下非饱和粉质土的破坏与变形特性_马田田

表1
Table 1 比重 Gs 液限 ωL / %
公式和 Fredlund 公式基础上提出了膨胀土用含水 率表示的指数函数抗剪强度公式 。 由于存在毛细滞回效应， 基质吸力与含水量并 。 ， 不是一一对应的 因此 即使含水量相同的土样， 水 力路径不同导致不同的力学性质 。这两个参数对抗 剪强度均有影响。而目前国内外大部分的工作主要 是在仅考虑基质吸力或饱和度一个变量来描述非饱 和土的抗剪强度理论。基于简单土水特征关系的非 饱和土边坡渗流模型与稳定性分析方法难以考虑非 饱和土复杂的渗流特性， 也不可能有效地描述前期 降雨历史对边坡稳定性的影响。 大量研究表明， 前期降雨对非饱和土边坡稳定 性具有重要影响， 因此在分析降雨诱发滑坡问题时 必须要加以考虑
［14 ］ ［13 ］ ［12 ］
。 渗流过程影响
土体的强度与变形， 例如反复的干湿循环会使非饱 。同时， 土体的变形又会改变非 饱和土 的 土 水 特 性， 从而影响孔隙水的渗流过 。因此， 有效地模拟任意含水量变化路径下非 饱和土的渗流、 变形及强度变化之间的耦合作用是 亟需解决的关键问题。要解决该关键问题首先需要 建立两个本构方程， 即应力 － 应变关系和土水特征 关系及其之间的相互影响。 本文基于以上存在的问题， 设计了不同水力路 径下非饱和粉质土的抗剪强度试验， 得出其破坏特 征。同时提出可以考虑毛细滞回的变形特性 。
马田田， 韦昌富， 魏厚振， 田慧会
（ 中国科学院武汉岩土力学研究所 岩土力学与工程国家重点实验室， 湖北 武汉 430071 ）
摘
temple 仪和直剪仪对非饱和粉土经过脱湿之后和不同含水量状态分别进行抗剪强度试验 要： 通过压力板仪、
研究。试验结果表明： 如果采用净应力来描述， 非饱和土的有效粘聚力随着含水量的增大而减小， 或随着基质吸力 的增大而增大， 但有效内摩擦角基本保持不变 。当饱和度相同时， 经过脱湿之后的土体有效粘聚力较大， 反映出滞 回效应。如果采用有效应力来描述， 抗剪强度曲线则归一化为一条临界状态线， 而与含水量大小和水力路径无关， 从而证明了采用有效应力的合理性与有效性 。在修正剑桥模型基础上， 将饱和度和基质吸力作为内变量， 提出屈 服强度的硬化函数， 建立渗流与变形耦合模型， 从而可以考虑前期降雨历史对非饱和土边坡稳定性的影响 。 关键词： 毛细滞回； 抗剪强度； 有效应力； 土水特征曲线； 渗流与变形耦合 TU43 中图分类号： P642 － 1 ， 文献标志码： A

静动应力作用下大连饱和黏土的剪切特性研究

静动应力作用下大连饱和黏土的剪切特性研究
齐剑峰;栾茂田;王忠涛;刘鹏
【期刊名称】《地震工程与工程振动》
【年(卷),期】2011(31)1
【摘要】针对人工制备的大连饱和黏土,在静应力与循环应力联合作用下进行了多组循环剪切试验,着重探讨了初始静力大小及加载速率对循环剪切变形特性的影响.试验表明静应力与循环应力作用下饱和黏土具有循环蠕变特性,总应变由初始静应变和循环蠕变两部分组成,其中循环蠕变主要受循环应力幅值、初始静应力大小及其加载速率的影响,循环蠕变的逐次增加量受循环应力幅值的变化影响最大。

在对试验结果分析基础上,考虑初始静应力大小及其加载速率的影响,采用等效应力方法建议了循环蠕变经验关系式,并引入屈服面流变理论,建立了单调与循环荷载联合作用下的循环蠕变计算模型,3个模型参数易于通过循环剪切试验获得。

