非饱和膨胀土抗剪强度的试验研究

格式：pdf
大小：232.00 KB
文档页数：6

下载文档原格式

土力学作业非饱和土抗剪强度理论的研究进展

[5]KhaliliN,KhabbazM H. A unique relation -ship for the determination of the shear strength of unsaturated soils[J].Geotechnique, 1998, 48(5): 681-687.
[10]卢肇钧等.膨胀力在非饱和土强度理论中的应用[J].岩土工程学报，1997(5)：20-27.
[11]卢肇钧等.非饱和土的抗剪强度与膨胀压力[J].岩土工程学报，1992(3)：1-8.
[12]缪林昌，殷宗泽.非饱和土的剪切强度[J].岩土力学，1999，20(3)：1-6.
[13] Rohm S A,VilarO M. Shear strength ofunsaturatedsandysoil[A]. Proc.1st Int. Conf. UnsaturatedSoils[C]. Paris: [s.n.], 1995. 189-195.
图2非饱和黄土的剪切强度曲面(引自党进谦等，1997)
Fig.2 Shear strength envelop of unsaturated loess
6从粒间吸力对非饱和土抗剪强度理论的解释
汤连生(2001)通过对非饱和土粒间吸力的研究，将作用于非饱和土颗粒上的并对颗粒间相互作用有贡献的吸力(简称粒间吸力)分为：本征结构吸力、可变结构吸力、有效基质吸力、孔隙气压力，孔隙水压力、湿吸力和牵引力五类吸力，如图3示。
2 Bishop理论及进展
Bishop依据Terzaghi饱和土的有效应力原理和实验研究给出了非饱和土的有效应力公式
（1）
在此基础上根据Mohr-Coulomb强度理论公式得到了非饱和土的抗剪强度公式

南阳膨胀土非饱和剪切特性试验研究

ＨＵｏ．ＩＧＯＮＧｉｗｅ３Ｂ— ｉ
（ａｇｚｉｅｃｅｔｉｅｅｒｈＩｓｔｔ，ｙｌｂｒｔｒｆＧｅｔｃｎｃｌｃａｉｓＹｎｔｅＲｖｒＳｉｎｉｃＲｓａｃｎｔｕｅＫｅａｏａｏｙｏｏｅｈｉａｈｎｃＪｉＭｅａｄＥｇｎｅｉｇｏｅｉｓｙｏＷａｅｓｕｃｓＷｕａ３００Ｃｉａｎｎｉｅｒｎｆｔｎｔｆｔｒｏｒｅ，ｈｎ４０１，ｈｎ）ｈＭｒＲｅ
变量强度公式的适用性。
关键词：膨胀岩；基质吸力；剪切强度；剪胀性；非饱和直剪试验
中图分类号：Ｖ７Ｔ４０文献标识码：Ａ文章编号：６２１８（０９０—１２０１７６３２０）６０４～３
ＳｔｄｉＳｅｒＳｒｎｔａａｔｒｓｉｓｏｐｎｉｅＳｉｏｎｙｎｇＣｉｙｕｙＯｌｈａｔｅｇｈＣｈｒｃｅｉｔｃｆＥｘａｓｖｏｌｆＮａａｔ
ｉｔｉｓｃｉｎ一１．。ｗｈｃｒｖｄｔｅａｐｉａｉｔｆｔｅｄｕｂｅｓｒｓａｉｂｅｔｅｇｈｅｕｔｎｎｍａｒｕｔｃｏ６４，ｉｈｐｏｅｈｐｌｃｂｌｙｏｈｏｌｔｅｓｖｒａｌｓｓｒｎｔｑａｉ．ｉｏＫｅｒｓｘａｓｖｏｌｍａｒｃｓｃｉｎｓｅｒｓｒｎｔｓｅｒｄｌａｃｕｓｔａｅｉｅｔｓｅｒｔｓ．ｙｗｏｄ：ｅｐｎｉｅｓｉ；ｔｉｕｔｏ；ｈａｔｅｇｈ；ｈａｉｉｎｙ；ｎａｒｔｄｄｒｃｈａｅｔｔ

