非饱和重塑黄土的三轴试验研究

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重塑黄土等应力比三轴压缩试验研究

Ａｂｓｔｒａｃｔ：ＲｅｍｏｌｄｅｄｌｏｅｓｓｏｆＺｉｚｈｏｕｈａｄｂｅｅｎｔｅｓｔｅｄｂｙｔｒｉａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｔｅｓｔａｐｐａｒａｔｕｓ．Ｔｈｉｓｐａｐｅｒｍａｉｎｌｙｄｉｓｃｕｓｓｅｄａｎｄａｎａｌｙｚｅｄｔｈｅｅｆｆｅｃｔｏｆｄｉｆｆｅｒｅｎｔｓｔｒｅｓｓｒａｔｉｏ，ｄｉｆｅｒｅｎｔｃｏｎｆｉｎｉｎｇｐｒｅｓｓｕｒｅ，ｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｎｉｔｉａｌｄｒｙｄｅｎｓｉｔｙａｎｄｄｉｆｆｅｒｅｎｔｉｎｉｔｉａｌｍｏｉｓｔｕｒｅｃｏｎｔｅｎｔｏｎｓｔｒｅｎｇｔｈｃｈａｒａｃｔｅｉｓｒｔｉｃｓｏｆｒｅ — ｍｏｌｄｅｄｌｏｅｓｓ．Ｔｈｅｔｅｓｔｒｅｓｕｌｔｓｈｏｗｓｔｈａｔ：ｃｏｍｐａｒｅｄｗｉｔｈｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｔｒｉａｘｉａｌｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎｔｅｓｔ，ｔｈｅｓｔｒｅｎｇｔｈｃｈｒａａｃｔｅｉｓｒｔｉｃｓｏｆｒｅｍｏｌｄｅｄｌｏｅｓｓｏｎ
第３６卷第２期
２０１４年２月

重塑黄土剪切屈服及破坏特性的真三轴试验

ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ．Ｔｒｕｅｔｒｉ－ａｘｉａｌｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｎｒｅｍｏｌｄｅｄｌｏｅｓｓｗａｓｅｍｐｌｏｙｅｄｔｏｔｅｓｔａｎｄａｎａｌｙｚｅｔｈｅｓｈｅａｒｓｔｒｅｓｓ－ｓｔｒａｉｎｃｕｒｖｅｓｏｆｒｅｍｏｌｄｅｄｌｏｅｓｓｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｍｏｉｓｔｕｒｅ，ｃｏｎｓｏｌｉｄａｔｉｏｎｓｔｒｅｓｓ，ａｎｄｒａｔｉｏｏｆｍｉｄｄｌｅ
ＬＵＯＡｉ－ｚｈｏｎｇ，ＳＨＡＯＳｈｅｎｇ－ｊｕｎ
（１．ＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｘｉ ’ ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｘｉ ’ ａｎ７１００４８，Ｃｈｉｎａ）２．ＢｉｉｉｅＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｂｉｊｉｅ５５１７００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｓｈｅａｒｙｉｅｌｄｓｕｒｆａｃｅａｎｄｄｅｓｔｒｕｃｔｉｏｎｓｕｒｆａｃｅｏｆｔｈｅｓｏｉｌｉｓｔｈｅｂａｓｉｓｆｏｒｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎｏｆｓｏｉｌ

非饱和黄土强度特性的常规三轴试验研究

[收稿日期]2001-12-11;[修订日期]2002-01-11;[责任编辑]李石梦。

[第一作者简介]刘　春(1972年-),男,2000年毕业于兰州铁道学院,获硕士学位,现为中科院武汉岩土力学研究所博士研究生,主要研究方向为边坡工程中岩土体强度的研究。