【总页数】7页(P148-154)
【关键词】饱和黏土;初始静应力;循环应力-应变关系;循环蠕变特性;计算模型【作者】齐剑峰;栾茂田;王忠涛;刘鹏
【作者单位】河北省水资源可持续利用与开放重点实验室;大连理工大学海岸与近海工程国家重点实验室
【正文语种】中文
【中图分类】P315.984
【相关文献】
1.双向动应力耦合状态下饱和软黏土动力特性的影响因素研究 [J], 曹树刚;曾芳金;谷川;沈娟
2.循环应力下饱和黏土剪切变形特性试验研究 [J], 栾茂田;齐剑峰;聂影;张振东;马太雷
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不同饱和度的粉质黏土剪切率效应环剪试验研究

不同饱和度的粉质黏土剪切率效应环剪试验研究鲁剑楠;李学良;陈光富【摘要】以三峡库区树坪滑坡不同饱和度的粉质黏土为研究对象,以重塑样为试验土样,以环剪试验为研究手段,分析了剪切速率、法向应力、饱和度对粉质黏土强度的影响,得出:不同饱和度的土样都表现为剪切速率负相关,但法向应力对率效应的影响不同;饱和粉质黏土的残余抗剪强度,低法向应力作用下,剪切率效应不显著,高法向应力作用下,剪切率效应较为显著,研究成果为粉质黏土剪切速率相关性强度参数取值提供参考.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2018(044)002【总页数】4页(P57-60)【关键词】粉质黏土;剪切率效应;环剪试验【作者】鲁剑楠;李学良;陈光富【作者单位】三峡大学土木与建筑学院,湖北宜昌 443002;三峡大学湖北省地质灾害防治工程技术研究中心,湖北宜昌 443002;河南省中州公路工程有限公司,河南南阳 474550;三峡大学土木与建筑学院,湖北宜昌 443002;三峡大学湖北省地质灾害防治工程技术研究中心,湖北宜昌 443002【正文语种】中文【中图分类】TU4110 引言土体在剪切过程中，表现为剪切速率相关性，对其峰值和残余强度会产生较大影响，在对滑坡变形演化过程分析和稳定性评价中，与变形速率相关的强度参数取值是值得关注的一个问题。

