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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。
非饱和土力学是土力学的一个分支，主要研究非饱和土的力学性质和行为。
非饱和土是指土壤中的孔隙部分被空气和水占据，而不是完全被水填满的情况。
非饱和土力学涉及以下方面的研究：
1.水分特征曲线：描述土壤中水分含量与吸力之间的关系，对于理解土壤的水分状态和流动特性非常重要。
2.吸力：非饱和土中的吸力是指土壤对水的吸引力，它是由土壤颗粒表面的吸附力和毛细作用产生的。
3.强度和变形特性：研究非饱和土的强度、变形和固结行为，以及吸力对这些特性的影响。
4.渗流和固结：探讨非饱和土中的水分流动和固结过程，包括渗流速度、固结系数等参数的确定。
5.边坡稳定性：研究非饱和土边坡的稳定性问题，考虑吸力和水分对边坡稳定性的影响。
6.地下水位变化：分析地下水位升降对非饱和土的力学响应和变形的影
响。
7.数值模拟和实验技术：开发用于研究非饱和土力学问题的数值模型和实验方法。
非饱和土力学在土木工程、地质工程、环境工程等领域具有重要应用，例如地基基础设计、边坡稳定性分析、地下水资源管理和环境修复等。
深入研究非饱和土力学对于确保工程的安全性和可持续性至关重要。
1试述吸力的概念、种类及其定义。
能使土中水移动的除了重力、压力、荷载外，就是吸力。
它是吸引水移动的一种能力，反映土中水的自由能状态。
总吸力可分基质吸力和溶质吸力两部分。
当土为非饱和时，孔隙中的水与毛细管中的水一样，存在弯液面，其上的水蒸气压力u v ，要小于土处于饱和状态(相同水质)时(即水面水平)，水面上方的蒸气压力u v0。
表示毛细压力S 的存在使相对湿度降低。
毛细压力是产生吸力的重要因素，称为基质吸力。
当水中含盐且水面水平时，水面上方的蒸气压力u v1，又要小于纯净水水面水平时，上方的蒸气压力。
故土壤水含盐时，相对湿度会降低，即吸力会升高，与溶质种类及浓度有关，称为溶质吸力。
对于一般工程问题，溶质吸力可忽略，仅仅考虑基质吸力。
2非饱和土的强度与哪些因素有关？何为双参数理论？在非饱和土体内任一平面上有三个法向应力变量，即σ，u a 和u w 。
而三个变量中任两个的组合可用来规定非饱和土的应力状态,推荐用σ-u a 和u a -u w 的组合，这是因为在大多数实际问题中孔隙气压力是大气压力,非饱和土的强度是由有效凝聚力c ,外荷引起的有效应力σ-u a 产生的剪阻力内部有效应力(u a -u w =s)产生的剪阻力三部分组成的, , c ’和υ可由饱和土的常规CU 试验测定。
吸力产生的剪阻力仅增加了纵轴的截距，可把它看作属于凝聚力项。
,非饱和凝聚力c ”并不随吸力无限增加，而是趋向一定值.3. 产生湿化变形的原因。
4饱和土用的三轴仪与饱和土用三轴仪，有哪些不一样？有2点：1,它必须能分别量测或控制孔隙水压力和孔隙水压力，从而得出吸力。
这就要用陶土板将孔隙水压力和孔隙气压分开来测。
2，它不能依据试样提出的水量来推出试样的体积变形，试样非饱和，受荷后除了排水还要排气。
它必须用另外的途径来测体积变形有2种方式：一种是利用压力室水体积的变化来测体积变形，另一种是用位移传感器测试样高度和周长的变化。
5. 何为土的水分特征曲线？ 怎么表示？吸力S 与土的含水率w 有关，在量测吸力的同时，要立即测相应的含水率。