岩土工程非饱和黄土强度特性的常规三轴试验研究刘　春1,丁　力2(1.中国科学院武汉岩土力学研究所,武汉　430071;2.兰州铁道学院土木工程学院,兰州　740073)[摘　要]以马兰黄土为例,对非饱和黄土的强度特性进行了常规三轴试验研究,根据试验结果,提出了非饱和黄土的吸力强度与饱和度之间的非线性关系表达式,并证实了非饱和黄土抗剪强度与含水量之间存在指数函数关系。

[关键词]非饱和黄土　常规三轴试验　吸力强度　非线性关系[中图分类号]T U 444　[文献标识码]A [文章编号]0495-5331(2002)05-0089-03 黄土是一种特殊的第四纪陆相松散堆积物,覆盖了我国西北、华北等地区64万km 2的疆土。

位于西北地区的马兰黄土,在干旱半干旱及地下水深埋条件下,常常处于非饱和状态。

非饱和黄土的强度特性较一般的粘性土更为复杂,其强度是黄土体抵抗剪切破坏能力的量度,也是黄土地基工程、边坡工程和洞室工程设计计算的重要参数。

在西部大开发战略实施中,基础设施建设、生态环境改善均与黄土密切联系。

因此研究非饱和黄土的强度特性极为重要。

1　非饱和土理论非饱和土的抗剪强度研究开展较早的是美国,以后有很多学者对这一课题进行了研究,具有代表性的有Bishop 和Fredlund 的理论[1]。

Bishop (1960)提出如下以有效应力表达的非饱和土抗剪强度公式:τf =c′+[(σ-u α)+x (u α-u w )]tan φ′(1)式中:c ′和φ′分别为有效粘聚力和有效内摩擦角;σ为总应力;u α为孔隙气压力;u w 为孔隙水压力;x 为有效应力参数。

非饱和黄土三轴剪切试验研究综述

些研究局限于毛细管的水流量，Ｏｓｔａｓｈｅｖ（１９３６）７Ｉ用上述国际会和土三轴仪，对试样进行了不同控制围压的三轴试验，试验中
议论文的毛细水流量的因素很多，包括孔隙水压力和毛细管对试样既不固结也不排气，试验结果得出了试样发生剪胀的现
应力公式，Ｃｒｏｎｅｙ等人（１９５８）提出一个公式＝一Ｕ；显的影响效果，且对本
Ｂｉｓｈｏｐ（１９５９）提出非饱和土的有效应力公式＝（）＋）（一），次试验中作者对试验所用的非饱和填土的强度表达式进行了发现与土壤性质和饱和度有关的参数是不确定的，随条件而确定，并确定了其中的强度参数。
文献标识码：Ａ
文章编号：２０９６—４３９０（２０１８）０９—００３８—０２
１概述
的，且土样的剪切强度在基质吸力不同但其他条件相同的情况
黄土作为填充材料，在施工中、渠道和固定的道路上随处可下，试验中采用了轴平移技术并在控制基质吸力的条件下进行
２．２国内研究状况国内的学者从二十世纪开始了对非饱和土的研究Ｈ＿圳，卢肇
甚至带来了巨大的损失。
钧（１９９７）对钙土和广西的红土进行了研究，运用应变控制式的
自２０世纪８０年代以来，土壤的非饱和特性越来越受到人直剪仪，对其进行了固结且慢剪的试验，采用增加荷载来保持