膨胀土含水量与抗剪强度参数的研究

第38卷第6期2012年12月四川建筑科学研究Sichuan Building Science收稿日期：2011-06-23作者简介：潘秀（1987－），女，四川南充人，硕士研究生，研究方向：岩土工程。

E －mail ：kanchapanxiu@163．com膨胀土含水量与抗剪强度参数的研究潘秀1，李延和2（1．四川工程职业技术学院，四川德阳618000；2．江苏建华建设加固公司，江苏南京210009）摘要：膨胀土是严重危害工程的特殊土。

影响膨胀土强度的因素多且复杂，准确地确定其抗剪强度较为困难。

膨胀土本质为非饱和土，土体强度随着含水量的变化而变化，故使用含水量确定膨胀土抗剪强度参数有一定的可行性。

三轴试验结果表明，膨胀土含水量与粘聚力及内摩擦角近似成线性对数关系。

关键词：膨胀土；含水量；抗剪强度中图分类号：TU432文献标识码：B文章编号：1008－1933（2012）06－135－030前言膨胀土是一种三相特殊土。

膨胀土的复杂特性给膨胀土工程及研究带来了许多困难［1］，以致目前膨胀土的理论原理和计算方法及它们介入工程的程度还处于初步阶段［2］。

特殊土均具有非饱和土的基本特性，即土体内通常存在着吸力。

这种特征在膨胀土中表现得尤为明显和重要［3］。

因此，非饱和土理论就越来越密切地介入到膨胀土的研究中。

这不仅增加了膨胀土研究的活力，开阔了探索的视野，且鉴于非饱和土力学的理论框架已有一定进展，使今后膨胀土研究有较坚实的非饱和土理论基础，从而使研究向着更加理性化的方向发展。

膨胀土被称为“工程的癌症”，每年因膨胀土导致的工程事故不胜枚举［4］。

另一方面，对膨胀土的强度特性的研究并不多。

鉴于此，本文以南京仙林区某地膨胀土为样本，进行了3种不同初始含水量膨胀土试样的常规三轴压缩试验，并借鉴对非饱和土强度的研究成果对数据进行分析，旨在通过研究不同含水量膨胀土试样的应力应变关系，得出含水量变化与膨胀土抗剪强度的的关系［5-6］。

非饱和膨胀土强度及土水特性室内试验研究

非饱和膨胀土强度及土水特性室内试验研究郭震山【摘要】依托某浅埋膨胀土隧道工程,制备不同含水率的土样进行直剪试验,建立了膨胀土强度参数随含水率变化的经验公式,采用滤纸法测得膨胀土在吸湿过程中基质吸力随含水率的变化规律,并依据试验数据对土-水特征曲线按V-G模型进行拟合并确定拟合参数,结果表明:现场膨胀土属于低压缩性土,具有中等膨胀潜势,土体摩擦角随含水率的增加呈线性减小,黏聚力随含水率的增加呈二次抛物线形减小,土-水特征曲线与V-G模型拟合程度较好.%On the basis of a shallow-buried expansive soil tunnel,the direct shear test was conducted on the soil samples with different moisture content,and the empirical equations for the variation of strength parameters of expansive soil versus various moisture contents were evaluated.The variation of matric suction versus moisture contents during the moisture absorbing process was measured by filter paper method.Based on the test result,the Soil-Water Characteristic Curve(SWCC)was fitted and the parameters were determined by the V-G model.Test results show that the field expansive soil exhibits low compressive and medium expansibility.The friction angle decreased linearly,while the cohesion decreased quadratically with the increase of moisture content.The SWCC was in goodness of fit using the V-G model.【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2017(043)011【总页数】4页(P100-103)【关键词】膨胀土;室内试验;强度参数;基质吸力【作者】郭震山【作者单位】山西省交通科学研究院黄土地区公路建设与养护技术交通行业重点实验室,山西太原 030006【正文语种】中文【中图分类】TU411膨胀土在我国分布广泛且种类较多[1,2]，同时膨胀土具有显著的地域差异性，不同地区膨胀土的工程特性不尽相同。