Skempton[1]提出了峰值强度和残余强度的概念，认为在自然条件下边坡发生滑动时，土体能提供的抗剪强度接近残余强度。

Carrubba等[2]对意大利的一处滑带进行了现场和室内环剪试验。

胡明鉴等[3]对西藏的易贡滑坡滑带土进行了不同剪切速率、不同排水条件下的环剪试验，认为剪切速率越高，土体强度越低。

孙涛等[4]采用环剪仪对超固结黏土进行了抗剪强度测试，分析了不同超固结比、法向应力以及剪切速率对土体的抗剪强度的影响。

张迪等[5]对巴东黄土坡滑坡临江1号滑坡体滑带土在不同剪切速率、含水率和法向应力情况下的残余强度开展了环剪试验研究。

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under the confining pressure of 100 kPa
图 1 显示黏土的变形与强度特性有如下特征： （1）非线性。当应变速率较低时，应力-应变关 系一直呈现非线性特征，而在高应变速率下，应力应变关系的初始阶段近似为直线，随着应变的增加 逐步表现为非线性特征。 （2）非弹性。加、卸载试验（观察）表明，该 黏土达到屈服极限时轴向应变 εa 一般不超过 2 %。 在达到屈服极限以前，当应变速率较低时偏应力 q 上升速率较慢，切线模量较小，而随着应变速率的 升高，切线模量逐渐增大。在达到屈服极限以后， 低应变速率和高应变速率下的应变-应变关系 都呈 现出明显的非弹性。 （3）软化特性。在达到屈服极限以前，偏应力 q 随着轴向应变的增加而增大。超过屈服极限后， 应变速率较低的条件下应力-应变关系一直具有应 变强化的特点，而当应变速率较高时应力-应变关 系出现峰值强度，并随后发生应变软化。
2 试验研究
2.1 试验方法与试验条件 试验所用黏土取自大连。首先对所取土样作烘
干、碾碎处理，过 0.1 mm 土工筛，以除去杂物和 较大颗粒的土，再按一定的水土比例配制成泥浆， 采用真空抽吸技术[6]制备成试验所需的样品。基于 上述制样过程所制备的样品，具有组成成份均一、 饱和程度高、易于切削制备成三轴或空心圆柱试样 等优点。试样基本物理性质指标见表 1。
摘 要：采用真空抽吸制样技术制备的饱和重塑黏土，在 0.015∼3.75 %/min 应变速率范围内进行了多组不固结不排水（UU）
剪切试验。通过对试验结果的分析，着重探讨了应变速率和约束压力对应力-应变关系及其强度特性的影响。试验结果表明，
黏土的应力-应变关系与强度特性基本上不依赖于约束压力，而受应变速率的影响较为显著，强度随应变速率的增加而增长，
三轴不排水剪切试验（CU），探讨了应变速率和超 固结比对强度与孔隙水压力发展规律的影响。蔡羽 等[3]对湛江强结构性黏土得结构性与速率效应进行 了研究，探讨了该类黏土的力学性状。同时，沈珠 江[4]认为黏土对加荷速率更加敏感，不同应变速率 下峰值强度可能相差 30 %以上。然而，由于试验 土料与试验类型及条件的差异，研究未获得一致性 认识。
收稿日期：2006-03-03 基金项目：国家自然科学基金资助项目（No.50579006）；国家自然科学基金重点基金资助项目（No.50639010，No.50439010）；教育部科学技术研究 项目重大项目（No.305003）。 作者简介：齐剑峰，男，1975 年生，博士研究生，主要从事软土工程等方面的试验与理论研究。E-mail: jianfengluck@
土不固结不排水条件下 UU 三轴试验应力-应变关 系如图 1 所示。
qq//kkPPaa
445
440 UU 335 330 225 2200
3.75 %/min
1.875 %/min 1.25 %/min
0.225 %/min 0.094 %/min
0.015 %/%mi/nmin 33..7755 %/min
2278
岩土力学
2008 年
由于渗透性低，黏土地基一般要经历较长时间 才能完成固结[5]。对于新近沉积的黏土地基，考虑 到固结没有完成，可以通过室内不固结不排水试验 （UU）确定其在历时较短加载条件下的强度与变形 特性。目前通过 UU 三轴试验系统地探讨黏土剪切 变形特性的应变速率效应较为少见。为了进一步地 明确黏土的加荷速率效应，需要针对不同的应变速 率，通过试验探讨在不固结不排水条件下饱和黏土 的强度与变形特性，建立能够反映黏土加荷速率效 应的应力-应变关系，以便对黏土地基变形与稳定 性进行计算与分析。
1155
11..887755 %/min
11..2255 %/min
110
00..222255 %/min
55
00..009944 %/min
0
00..001155 %/min
0 2 4 6 8 100 122 1144 1166
εεaa//%%
图 1 不同应变速率下应力-应变关系（σ3 =100 kPa） Fig.1 Stress-strain relations at different strain rates
本文针对由真空抽吸制样技术制备的饱和黏 土，进行了应变控制的 UU 三轴剪切试验。在探讨 应变速率和围压对应力-应变关系和强度特性影响 的基础上，针对不固结不排水条件下饱和黏土的剪 切特性建立了双曲线经验模式，建议了通过试验确 定有关参数的简便方法，探讨了应变速率对剪切特 性及双曲线模型中有关参数的影响及其实用考虑方 法。
第8期
齐剑峰等：饱和黏土不排水剪切特性及双曲线模型
2279
τ /kPa UU、oPr/kPP/akPa