非饱和试验步骤-动三轴

非饱和土试验步骤1．控制器充排水：试验之前先将控制器中的水排出一部分然后再吸水，确保控制器中水装满2/3且无气泡；2．饱和陶土板:：施加不超过50kPa的反压，打开孔压传感器端阀门，排出管路和底座内部的气泡，然后关闭阀门，当发现陶土板上表面完全被水覆盖表明陶土板基本饱和；3．安装试样：安装试样时小心土颗粒，特别是砂子掉入压力时内部，安装试样尽量采用三半模以减小对试样的扰动；4．内压力室和参照管注水：试样装好之后安装内压力室，将差压传感器的两根管道分别与内压力室和参照管相连，给内压力室和参照管注水，打开湿湿差压传感器上部的堵头，排出管路中的气泡，气泡排完后保证参照管水位大约在2/3位置，内压力室水位在细管中间位置；5．安装外压力室：安装压力室之前确保轴向力传感器处于最上位置，安放压力室时观察拉伸帽是否压住试样，螺栓需要对称拧紧；6．荷重传感器清零：通过软件对力传感器清零；7．调接触：调节荷重传感器位置，观察荷重传感器读数，当读数达到0.005左右时锁紧轴向加载杆；8．压力室充水：打开压力室顶部排气孔的堵头，打开进水阀门给压力室注水，装满之后关闭进水阀门和排气孔的堵头；9．加压检查：通过电脑施加20kPa围压，观察压力室是否漏水，观察孔压传感器读数是否迅速上升到与围压值相等，如果相等则橡皮膜破裂；10.吸力平衡：吸力平衡阶段主要的目的是给试样施加一个基质吸力让试样由饱和状态变成非饱和状态。

为了保护设备并让试样与压力杆接触，在设置压力时应该遵循一个原则：轴向压力>径向压力>孔隙气压>反压；11.等吸力固结：等吸力固结也采用应力控制模块。

等吸力固结时反压和孔隙气压保持不变，同步增大围压和轴向压力，过观察反压体积是否稳定来判断固结是否完成；12.等吸力剪切：剪切包括应力控制和应变控制。

剪切过程一定要比较缓慢避免孔隙水压力发生较大变化；13.压力卸载：试验完成之后要卸载压力，卸载压力时应该按照由内向外的一个原则，即卸载压力的顺序是反压、孔隙气压、轴压和围压(注意轴压采用体积清零进行卸载)。

土的三轴试验研究及土的应力路径.

3 稳定土三轴剪切试验研究
对掺入不同稳定剂的粉土进行了UU 和CU 试验，以研究在变掺量、变龄期条件下土体的强度和变形特性。试样的制备采用击实制样，掺稳定剂的粉土分别进行7，14，28 d 标准养护[3,4]。为方便与前面试验结果的对比，同时也为合理地选择稳定剂提供更充分的依据，分别选用了不同种类的稳定剂： 4 %石灰、2 %水泥+2 %石灰、4 %SEU-2 型固化剂、 8 %SEU-2 型固化剂。
引言
稳定土[2]是采用一定的物理化学方法及其相应的技术措施使土的物理力学性能得到改善以适应工程技术的需要。稳定土的方法有多种，但目前国内外仍以无机结合料稳定为主，改善土性质的产品主要有石灰、水泥、粉煤灰或这些材料的混合物，在几十年的发展过程中，已形成了比较成熟的无机结合料稳定方法，但从实践效果来看，不同的结合料，其稳定的效果有着明显的差异。针对江苏地区粉土的特殊性，从提高粉土体系本身的强度着手，同时考虑水稳定性、抗收缩性等性能进行研究。使掺入到粉土中的固化材料不仅起到胶凝和填充的作用，最好能激发粉土自身的活性，或者与土粒发生相互作用，基于这样的研究思路，提出粉土固化材料的可能组分，研制成功SEU-2 型固化剂，并将其应用到高速公路的路基填筑中[5]。本文一方面借鉴以往的研究成果，采用传统的无机结合料（石灰、水泥 +石灰）的方法；另一方面采用SEU-2 型固化剂的稳定方法，从力学性能的角度出发，研究粉土作为路基填料的可行性。
3.1 掺4 %石灰的粉土三轴剪切试验结果
3.1 掺4 %石灰的粉土三轴剪切试验结果
3.2 掺2 %水泥+2 %石灰的粉土三轴剪切试验结果
经验表明，用水泥固化稳定土体能有效增加土体的内摩擦角和凝聚力，用一部分水泥代替石灰也能起比单纯掺石灰更好的固化稳定效果，这在稳定粉土的直剪试验和无侧限强度试验中已有所体现，三轴剪切的结果进一步说明了这一点。图7 和图8分别是掺2 %水泥+2 %石灰的UU 和CU 试验结果，试样干密度1.72 g/cm3，标准养护7 d， u c =114.75 kPa，u φ =29°； cu c =91.1 kPa， cu φ =29°。CU 试验土样在围压下固结的效果在总应力指标上未体现出来，可由有效强度指标体现c′ =77.3 kPa，φ ′ =31°。