非饱和黏性土的抗拉强度与抗剪强度关系试验研究

摘要：通过对具有一定抗拉强度的非饱和黏性土在不同含水量状态下的重塑土样进行剪切和拉伸对比试验研究，结果表明，非饱和黏性土的抗剪强度指标 c 和在一定范围内都随含水量的增大而减小；以三轴拉伸试验围压为大主应力、轴向应力为小主应力所确定的各应力圆符合莫尔–库仑准则；物理性状相同的非饱和黏性土重塑土样的抗拉强度与抗剪强度存在一定的函数关系。提出在无拉伸试验条件情况下，可通过相应物理性状的剪切试验结果计算非饱和黏性土的抗拉强度思想。关键词：土力学；非饱和黏土；拉伸试验；剪切试验；抗拉强度；抗剪强度中图分类号：TU 43 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2008)增 2–3453–06
1
引
言
学性质都主要表现为具有较强的抗压强度、抗剪强度和抗拉强度，而土作为岩石风化产物，由于完整性、整体性遭到不同程度的破坏，力学性质上表现为还具有一定的抗压强度、抗剪强度，但强度值已大大降低，而抗拉强度则大部分或完全丧失。
土是地壳表层岩石风化的产物，是一种松散的矿物颗粒或岩屑集合体。土的力学性质与原岩相比，存在较大的差别，风化前的新鲜原岩体，从岩石的
EXPERIMENTAL STUDY ON RELATIONSHIP BETWEEN TENSILE AND SHEAR STRENGTH OF UNSATURATION CLAY EARTH MATERIAL
ZHU Chonghui，LIU Junmin，YAN Baowen，JU Juanli
(College of Water Resources and Architectural Engineering，Northwest A and F University，Yangling，Shaanxi 712100，China)

非饱和土抗剪强度参数含水率三轴试验安全系数稳定性硕士论文

降雨对某滑坡滑体与滑带土力学性质及其稳定性影响的研究地质工程， 2010，硕士【摘要】非饱和土的研究尚处在发展的阶段,它的理论还不够成熟,现在通过试验来完善它的理论是一种趋势,好多学者和专家都基于试验提出更加完善的计算公式,但一些公式仍然不便于实际工程的应用。

云南哀牢山的残-坡积土具有非饱和土的性质,且普遍存在。

每年的雨季,由于降雨入渗,使土体的含水率发生改变,导致土体的抗剪强度衰减,致使该地区一些浅层滑坡的发生。

本课题以云南哀牢山某滑坡的土体为研究对象,利用非饱和土的理论,通过三轴试验来探讨滑体土及滑带土的抗剪强度参数随含水率的变化所体现的异同及变化规律。

在此基础上,通过Geo-slope软件对该滑坡由于降雨入渗产生的三种不同工况进行稳定性分析,进一步阐明降雨入渗对滑坡稳定性的影响。

三轴试验结果表明：当含水率小于塑限含水率时,三轴试验得到的应力-应变关系出现峰值,呈加工软化的形态；而当含水率大于塑限含水率时,应力-应变关系曲线表现为加工硬化的形态,在15%的应变范围内,试样只是被压短变粗,出现鼓胀现象。