取应力-应变关系出现峰值或轴向应变达到 5 %时偏应力 1/2 作为不排水抗剪强度。将对应于 同一应变速率下的多个试验所得到的抗剪强度平 均，得到该应变速率下的平均抗剪强度。按照表 2 的试验组合所得到的平均剪切强度，如图 2 和表 3 所示。不排水抗剪强度和应力 Mohr 圆随应变速率 的增加而增大，当应变速率从 0.015 %/min 增至 3.75 %/min 时，不排水剪切强度从 11.3 kPa 增加为 19.5 kPa，增长幅度为 72.3 %，表明该黏土的抗剪 强度对应变速率的变化比较敏感。考虑到实测数据 比较离散，在双对数坐标系中分别以 0.015 %/min 及其相应的不排水强度为参考应变速率与参考强 度，对应变速率和不排水强度进行归一化处理，由 此所得到的归一化后实测不排水强度与应变速率之 间的经验关系近似为一条直线（图 3），采用下列 线性关系进行拟合：
第 29 卷第 8 期 2008 年 8 月
文章编号：1000－7598－(2008) 08－2277－06
岩土力学 Rock and Soil Mechanics
Vol.29 No.8 Aug. 2008
饱和黏土不排水剪切特性及双曲线模型
齐剑峰，栾茂田，王忠涛，聂 影，范庆来
（大连理工大学 海岸和近海工程国家重点实验室/土木水利学院岩土工程研究所，大连 116024）
Abstract: A series of unconsolidated-undrained (UU) triaxial tests are performed in order to examine the effect of strain rate and confining pressure on strength and stress-strain behavior of reconstituted saturated clays. Strain rate is controlled to vary between 0.015 %/min and 3.75 %/min. It is found by comparing the experimental data that strength and stress-strain behavior are mainly affected by strain rate, however, they are almost independent on confining pressure. Undrained shear strength of the saturated clay increases with increase of strain rate; and the increase of 70 % of strength may be attained. An empirical correlation between strength and strain rate is proposed after a given normalization. Furthermore, the hyperbolic constitutive model of nonlinearity is recommended in order to take the effect of strain rate on the stress-strain relation into consideration; and the experimentally-based procedure for defining the parameters in the hyperbolic model is given. The model is verified through test data in the monotonic triaxial and torsional shear tests. Key words: saturated clays; strain rate; stress-strain relations; hyperbolic stress-strain model
⎛ lg ⎜
⎝
Su Sur
⎞ ⎟ ⎠
=
A
+
⎛ B lg ⎜
⎝
1前言
与砂土相比，黏土不仅表现出蠕变和应力松弛 特性，而且其变形与强度特性强烈地依赖于加载或 应变速率。早期，Richardson 和 Whitman [1]针对正 常固结黏性土，通过固结不排水试验（CU）探讨了 应变速率对抗剪强度参数与孔隙水压力发展规律的 影响。Sheahan 等[2]通过对波士顿兰黏土（BBC）的
表 1 黏土试样的物理性质指标 Table 1 Physical properties of the clay samples
密度 含水率 ρ /g⋅cm−3 w / %
1.95
29
比重 Gs
2.67
塑限 wp / %
18
液限 塑性指数 饱和度
wl / %
Ip
Sr /%
36
18
>98
用削样器将制备的土样加工成为圆柱状和空 心圆柱状试样，圆柱试样的直径和高度分别为 39.1 mm 和 80 mm。空心圆柱试样的内径、外径与 高度分别为 30，70 mm 与 100 mm。由计算机自动 控制的应变式三轴仪控制试验。为了对建议的双曲 线模型进行验证，采用扭剪试验设备分别控制围压 和应变速率，进行了少量试验，应变速率的变化范 围为 0.015∼3.75 %/min，应变速率和围压的组合试 验条件见表 2，由试样底部的孔压传感器测量孔隙 水压力的变化。