非饱和土真三轴试验研究进展_张常光

第36卷第4期力学与实践2014年8月非饱和土真三轴试验研究进展1)张常光2)赵均海陈新栋朱东辉(长安大学建筑工程学院，西安710061)摘要研究非饱和土的强度是非饱和土理论及其工程应用的首要问题，但因复杂应力状态下基质吸力的控制技术、量测技术和吸力平衡时间等原因，非饱和土真三轴试验研究的进展迟缓.在介绍非饱和土刚性真三轴仪、柔性真三轴仪和刚柔复合型真三轴仪的基础上，重点分析已有非饱和土刚性和柔性真三轴试验结果，总结现有非饱和土真三轴仪及其试验研究的不足，同时指出Mohr--Coulomb强度准则和外接圆Drucker--Prager准则对非饱和土真三轴试验结果的不适用性.应开展更多不同种类非饱和土的完整真三轴试验研究，特别是非饱和黏性土；应结合非饱和土的应力状态变量和强度特性，建立符合工程实际受力状况的非饱和土真三轴强度准则，完善非饱和土的理论基础.关键词非饱和土,真三轴试验,中间主应力,基质吸力,净平均主应力中图分类号：TU432文献标识码：A doi：10.6052/1000-0879-13-110ADV ANCES IN TRUE TRIAXIAL TEST OF UNSATURATED SOILS1)ZHANG Changguang2)ZHAO Junhai CHEN Xindong ZHU Donghui(School of Civil Engineering,Chang’an University,Xi’an710061,China)Abstract The unsaturated soil strength is the most important issue in the unsaturated soil theory and its engineering applications.But advances in the true triaxial tests of the unsaturated soils have been very slow due to the control-measurement technique and the balance time of the matric suction under complex stress states. This paper brieﬂy reviews the rigid andﬂexible and compound true triaxial apparatuses and the existing true triaxial tests for the unsaturated soils.It is shown that both Mohr--Coulomb and circumscribed Drucker--Prager strength criteria are not valid for the true triaxial tests of the unsaturated soils.Diﬀerent types of true triaxial tests should be conducted,particularly,for non-saturated clays.In order to improve the theoretical basis for the study of the unsaturated soils,a true triaxial strength criterion of the unsaturated soils in accordance with the actual stress conditions in theﬁeld should be established,based on the stress state variables and the strength characteristics of the unsaturated soils.Key words unsaturated soils,true triaxial test,intermediate principal stress,matric suction,mean net prin-cipal stress引言非饱和土分布十分广泛，含水量或饱和度的变化常使其工程性质发生重大变化[1].