随着含水率的增加,滑体与滑带土强度参数c、φ都有变小的趋势,而滑体土强度参数较滑带土变化更为明显。

对于同一含水率下,滑体土的强度要比滑带土的大。

对试验数据的分析表明：滑... 更多还原【Abstract】 Study of unsaturated soils are still indevelopment stage,it is not enough mature, Now it through teststo improve the theory is a trend, Many scholars and experts have proposed a more comprehensive formula based on the tests, but some formula is still not easy using in engineering applications.The residual-slope deposits of soil have the nature of a non-saturated soil and widespread at Ailaoshan of Yunnan Province.The rainy season each year, As the rainfall infiltration, soil water content to c... 更多还原【关键词】非饱和土；抗剪强度参数；含水率；三轴试验；安全系数；稳定性；【Key words】unsaturated soil；shear strength parameters；water content；triaxial test；safety factor；stability；摘要5-6ABSTRACT 6-7第1章有关非饱和土的概述11-191.1 非饱和土的性状11-121.2 非饱和土的分类方法121.3 非饱和土研究的发展及现状12-151.3.1 库伦—莫尔(MOHR-COULOMB)破坏准则及有效应力概念121.3.2 BISHOP提出的以有效应力为基础的库伦破坏准则12-131.3.3 FREDLUND等提出的非饱和土强度的理论131.3.4 卢肇钧(1992、1997)等用膨胀力表示的强度13-141.3.5 沈珠江广义吸力双曲线公式141.3.6 徐永福的幂函数形式141.3.7 缪林昌等人(1999)提出的非饱和膨胀土公式14-151.3.8 缪林昌和殷宗泽(1999)提出的双曲线模型151.3.9 汤连生总有效应力原理151.4 非饱和土研究存在的问题15-161.5 本课题研究内容及意义16-19第2章云南哀牢山河口残-坡积土力学性质试验研究19-372.1 实验目的192.2 实验方案19-202.2.1 实验内容192.2.2 实验设备19-202.3 实验方法20-242.3.1.试样制备20-212.3.2 三轴实验21-222.3.3 含水率试验222.3.4 界限含水率试验222.3.5 密度试验22-232.3.6 比重试验23-242.3.7 颗粒分析试验242.4 试验步骤24-252.5 三轴试验成果整理25-302.5.1 应力-应变关系曲线25-302.5.2 土样抗剪强度参数试验结果302.6 试验数据分析30-352.6.1 应力应变关系特性30-312.6.2 强度特性31-352.6.2.1 含水率w与内聚力c的关系32-342.6.2.2 含水率ω与内摩擦角φ的关系34-352.7 结论35-37第3章滑坡稳定性分析的极限平衡法37-453.1 极限平衡法的理论基础37-393.2 稳定系数的定义39-403.3 极限平衡分析方法40-443.3.1 BISHOP条分法40-423.3.2 简布法(JANBU法) 42-443.4 滑坡稳定性分析软件简介44-45第4章哀牢山某工程实例分析45-614.1 哀牢山地区的研究现状46-474.2 哀牢山地区的地质环境概况47-494.2.1 区域自然地理47-484.2.1.1 地形地貌474.2.1.2 气候条件474.2.1.4 植被概况484.2.2 地质环境概况48-494.2.2.1 地层484.2.2.2 构造48-494.3 哀牢山地区地质灾害特征49-524.3.1 地层特征49-504.3.2 构造特征504.3.3 暴雨诱发504.3.4 地震50-514.3.5 人为活动的影响51-524.4 哀牢山某滑坡稳定性分析52-614.4.1 滑坡的简化模型524.4.2 降雨对滑坡稳定性影响过程分析52-574.4.2.1 工况一:在含水率为10%的情况下滑坡稳定性分析53-544.4.2.2 工况二:在含水率为13%的情况下滑坡稳定性分析54-554.4.2.3 工况三:在含水率为17%的情况下滑坡稳定性分析55-574.4.2.4 滑坡稳定性分析结果574.4.3 滑坡后缘拉裂缝对滑坡稳定性的影响57-59第5章结论与展望61-635.1 结论61-625.2 展望62-63参考文献。

