非饱和土土力学(新)

非饱和土力学1. 简介非饱和土力学是土力学中的一个重要分支，研究非饱和土的力学性质和行为规律。

非饱和土是指含有一定空隙度和部分或全部未饱和的水分的土壤。

相比于饱和土，非饱和土具有一些特殊的力学性质和变形特性，因此对其力学行为的研究具有重要的实际意义。

2. 非饱和土特性非饱和土的特性主要包括以下几个方面：2.1 吸力吸力是非饱和土中水分存在的特殊状态所引起的一种力。

在非饱和土中，由于存在着未饱和水分，土颗粒表面会形成一种吸附力，即吸力。

吸力的大小与土壤的孔隙结构密切相关。

2.2 干湿收缩性非饱和土在干燥过程中会发生干缩现象，而在被湿润后会发生湿润膨胀。

这是因为非饱和土中的水分含量影响着土颗粒之间的接触状态和土壤体的结构。

2.3 孔隙气压非饱和土中的气体存在一定的孔隙气压，该气压与土壤孔隙水的张力有关。

在非饱和土力学中，孔隙气压的变化对土体的力学行为有重要影响。

3. 非饱和土力学实验为了研究非饱和土的力学性质和行为规律，人们进行了大量的实验研究。

常用的非饱和土力学实验包括以下几种：3.1 吸力试验吸力试验是用来测试非饱和土吸力大小的实验。

在吸力试验中，通常采用吸力仪器对土样进行测量，得到吸力与土壤含水量之间的关系。

3.2 干湿循环试验干湿循环试验是用来模拟非饱和土在干燥和湿润过程中的变形行为的实验。

通过反复进行干燥和湿润过程，可以观察并记录土样的收缩和膨胀行为。

3.3 压缩试验压缩试验是用来研究非饱和土的压缩变形特性的实验。

实验中通常使用压缩装置对土样施加压力，并记录土样的变形和力学参数的变化。

4. 非饱和土的工程应用非饱和土力学的研究对于土木工程的设计和施工具有重要的指导意义。

非饱和土的一些特性和行为规律在以下方面有着广泛的应用：4.1 坡面稳定性分析非饱和土在坡面稳定性分析中发挥着重要作用。

由于非饱和土具有较好的抗侵蚀和抗冲刷能力，因此在坡面设计中通常采用非饱和土力学原理。

4.2 基础工程在基础工程中，非饱和土的力学行为对基底承载力和变形进行了特别的研究。

用土力学的新概念揭开非饱和土力学之谜蒙理明【摘要】该文用土力学的新概念解答了有效应力、吸力、经典凝聚力、抗剪强度、土的压缩变形及固结等等问题。

在抗剪极限状态，颗粒接触点、结合水膜和表面张力收缩膜的对应项是有效应力。

在绝对压强下，再没有负的土中自由水压力之说。

非饱和土的吸力有4项，包括颗粒摩擦或咬合、结合水膜、表面张力收缩膜、水气不抵大气压强抗拉强度。

经典凝聚力等价于初始抗剪强度，有2项，包括真凝聚力和初始摩擦抗剪强度。

天然非饱和土的抗剪强度有4项，包括膜、水气不抵大气压强自重应力、土自重应力、附加重力的抗剪强度贡献。

应该用总应力模式分析土的压缩变形及固结，非饱和土的本构关系应该是总应力、水分与总应变的关系。

%This paper answers effective stress,suction and the classic cohesion,shear strength,compressive de-formation and consolidation of soil,and so on with new concept of soil mechanics.In shear limitstate,corresponding item of the particle contact point,combined water film and the surface tension contraction film is the effective stress. Under the absolute pressure,and there is no free water in the soil of negative pressure.The unsaturated soil suction has four,including particle friction or occlusion,combined water film,surface tension contraction film,water and gas do not cover the atmospheric pressure tensile strength.Classic cohesion is equivalent to the initial shear strength,there are 2items,Including true cohesion and initial friction shear strength.Natural unsaturated soil shear strength has 4 i-tems,Including film,water and gasdo not cover the atmospheric pressure gravity stress,earth gravitystress,addi-tional gravity to the shear strength.The total stress pattern should be used to analysis compression deformation and consolidation of soil.And unsaturated soil constitutive relation should be the relationship among total stress,moisture and total strain.【期刊名称】《建材世界》【年(卷),期】2015(000)005【总页数】7页(P64-69,74)【关键词】吸力之谜;结合水膜;表面张力收缩膜;真凝聚力;初始摩擦抗剪强度;总应力模式【作者】蒙理明【作者单位】海南城安和兴房屋安全鉴定有限公司，海口 570203【正文语种】中文赵成刚等[1]指出,近些年非饱和土力学的研究非常活跃,但对一些基本问题的认识并不一致,有时甚至概念混淆。

