土力学电子教材-同济大学
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非饱和土力学同济大学地下建筑与工程系2006年10月第一章绪论非饱和土分布十分广泛,与工程实践紧密联系的地表土几乎都是非饱和土。
干旱与半干旱地区,由于蒸发量大于降水量,地下水位较深,这些地区的表层土是严格意义上的非饱和土;土坝、铁路和公路路基填土,机场跑道的压实填土都是处于非饱和状态,亦即非饱和土;即使是港口平台、管道等离岸工程中所遇到的土,往往是含生物气的海相沉积土,其孔隙中含有以大气泡(气泡直径远大于土粒直径)形式存在于孔隙中的生物气;另外,在地下水面附近的高饱和土体,其孔隙水中溶解了部分以小气泡(气泡直径与土粒粒径相当)形式存在于孔隙中的气体,土体卸载以后(取样或开挖等),溶解于孔隙水中的气体逸出,以气泡形式存在于孔隙水中,这两种含气泡的土也应属于非饱和土。
可见,非饱和土才是工程实践中经常遇到的土,饱和土是非饱和土的特例,真正意义上的饱和土在工程实践中很少见到。
土力学发展至今,已形成了一套完善、独立的理论体系。
然而,迄今为止的土力学主要是把其研究对象——土,视为两相体,即认为土是由土粒和孔隙水组成。
严格的讲,迄今为止的土力学只能称之为饱和土力学。
然而,实际工程中遇到的土多是以三相状态(土粒、孔隙水、孔隙气)存在。
经典的饱和土力学原理与概念并不完全符台其实际性状。
有人甚至认为在土中水一气的结合面上还存在第4相一水气结合膜。
土中气相的存在,使得土体性质复杂、性状多变。
将土作为饱和土对大多数工程来讲是一种合理的简化,但是,随着研究的逐渐深入,人们已经注意到,对于某些特殊区域或特殊性质的土,这种简化将造成研究理论的失误。
如在膨胀土地基基础的设计中。
如果单纯按照膨胀土的现有强度进行设计,则有可能将强度参数估计过高,不安全;如果按其最低强度进行设计,又将造成浪费。
因此,合理地提出膨胀土在不同状态下的强度参数是工程的客观需要。
此外,膨胀土等非饱和土的变形性能也随饱和度而变化。
这些问题都是饱和土力学难以解决的。