河北省非饱和土含水量与抗剪强度参数关系的试验研究

到目前为止，没有形成一个完善的、适用于实践的、公认的理论．还这其中就有好多技术性的问题需要
解决．如吸力的测量，由于其操作的繁琐给非饱和土研究在生产实践中的应用带来了困难．因此，例通
过重塑非饱和土和原状非饱和土的三轴ｕｕ试验，究非饱和土含水量对抗剪强度参数的影响，对于指研
ｈｓｅｒａｅｅｄｗｉｅｉｃｅｓｆｔｒｏｔｎｆｎａｕａｅｏｌＴｅｒｌｔｎｈｐｅｈｃｓｏｌｃｇｉｏｎｕ — ａｃｅｓｄｔｎｔｔｒａｅｏｗａｅｎｅｔｕｓｔｒｔｄｓｉｄｒｈｈｎｃｏ．ｈｅａｉｓｉｎａｅｌｏｎｔｎｏｎｏｎｒｉｓｔｒｔｄｓｉａｄｍａｅａｉｒｏｎｉｅｒｐｌｅｓｄｅｕｔｆｎａｒｔｄｓｉｔｎｉｅｒｇｐａｔｅａｕａｅｏｌｎｋｓｉｅｓｅｒｅｇｎｅｓｔａｐｙｔｔｙｒｓｌｏｕｓｔａｅｏｌｏｅｇｎｅｉｒｃｉ．ｔｆｏｈｕｓｕｎｃ
ＬＩＸｉｙｎ，ＦＵ — ｕａＡＮｈｎ，ＤＯＵａｍｉＳｅＹｕｎ— ｎｇ，ＬＩＡＮＧｎＦａｇ
（ｃｏｌｆｉｌｎｉｅｎ，ｅｅＵｉｒｔｏＴｃｎｌｙＴａｉ３０３，ｈａＳｈｏｏＣｖｇｅｒｇＨｂｉｎｅｉｅｈｏｇ，ｉｊ０１２Ｃｉ）ｉＥｎｉｖｓｙｆｏｎｎｎ
导实际工程具有重要意义．

非饱和土抗剪强度

“非饱和土抗剪强度”资料合集目录一、含水量对非饱和土抗剪强度和单桩承载力的影响二、基质吸力对非饱和土抗剪强度的影响三、非饱和土抗剪强度理论的研究进展四、非饱和土抗剪强度公式分类及总结含水量对非饱和土抗剪强度和单桩承载力的影响土壤力学是研究土壤力学性质及其应用的学科，在工程建设、土地资源开发及生态环境保护等领域具有重要意义。

其中，非饱和土抗剪强度和单桩承载力是土壤力学中的重要参数，而含水量是影响这些参数的重要因素之一。

本文将探讨含水量对非饱和土抗剪强度和单桩承载力的影响，为相关工程实践提供理论指导。

非饱和土抗剪强度是指土壤在非饱和状态下的抗剪切能力，其影响因素包括含水量、孔隙比、颗粒级配、矿物成分等。

其中，含水量是影响非饱和土抗剪强度的重要因素之一。

含水量增加会导致土壤颗粒之间的摩擦力和粘聚力降低，从而减弱土壤的抗剪强度。

反之，含水量减少则会使土壤颗粒之间的相互作用增强，从而提高土壤的抗剪强度。

单桩承载力是指单根桩柱在土体中的承载能力，其影响因素包括桩身材料、桩身形状、桩径、桩长、土体性质等。

其中，土体性质是影响单桩承载力的关键因素之一。

含水量增加会导致土体软化，降低土体的承载能力，从而影响单桩承载力。

反之，含水量减少则会使土体强度增加，提高土体的承载能力，从而增强单桩承载力。

为了探讨含水量对非饱和土抗剪强度和单桩承载力的影响，我们设计了一系列实验。

我们选取了具有不同含水量的非饱和土样，测定其抗剪强度。

然后，我们采用相同的实验方法，对不同含水量的土样进行单桩承载力测试。

在实验过程中，我们控制了其他影响因素相同，以保证实验结果的可靠性。

经过实验测定，我们获得了不同含水量下非饱和土抗剪强度和单桩承载力的数据。

通过数据处理和趋势分析，我们发现含水量对非饱和土抗剪强度和单桩承载力的影响具有以下规律：随着含水量的增加，非饱和土抗剪强度逐渐降低；在一定含水量范围内，非饱和土抗剪强度和单桩承载力与含水量呈线性关系；当含水量超过一定阈值时，非饱和土抗剪强度和单桩承载力下降速度加快。