非饱和土力学
非饱和土力学是研究非饱和土的力学性质和行为的学科。

非饱和土是指土壤中含有水分但不是完全饱和状态的土壤。

在非饱和状态下，土壤的力学性质和行为与饱和状态下有很大的不同。

非饱和土力学主要研究以下几个方面：1.非饱和土的吸力特性：非饱和土中的水分存在于土颗粒之间的微小孔隙中，这些孔隙中的水分会受到吸力的作用。

吸力是非饱和土力学中的一个重要参数，它对土壤的力学性质和行为有很大的影响。

2.非饱和土的渗透特性：非饱和土的渗透特性与饱和状态下有很大的不同。

在非饱和状态下，土壤中的水分会受到吸力的作用，因此渗透速度会比饱和状态下慢很多。

3.非饱和土的力学性质：非饱和土的力学性质与饱和状态下也有很大的不同。

在非饱和状态下，土壤中的水分会受到吸力的作用，因此土壤的强度和变形特性会受到吸力的影响。

4.非饱和土的稳定性：非饱和土的稳定性也是非饱和土力学研究的一个重要方面。

在非饱和状态下，土壤中的水分会受到吸力的作用，因此土壤的稳定性会受到吸力的影响。

总之，非饱和土力学是一个非常重要的学科，它对于土壤工程和地下水工程的设计和施工都有着重要的意义。

石家庄铁道大学研究生课程论文培养单位土木工程学院学科专业建筑与土木工程课程名称非饱和土力学任课教师考试日期 2015.1.15学生姓名学号研究生学院非饱和土固结实验报告一、非饱和土固结试验工程意义土体的压缩变形特性决定了地基沉降量的大小和固结时间的长短, 尤其是非饱和土体的压缩变形特性是目前工程界关注的焦点。

在荷载作用下，土体中产生超孔隙水压力，在排水条件下，随着时间发展，土中水被排出，超孔隙水压力逐渐消散，土体中有效应力逐渐增大，直至超孔隙水压力完全消散，这一过程称为固结。

饱和土的固结可视为孔隙水压力的消散和土骨架有效应力相应增长的过程。

非饱和土的孔隙中同时含有气体和水，固结过程中，土中水和气会发生相互作用，非饱和土要涉及两种介质的渗透性，而且非饱和土的渗透性受土的结构性影响相当显著。

这些使非饱和土的固结过程非常复杂。

由于土体内部结构复杂, 使得非饱和土体在固结变形特性上与饱和土体存在巨大差异, 同时也导致非饱和土地基在设计和施工中存在大量不确定因素。

因此掌握非饱和土体的固结变形机理, 并且有针对性的对地基沉降加以控制是目前极待解决的问题。

二、实验方案通过一维固结试验，利用实验数据整理出在分级施加垂直压力p下试件的竖向变形s与时间t的s-t曲线、试件排水v与时间t的v-t曲线以及e-p曲线，研究非饱和重塑粉质粘土在饱和度Sr=0.569下的压缩变形特性。

1.土样本实验使用重塑非饱和粉质粘土，土的压实度DC=0.9 、含水率w=12%、土粒比重Gs=2.72、最大干密度pdmax=1.92g/com，实验中的试件尺寸为Ф61.8mm×H20mm，总质量m=116.04g，其中固体颗粒质量ms=103.6g2. 实验设备本实验采用的非饱和土固结仪（如图1-1所示）由中国人民解放军后勤工程学院、电力部电力自动化院大坝所、江苏省溧阳市永昌工程实验仪器有限公司联合研制生产。