大部分岩土问题都会涉及土的强度，研究非饱和土的强度是非饱和土理论及其工程应用的首要问题.同时，量测和研本文于2013–03–25收到.1)国家自然科学基金项目(41202191),中国博士后科学基金项目(2012M520079,2013T60868),高等学校博士学科点专项科研基金项目(20120205120001),长安大学国家级大学生创新训练计划项目(201210710104),陕西省自然科学基金项目(2014JQ7290)和长安大学中央高校基本科研业务费专项基金项目(2013G2283007,2014G1281072)资助.2)张常光，1982年生,男,博士,副教授,主要从事非饱和土与结构强度理论等研究.E-mail:zcg1016@414力学与实践2014年第36卷究土单元在三维应力状态下的应力--应变--强度特性具有理论和实践意义，真三轴仪的设计与试验研究一直是一个活跃并且具有挑战性的研究领域[2].试验土样通常是边长为70mm(或更大)的立方体(或长方体)，真三轴仪的基本要求是对土样施加3对独立的主应力，使土样产生均匀的应力和应变.但因复杂应力状态下基质吸力的控制技术、量测技术和吸力平衡时间等原因，当前对非饱和土进行试验研究最多的仍是常规三轴压缩试验[3-10]，即试样处于σ1>σ2=σ3的常规三轴对称特殊应力状态(σ1，σ2和σ3分别为第1(大)、第2(中间)和第3(小)主应力)，难以反映实际工程中非饱和土所处的真实复杂应力状态和强度特性.非饱和土真三轴试验研究的进展迟缓，至今国内外也仅有少数几家单位开展了非饱和土真三轴仪的研制与试验工作.最具代表性的非饱和土真三轴仪为：Matsuoka 等[11]研制的刚性非饱和土真三轴仪，Macari 等[12]和Hoyos 等[13-17]研制的柔性非饱和土真三轴仪，邢义川等[18]以及邵生俊等[19-21]分别研制的刚柔复合型非饱和土真三轴仪.他们利用自己的非饱和土真三轴仪，分别开拓性地进行了控制基质吸力的非饱和粉砂和控制围压的非饱和黄土的真三轴试验研究.本文在介绍非饱和土刚性、柔性以及刚柔复合型真三轴仪的基础上，着重分析已有非饱和土刚性和柔性真三轴试验结果，总结现有非饱和土真三轴仪及其试验研究的不足，同时指出Mohr--Coulomb (M--C)强度准则和外接圆Drucker--Prager (D--P)准则对非饱和土真三轴试验结果的不适用性，为非饱和土真三轴试验研究及理论分析指明方向.1非饱和土真三轴仪1.1刚性真三轴仪Matsuoka 等[11]在砂性土真三轴仪的基础上，改进控制基质吸力的试验装置，成功研制了非饱和土真三轴仪，采用6块滑动的刚性板进行加载，故称为刚性真三轴仪，试验装置如图1所示，上下加载板分别装有两块进气值为300kPa 的高进气陶瓷板.这种刚性真三轴仪只能采用高进气陶瓷板直接量测基质吸力(u a −u w )(u a 为孔隙气压力，u w 为孔隙水压力)，即负u w 法(u a =0，u w <0)，不能控制孔隙气压力u a .另外，因刚性加载板之间的相关干扰，此刚性真三轴仪只能进行应力Lode 角θσ在0◦∼30◦范围内的真三轴试验(θσ=arctan √3(σ2−σ3)/(2σ1−σ2−σ3) ).图1刚性真三轴仪[11]1.2柔性真三轴仪Hoyos 等[13,15]研制的非饱和土真三轴仪，如图2所示，其顶部和侧向共5个柔性橡胶加载板，底部为刚性支座，故称为柔性真三轴仪，下部加载板装有一块高进气陶瓷板.柔性加载板利用橡胶囊里的液体或气体，可对非饱和土样施加3个直角方向的力.试验中采用轴平移技术量测基质吸力(u a −u w )，可分别独立控制孔隙气压力u a 和孔隙水压力u w ，并能实现较大范围的基质吸力.1.3刚柔复合型真三轴仪邵生俊等[19]研制的非饱和土真三轴仪，如图3所示，其轴向采用刚性板加载、侧向双轴采用液压柔性囊加载，故称为刚柔复合型真三轴仪.