《山西非饱和黄土抗剪强度及土水特征曲线室内试验研究》范文

《山西非饱和黄土抗剪强度及土水特征曲线室内试验研究》篇一一、引言山西省作为中国典型的黄土高原地区，其非饱和黄土的力学特性对于工程建设和地质灾害防控具有重大意义。

本文通过室内试验的方法，重点研究山西非饱和黄土的抗剪强度及其土水特征曲线，旨在为相关工程实践提供理论依据。

二、试验材料与方法1. 试验材料试验所使用的黄土取自山西省某地区，具有典型的非饱和黄土特征。

2. 试验方法（1）抗剪强度试验：采用直剪试验法，通过改变垂直压力，测定黄土在不同含水率下的抗剪强度。

（2）土水特征曲线试验：采用压力板法，测定黄土在不同含水率下的基质吸力，绘制土水特征曲线。

三、抗剪强度试验结果与分析1. 抗剪强度随垂直压力变化试验结果显示，非饱和黄土的抗剪强度随垂直压力的增大而增大。

在低垂直压力下，抗剪强度增长较快；随着垂直压力的增大，抗剪强度增长速度逐渐减缓。

2. 抗剪强度随含水率变化含水率对非饱和黄土的抗剪强度有显著影响。

随着含水率的增加，非饱和黄土的抗剪强度先增大后减小，存在一个最优含水率，使得抗剪强度达到最大。

四、土水特征曲线试验结果与分析1. 基质吸力与含水率关系通过土水特征曲线试验，得到基质吸力与含水率之间的关系。

随着含水率的增加，基质吸力逐渐减小；当含水率达到一定值时，基质吸力趋于稳定。

2. 土水特征曲线形态分析土水特征曲线呈现出明显的滞回性，表明非饱和黄土的吸力和释水过程存在明显的能量损失。

滞回环的大小与黄土的颗粒组成、结构性质等因素有关。

五、结论本文通过室内试验研究了山西非饱和黄土的抗剪强度及土水特征曲线，得到以下结论：1. 非饱和黄土的抗剪强度随垂直压力的增大而增大，存在一个最优含水率使得抗剪强度达到最大。

2. 基质吸力与含水率之间呈负相关关系，土水特征曲线呈现出明显的滞回性。

3. 本研究为山西地区及类似黄土地区的工程建设和地质灾害防控提供了重要的理论依据。

在实际工程中，应根据黄土的力学特性，合理设计工程结构，以保障工程的安全与稳定。

非饱和膨胀土剪切强度参数对比试验研究

增大而减小．直剪试验得出强度参数相对三轴试验得出的强度参数偏大．
关键词：非饱和膨胀土；基质吸力；强度；直剪试验；三轴试验中图分类号：ＴＵ４４３文献标识码：Ａ文章编号：１００２— ５６３４（２０１３）０４— ０００１— ０６
＝Ｃ＋（ｏｒ — 。）ｔａｎ＋
பைடு நூலகம்
（３）
Ｆｒｅｄｌｕｎｄ等在双变量理论基础上，根据土一
应力状态变量的非饱和土强度公式为
下＝ｃ＋［（ｏｒ —ｕ）＋（ｕ。一ｕ）］ｔａｎｑ￣
非饱和土力学的基本理论已经确认了基质吸力的存在有利于非饱和土强度的提高，但是对于强度
Ｋｈａｌｉｌｉ和Ｋｈａｂｂａｚ对１４种土进行试验研究，
给出了１４种土的有效应力参数和基质吸力之间
ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００２—５６３４．２０１３．０４．００１
非饱和膨胀土剪切强度参数对比试验研究
姜彤，张俊然，陈宇
（１．华北水利水电大学岩土工程与水工结构研究院，河南郑州４５００４５；２．上海大学，上海２００４４４）
摘
要：通过控制基质吸力的直剪和三轴试验，研究非饱和膨胀土强度参数随基质吸力的变化规律．试验结果表明：直剪和三轴试验得出的强度参数随基质吸力的变化规律基本相同，黏聚力随基质吸力的增加而增加，内摩擦角随基质吸力的增加而有所减小．非饱和土的内摩擦角并非常数，也受基质吸力大小的影响，当基质吸力小于或等于土样的进气值时，与基质吸力有关的内摩擦角保持不变，而土样内摩擦角随基质吸力的

