非饱和黄土的强度特征.docx

非饱和黄土的强度特征第19卷 第2期岩 土 工 程 学 报Vo l.19 N o.2 11017年 3月Chinese Jour nal of Geotechnical Eng ineering M ar. 11017非饱和黄土的强度特征*党进谦 李 靖(西北农业大学水利与建筑工程学院,陕西杨陵,712101)文 摘 以初始基质吸力为条件,依据大量的试验测定和分析,得到了非饱和黄土的粘聚力与基质吸力的相关关系;阐述了非饱和黄土的抗剪强度随基质吸力的改变特征;给出了临界基质吸力的计算式为进一步采纳限制吸力试验,提醒非饱和黄土抗剪强度的根本规律作了初步探究关键词 非饱和黄土 抗剪强度 临界基质吸力 强度曲面1 前 言我国是世界上黄土分布面积最广的国家之一,特殊是西北各地广泛分布该区的马兰黄土,在干旱半干旱及地下水深埋条件下,常处于非饱和状态,深刻相识非饱和黄土的工程特性,对黄土地区的经济建立具有非常重要的意义,探究非饱和黄土的工程性质须考虑基质吸力的作用,这已成为岩土工程界专家学者的共识基质吸力的大小随含水量的增减而改变[1],基质吸力可增加土颗粒间的有效应力,从而使土的强度相对较高[2]。

Bishop(1960年)提出的非饱和土抗剪强度公式为f=c+( -u a)tg + (u a-u w)tg (1) Fredlund(1978年)提出的非饱和土抗剪强度公式为f=c+( -u a)tg +(u a-u w)tg b(2)式(1)及式(2)右边第三项为基质吸力所产生的附加摩擦强度,简称为吸附强度[3]卢肇钧(11012年)通过对膨胀土的探究提出了吸附强度与膨胀压力的关系本文以陕西关中地区的马兰黄土为对象,依据大量的试验资料,阐述了非饱和黄土的抗剪强度随基质吸力的改变特征,并提出了非饱和黄土的抗剪强度关系式2 试验探究2 1 试验用土的根本物理性质在陕西关中地区马兰黄土层面上,由西向东共布置10个取土点,分别位于千阳,彬县,铜川,白水,合阳,宝鸡,岐山,咸阳,渭南,潼关等县(区),各点取土深度均为4~5m,室内试验测定得到各土样的根本物理性质指标见表12 2 试验内容及方法(1)基质吸力的量测采纳压力板法量测各土样的基质吸力,试样的横截面积为30cm2,高2cm,量测范围从10水利部水利水电科学基金资助工程到稿日期:11015-09-29.56 共6页: 上一页123456下一页~1500kPa,分八个压力水平进展;25,50,101,300,500,700,1010及1500kPa,每个测点同时量测两个试样,分别量测两次,共四个重复,取其算术平均值。

表1试验土样的根本物性指标取土地点w (%)(g /cm 3)G s e 颗粒组成(%)w L w p 0 1~0 05mm 0 05~0 005mm <0 005mm (%)(%)I p 千阳20 471 762 7430 8709 564 026 538 018 619 4彬县15 781 542 7401 0659 564 526 037 120 316 8铜川17 871 462 6971 2107 364 528 236 019 216 8白水16 091 502 6951 0868 462 429 233 319 114 2合阳14 411 382 7051 2427 566 735 832 218 613 6岐山25 741 632 7461 1459 063 028 035 518 017 5宝鸡20 1011 892 7380 7424 566 529 036 520 016 5咸阳14 551 412 61011 11013 576 520 034 217 217 0渭南13 421 342 6971 21011 874 523 732 719 213 5潼关11 281 412 7131 13815 066 019 029 218 011 2(2)强度指标的测定依据基质吸力的量测结果,将各土样分别制成不同含水量的试样,用等应变直剪仪测定各试样的抗剪强度。

采纳快剪法,剪切速率为12r/m in,剪切历时一般为3~5min 垂直压力分别为101,200,300,400kPa,试样在各级压力下的抗剪强度取峰值强度,对于无明显峰值的,取应力应变硬化曲线上变形量为4mm 所对应的强度,用库伦定律整理得到各土样的抗剪强度指标通过上述试验测定,得到各土样在不同初始基质吸力S 下的粘聚力c 值见表2 表2试验土样在不同初始基质吸力下的粘聚力c 值(101kPa)编号取土地点初 始 基 质 吸 力 S (101kPa)0 250 5135710151千阳0 540 680 801 031 241 331 521 702彬县0 330 430 631 071 341 652 002 493铜川0 250 290 340 520 670 770 901 094白水0 280 320 340 450 540 580 610 735合阳0 200 230 290 380 410 490 530 636岐山0 290 360 420 610 760 830 961 167宝鸡0 500 580 690 691 141 261 421 678咸阳0 230 290 350 480 530 630 680 7101渭南0 180 230 240 300 320 360.390 4110潼关0 090 120 130 170 190 200 230 243 初始基质吸力与粘聚力的关系含水量对黄土强度的影响,主要表此时此刻粘聚力c 值随含水量的增大而显著减小,而内摩擦角的影响较小[4]。