其主要结构有:2.1 压缩部件：由压缩容器、压力室座、导环、陶土板、透水板、加压帽表杆支座等组成，承放土样用。

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。

非饱和土力学及其工程应用一、引言非饱和土力学是土力学中的一个重要分支，主要研究非饱和土的力学性质及其在工程中的应用。

非饱和土指的是既不完全饱和也不完全干燥的土壤，它们具有特殊的物理性质和力学行为，与饱和土和干燥土有很大区别。

本文将介绍非饱和土力学及其工程应用。

二、非饱和土力学基础1. 非饱和土特性非饱和土具有以下特性：（1）吸湿膨胀：当非饱和土受到水分影响时，它会吸收水分并膨胀。

（2）干缩：当非饱和土失去水分时，它会发生干缩。

（3）气体透过性：由于空气可以在非饱和土中自由流动，因此气体透过性是一个重要特性。

（4）弹塑性：与干燥或完全饱和的土相比，非饱和土具有更高的弹塑性。

2. 非饱和状态下的孔隙水压力在非饱和状态下，孔隙水压力是非常重要的。

孔隙水压力是指土壤中水分的压力，它可以通过测量土壤中的水分含量来确定。

在非饱和状态下，孔隙水压力会影响土壤的力学性质和行为。

3. 非饱和土的强度特性非饱和土的强度特性与饱和土和干燥土有很大区别。

一般来说，非饱和土的抗剪强度随着孔隙水压力的增加而降低。

此外，当非饱和土失去水分时，它会变得更脆弱并且易于破裂。

三、非饱和土在工程中的应用1. 水文地质工程在水文地质工程中，非饱和土通常被用作堤坝、防渗墙、挡墙等结构物的基础材料或填充材料。

此外，在建造这些结构物时需要考虑到孔隙水压力对结构物稳定性的影响。

2. 建筑工程在建筑工程中，非饱和土通常被用作地基或填充材料。

由于其吸湿膨胀和干缩特性，建筑工程中需要考虑到非饱和土的变形行为。

3. 矿山工程在矿山工程中，非饱和土通常被用作堆放矿渣或尾矿的填充材料。

由于非饱和土的弹塑性特性，需要考虑到填充材料的变形行为以及孔隙水压力对结构物稳定性的影响。

4. 地质灾害防治工程在地质灾害防治工程中，非饱和土通常被用作防滑堤、护坡等结构物的基础材料或填充材料。

需要考虑到孔隙水压力对结构物稳定性的影响以及非饱和土吸湿膨胀和干缩特性对结构物变形行为的影响。

非饱和土力学
非饱和土力学是土力学的一个分支，研究非饱和土的力学行为。

非饱和土是指土壤中含有水分但不完全饱和的情况下的土体。

非饱和土力学主要研究以下几个方面：
1. 非饱和土的力学性质：非饱和土的力学性质与饱和土有很大的区别，主要包括非饱和土的抗剪强度、成因压缩性、抗渗性等。

2. 非饱和土的水力性质：非饱和土中既含有水分又含有气体，因此非饱和土的水力性质与饱和土也有很大的差别，主要包括非饱和土的孔隙水压力、毛细力、渗透系数等。

3. 非饱和土的力学行为：非饱和土在不同水分状态下的力学行为与饱和土有很大的差异，包括非饱和土的应力分布、变形特性、剪切强度等。

非饱和土力学研究的重要性在于它对于工程实践的影响。

非饱和土的存在在许多工程问题中具有重要作用，如岩土工程、土木工程、环境工程等。

因此，准确理解非饱和土的力学行为对于工程设计和工程施工至关重要。

岩土工程中的岩土体非饱和土力学研究在岩土工程领域中，研究非饱和土力学是一项重要的课题。

非饱和土力学研究着重于探究土壤中水分与力学性质之间的关系，以及非饱和土体的变形行为和力学性能。

本文将从非饱和土力学的基本概念入手，探讨非饱和土力学的研究方法和应用，最后展望其在岩土工程中的未来发展。

一、非饱和土力学的基本概念非饱和土体是指土壤中既有孔隙水，又有气体存在的土体状态。