1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。

τ f = c′ + (σ − ua ) tan ϕ′ + (ua − uw ) tan ϕ b (2)
式中： c′ 为有效粘聚力； (σ − ua ) 为破坏时在破坏面上的净法向应力；ua 为破坏时在破坏面上的孔隙气压力； ϕ′ 为与净法向应力状态变量 (σ − ua ) 有关的内摩擦角； (ua − uw ) 为破坏时在破坏面上的基质吸力；ϕ b 表示抗剪强度随基质吸力 (ua − uw ) 而增加的速率。文[3]的研究表明，ϕ b 不是常数，它与吸力有关，从这一点讲，基质吸力不符合强度问题应力状态变量的定义。
来，研究非饱和土的力学特性时应注意有一个适当
的理论基础，费用不能太大，要便于工程实践应用，
并且要尽可能与饱和土的有关处理方法相结合，以
便利用饱和土土力学的研究成果。
目前非饱和土的强度公式主要有两类：Bishop 公式和 Fredlund 公式。Bishop 公式是将非饱和土的有效应力代替饱和土的有效应力得到的，其实质是
吸附强度的实质是一种与外力无关的摩擦强度，它来源于吸力所产生的负孔隙压力，负孔隙压力在土骨架的内部产生有效应力，并因而产生与外力无关的摩擦强度。文[4，5]认为，膨胀力可能代表由吸力所引起土体内部的有效压应力，通过试验发现膨胀力与吸附强度之间有一定的线性关系，并提出非饱和土抗剪强度的公式为
关键词土力学，膨胀土，非饱和土，膨胀力，抗剪强度
分类号 TU 411.3
文献标识码 A
文章编号 1000-6915(2004)03-0420-06
TESTING STUDY ON SHEAR STREANGTH OF UNSATURATED EXPANSIVE SOILS
Yang Qing，Zhang Huizhen，Luan Maotian
摘要膨胀土是一种特殊的非饱和土，经典的土力学理论在膨胀土问题中已显得无能为力。因此，用非饱和土力
学理论来研究膨胀土问题在理论和实际两方面都具有重大意义。在非饱和土抗剪强度理论中，吸力的量测在工程
实际中仍没有一种简单易行的方法。基于这种实际情况，试图通过其他间接的途径来代替吸力的量测，以确定非
饱和土的吸附强度。对于膨胀土这种典型的非饱和土，膨胀力是其很重要的性质之一，它的大小受含水量的影响
饱和土的 Mohr-Coulomb 强度公式；Fredlund 公式是用非饱和土独特的应力状态变量来描述非饱和土
强度，但也是以 Mohr-Coulomb 破坏准则为基础的。
Bishop 非饱和土的强度公式为[1]
τ f = c′ + [(σ − ua ) + χ (ua − uw )]tan ϕ ′
有关参数的测定较为困难，这一新公式的提出可为非饱和土抗剪强度的研究工作提供一条新的探索与发展途径。但是这一公式是在总结几种膨胀土试验数据的基础上得出的，其他地区的膨胀土是否也符合上述公式，还有待进一步的试验研究。
试验所采用的膨胀土采自辽宁黑山和南京梅山铁矿，黑山土的主要矿物成分为蒙脱石，其含量约占 60%，外观为灰白色、粉末状，有强烈的膨胀性，属于强膨胀土；梅山土的主要矿物成分为蒙脱石伊利石混层矿物，其含量达 80%，菱铁矿占 15%，杂质小于 5%，显微镜下岩石的变余凝灰结构局部地段可辨，其外观为灰白、致密块状、质细腻、具滑感、刀子极易刻划、遇水崩解，属于中膨胀土，其物理性质指标如表 1。
τ f = c′ + (σ − ua ) tanϕ ′ + mPs tanϕ ′
(3)
式中：Ps 为体积不变情况下浸水测定的膨胀力，m 为膨胀力的有效系数，其他参数的意义同上。文[6] 根据文[4，5]的试验结果分析，将吸附强度与膨胀力的关系表示k 为常数 0.425，与土的类型无关。由于 Ps 和 m 的测量技术简单易行，而吸力及其
2 膨胀土的剪应力与剪位移的关系
对于试验过程中微机采集系统所采集的试验数
• 422 •
岩石力学与工程学报
2004 年
表 1 膨胀土物理性质指标 Table 1 Physical character index of expansive soil
土类型黑山膨胀土梅山膨胀土
液限 113.3 39.5
很大；另一方面，膨胀土的抗剪强度也随含水量的变化而不断地变化。进行了大量的膨胀力试验和抗剪强度试验，
以确定膨胀土的膨胀力与吸附强度是否有一定的关系。通过对黑山土和梅山土的重塑试样试验得到的试验数据分
析发现：膨胀力和含水量之间存在良好指数关系；粘聚力的对数和内摩擦角均随含水量的增大线性减小；非饱和
膨胀土的吸附强度与膨胀力之间存在较好的线性关系，并在此基础上优化了非饱和膨胀土抗剪强度公式。
第 23 卷第 3 期 2004 年 2 月
岩石力学与工程学报 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering
23(3)：420～425 Feb.，2004
非饱和膨胀土抗剪强度的试验研究*
杨庆张慧珍栾茂田
(大连理工大学土木水利学院及海岸与近海工程国家重点实验室大连 116024)
(1)