文献[5]指出,西北地区的原状黄土,在同一地区,同一试验方法下,土样饱57第2期党进谦等 非饱和黄土的强度特征 共6页: 上一页123456下一页和与不饱和时的内摩擦角根本接近本试验测定得到同一土样在不同含水量下的内摩擦角改变很小因此,本文只考虑基质吸力对非饱和黄土粘聚力的影响,认为在不同基质吸力水平下同一土样的内摩擦角一样,用平均内摩擦角表示基质吸力对非饱和黄土粘聚力及内摩擦角的共同影响有待进一步探究 图1 c -S 曲线将表2所示各土样的粘聚力c 及对应初始基质吸力S 点绘在直角坐标系中(图1),可以看出各土样的粘聚力c 与初始基质吸力S 之间均呈幂函数关系,那么各土样的粘聚力c 与初始基质吸力S 的关系可表示为c =c w +bS d(3)式中 c 为土的粘聚力,101kPa ;c w 为土在饱和状态下的粘聚力,101kPa ;S 为初始基质吸力,101kPa ;b,d 为随取土点而改变的试验参数用SYSTAT 统计绘图软件包拟合(3)式中的参数b,d ,各土样的拟合参数b,d 及拟合相关系数R 见表3,各土样的拟合曲线见图1从图1的拟合曲线与实测点的关系及表3的拟合相关系数可知,曲线的拟合程度很高。

表3c =c w +bS d关系拟合参数及拟合相关系数取土地c w (101kPa )b d R 千阳0 230 5520 3630 1013彬县0 140 4750 5890 1012铜川0 120 2300 5270 977白水0 110 2460 3280 971合阳0 120 1550 4300 976岐山0 150 **** **** 1015宝鸡0 290 4101 4460 971咸阳0 120 2180 4180 976渭南0 110 1290 3210 971潼关0 060 0630 3910 9784 非饱和黄土的强度特征粘性土的抗剪强度规律可用库伦定律表示为f =c + tg(4)58岩 土 工 程 学 报 11017年 共6页: 上一页123456下一页第19卷 第2期岩 土 工 程 学 报Vo l.19 N o.2 11017年 3月Chinese Jour nal of Geotechnical Eng ineering M ar. 11017 非饱和黄土的强度特征*党进谦 李 靖(西北农业大学水利与建筑工程学院,陕西杨陵,712101)文 摘 以初始基质吸力为条件,依据大量的试验测定和分析,得到了非饱和黄土的粘聚力与基质吸力的相关关系;阐述了非饱和黄土的抗剪强度随基质吸力的改变特征;给出了临界基质吸力的计算式。

为进一步采纳限制吸力试验,提醒非饱和黄土抗剪强度的根本规律作了初步探究关键词 非饱和黄土 抗剪强度 临界基质吸力 强度曲面1 前 言我国是世界上黄土分布面积最广的国家之一,特殊是西北各地广泛分布该区的马兰黄土,在干旱半干旱及地下水深埋条件下,常处于非饱和状态,深刻相识非饱和黄土的工程特性,对黄土地区的经济建立具有非常重要的意义,探究非饱和黄土的工程性质须考虑基质吸力的作用,这已成为岩土工程界专家学者的共识基质吸力的大小随含水量的增减而改变[1],基质吸力可增加土颗粒间的有效应力,从而使土的强度相对较高[2]Bishop(1960年)提出的非饱和土抗剪强度公式为f=c+( -u a)tg + (u a-u w)tg (1) Fredlund(1978年)提出的非饱和土抗剪强度公式为f=c+( -u a)tg +(u a-u w)tg b(2)式(1)及式(2)右边第三项为基质吸力所产生的附加摩擦强度,简称为吸附强度[3]卢肇钧(11012年)通过对膨胀土的探究提出了吸附强度与膨胀压力的关系本文以陕西关中地区的马兰黄土为对象,依据大量的试验资料,阐述了非饱和黄土的抗剪强度随基质吸力的改变特征,并提出了非饱和黄土的抗剪强度关系式。

2 试验探究2 1 试验用土的根本物理性质在陕西关中地区马兰黄土层面上,由西向东共布置10个取土点,分别位于千阳,彬县,铜川,白水,合阳,宝鸡,岐山,咸阳,渭南,潼关等县(区),各点取土深度均为4~5m,室内试验测定得到各土样的根本物理性质指标见表12 2 试验内容及方法(1)基质吸力的量测采纳压力板法量测各土样的基质吸力,试样的横截面积为30cm2,高2cm,量测范围从10水利部水利水电科学基金资助工程到稿日期:11015-09-29.56 共6页: 上一页123456下一页本文来源：网络收集与整理，如有侵权，请联系作者删除，谢谢！第9页 共9页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页第 9 页 共 9 页。