与饱和土相比，非饱和土的孔隙水压力和气体压力处于不平衡状态。

由于非饱和土在实际工程中广泛存在，因此研究其力学性质具有重要的理论和实际意义。

非饱和土的力学性质主要受到土壤含水量的影响。

含水量越低，土壤的强度和刚度就越高。

因此，非饱和土的力学特性与饱和土存在差异，需要通过实验研究来获得准确的参数。

二、非饱和土力学的研究方法为了研究非饱和土力学，需要采用合适的实验方法和数值模拟手段。

1. 实验方法通过实验可以得到非饱和土体的水分特征曲线、渗透特性、强度特性等信息。

实验方法包括室内试验和室外试验。

室内试验主要包括自由膨胀试验、恒应力试验和三轴试验等；室外试验主要包括土体场地测试和模型试验等。

通过实验数据的收集和分析，可以得到非饱和土体的力学参数。

2. 数值模拟数值模拟是研究非饱和土力学的重要手段之一。

利用有限元、边界元和离散元等数值方法对非饱和土体进行模拟，可以得到土体应力、变形和孔隙水压力等的分布规律。

数值模拟可以辅助实验研究，提供更详细的信息，加深对非饱和土力学的理解。

三、非饱和土力学的应用非饱和土力学的研究成果可以应用于多个领域，包括土壤力学、岩石力学、地下水流和土木工程等。

1. 土壤力学非饱和土力学对土壤的变形、渗透和强度特性的研究具有重要的理论和应用意义。

在土壤工程中，非饱和土力学的成果可用于评估土壤的结构稳定性，指导土壤改良和加固等工程实践。

2. 岩石力学非饱和岩石的力学性质广泛存在于岩土工程中。

研究非饱和岩石的强度、渗透性和变形特性，可以为岩土体的工程设计和施工提供准确的参数，提高工程的可行性和可靠性。

非饱和土的一般特性和工程意义饱和土，一般认为是由固相(土粒及部分胶结物质)和液相(水和水溶液)组成的两相体，即通常所说的仅由土粒和孔隙水组成的饱和土，它仅是非饱和土特例情况，采用饱和土力学无法全面地分析和解释土的行为，比如地基中的负孔隙水压问题、毛细作用下低于防渗心墙墙顶的地下水向上越过心墙产生的渗流问题等，因为地下水位线以上的土体大都处于非饱和状态，气相(比如空气及水蒸气等)的加入使得土的物理力学性质更加复杂多变。

本文将从以下几个方面来分析1. 非饱和土的强度特征非饱和土与饱和土在力学方面最大的区别是吸力的存在，吸力使得非饱和土性质与饱和土有较大不同，对非饱和土的变形和强度有很大影响，吸力的存在会提高非饱和土的强度。

吸力是土体内部土颗粒的表面与孔隙内的水和气相互作用而产生的，与外荷载作用没有直接联系。

总吸力通常包含基质吸力和溶质吸力两部分。

当不考虑土体中孔隙水化学浓度变化时，溶质吸力的影响可以忽略，此时主要关注基质吸力。

基质吸力主要受水-气交界面（即张力收缩膜）的影响，并且与饱和度的变化密切相关，常用土水特征曲线来表征。

基质吸力一般又由两部分组成：毛细部分和粘吸部分。

毛细部分吸力，对非饱和土的性质和行为有两种作用或影响：①吸力的变化会引起非饱和土的平均骨架应力的变化（通过孔隙内流体的平均压力的变化引起）。

②由于毛细水表面的拉力提供了颗粒之间的附加拉力，因此形成了土颗粒之间的一种黏聚力。

1.1 吸力对抗剪强度的影响通过大量学者对非饱和土抗剪强度问题的研究和试验，可以观察到两个基本趋势：一是抗剪强度会随着净法向应力的增加而增加；二是抗剪强度会随着基质吸力的增加而增加。

但是，净法向应力往往比吸力的作用更加明显。

1.2 吸力对抗拉强度的影响虽然土体抗拉能力相对较弱，但土特别是非饱和土仍然可以承受一定的拉力，具有一定的抗拉强度，且这种抗拉强度在一些工程问题中非常重要。

当抗拉强度不足时，在拉应力的作用下土体会出现开裂，会对土工建筑物产生极大的危害。