式中： c′ 为有效粘聚力，ua 为孔隙气压力，uw 为孔隙水压力，(ua − uw ) 为基质吸力，ϕ′ 为有效内摩擦角，χ 为有效应力系数。χ 取决于饱和度、土类、干湿循环以及加载和吸力的应力路径。当饱和度为零
时，χ 为 0；当饱和度为 1 时，χ 为 1。对于 Bishop 的非饱和土有效应力公式中的 σ ，ua 和 uw 都可以通过试验直接量测出来，确定有效应力的关键在于 χ 的确定。由于非饱和土有效应力原理在研究非饱和
Abstract Expansive soil is of potential for shrinking or swelling which can be caused by the change of water content. The shear strength of expansive soil is one of the key issues of soil mechanics and further studies are required for the need of analyses including evaluation of the stability of slopes，design of foundations and earth retaining structures. However，the strength behavior of expansive soil is rather complex especially compared to other types of soils. In this paper，the swelling pressure and strength of two typical expansive soils respectively collected from Heishan of Liaoning Province and Meishan of Nanjing are systemically investigated using the methods of conventional soil tests in order to understand its physical and mechanical properties and damage behavior. Meanwhile，the relationship between the swelling pressure and shear strength parameters such as effective cohesion and effective angle of internal friction and initial water content of unsaturated compacted expansive soil is established based on experimental test results. The swelling pressure and shear strength of expansive soils decrease sharply and the volume increases greatly with increasing water content. The ratio of the strength caused by matric suction to the swelling pressure is constant. Therefore a new formula of shear strength for unsaturated expansive soils is presented. Key words soil mechanics，expansive soil，unsaturated soil，swelling pressure，shear strength
2002 年 9 月 17 日收到初稿，2002 年 9 月 23 日收到修改稿。 * 教育部跨世纪优秀人才培养计划研究基金与国家自然科学基金青年基金(59709008)资助项目。作者杨庆简介：男，38 岁，博士，现任大连理工大学土木水利学院岩土工程研究所副所长、教授、博士生导师，主要从事岩石力学与工程地质领域的教学与科研工作。E-mail：qyang@。
塑限 64.0 22.2
塑性指数 49.3 17.3
自由膨胀率 66.0 38.2
据，本文仅分别以一种含水量状态下的试验数据为代表，说明采集数据的过程和试验曲线的基本规律，其他含水量状态下的试验数据及试验曲线不再一一列出。黑山土在含水量为 26.29%时，剪应力随剪位移的变化规律如图 1 所示。梅山土在含水量为 10.50%时，剪应力随剪位移的变化规律如图 2 所示。其中，加粗的数据为对应应力下的剪切峰值。根据剪切峰值获得的抗剪强度包线得到含水量为 26.29% 的黑山土的粘聚力 ct = 438.39 kPa ， ϕ′ = 38.24°；含水量为 10.50%的梅山土的粘聚力 ct = 130.41 kPa，ϕ′ = 47.47°。图中法向应力 P1，P2， P3，P4 分别为 100，200，300，400 kPa。