压力室侧向双轴相邻液压囊之间采用径向弹性收缩、平面弹性转动的薄壁钢板有效隔离技术，真正实现了三第4期张常光等：非饱和土真三轴试验研究进展415图2柔性真三轴仪[15]图3刚柔复合型真三轴仪[19]向独立加载和互不干扰.与柔性真三轴仪一样，同样采用轴平移技术量测基质吸力(u a−u w)，但其可控制的基质吸力范围有限.2非饱和土真三轴试验由刚柔复合型真三轴仪所得不同固结围压下不同中间主应力比的非饱和黄土真三轴试验[18-21]，并不能获得同一平均净主应力σoct下的π平面极限线；另外，其试验控制与结果分析均采用总应力法，未反映基质吸力的增强作用.因此，下面仅对现有刚性真三轴仪和柔性真三轴仪的试验结果进行分析与比较.2.1刚性真三轴试验Matsuoka等[11]的真三轴试验为：试件为10cm×10cm×10cm的立方体，试验土样为击实粉砂，其重力含水量w=17%，初始孔隙比e0=0.98，土粒的相对密度G s=2.65，对应饱和土的有效黏聚力c 和有效内摩擦角ϕ 分别为0kPa和33◦.试验基质吸力(u a−u w)控制为59kPa，平均净主应力σoct=(σ1+σ2+σ3)/3−u a=98kPa，对应的吸附强度c s=32kPa.试验的应力路径ABCDE[11]，如图4所示，所有试样均从同一初始状态A开始，E 为破坏点，由最大应力比确定破坏状态.试验采用应力控制加载，共分10步.图4刚性真三轴仪试验的应力路径[11]共进行同一π平面上的3类排水试验[11]: (1)用刚性真三轴仪进行应力Lode角θσ分别为0◦，7.5◦，15◦，22.5◦和30◦的真三轴试验；(2)调整中间主应力σ2和第3主应力σ3使中间主应变ε2<0.01%，以进行平面应变试验；(3)用常规三轴仪进行应力Lode角θσ=60◦的三轴拉伸试验.将这3类试验结果置于平均净主应力σoct=98kPa的π平面内，如图5所示，并将M--C强度准则和外接圆D--P准则的预测结果也一并标于图中.图中黑色实心符号代表不同应力Lode角下的真三轴试验(包括应力Lode角θσ=0◦的常规三轴压缩试验)、半416力学与实践2014年第36卷图5非饱和土刚性真三轴试验结果黑半白下三角代表平面应变试验，白色空心圆圈代表常规三轴拉伸试验.由图5可以看出：(1)不同应力Lode 角θσ下非饱和土的强度差异显著，反映了净中间主应力(σ2−u a )对强度的增强作用，并且影响具有区间性，随着净中间主应力(σ2−u a )的增大，强度先增大后减小，在常规三轴拉伸时(θσ=60◦)强度最低.(2)M--C 强度准则的预测结果较试验值偏小，不能真实反映三向不等应力条件下非饱和土的强度特性，难以充分发挥非饱和土的强度潜能，基于此的设计偏保守.(3)外接圆D--P 准则不能反映不同应力Lode 角θσ下的强度差异，且预测强度明显偏大，基于此的设计将不安全，不能直接用于工程设计.2.2柔性真三轴试验Macari 等[12]的真三轴试验为：试件为10cm ×10cm ×10cm 的立方体，试验土样同样为击实粉砂，其液限w L =28%，塑限w P =24%，初始孔隙比e 0=0.98，平均干重度γd =10.8kN/m 3，饱和度S =48%.试验采用多级加载法，共进行3组不同平均净主应力σoct 下的柔性真三轴试验，每组平均净主应力σoct 又对应3个不同的基质吸力(u a −u w ).所有试样均始于同一初始状态，共采用3个非饱和土试样，分别对应常规三轴压缩、纯剪切和常规三轴拉伸3种试验，对应的应力Lode 角θσ分别为0◦，30◦和60◦，每个试样都进行了9级试验，故共得27个非饱和土试验数据，其应力路径如图6所示.破坏状态由试验的八面体剪应力峰值确定[12]，亦采用应力控制加载.图6柔性真三轴仪多级试验的应力路径[12]第4期张常光等：非饱和土真三轴试验研究进展417将27个试验数据按平均净主应力σoct 分为3个组，每组又根据基质吸力(u a −uw )分为3个不同的试验条件，整理试验结果如图7∼图9所示.由图7∼图9可以看出：(1)极限线范围随着基质吸力(u a −u w )和平均净主应力σoct 的增加而不断扩大，这说明基质吸力和平均净主应力对非饱和土的强度有着重要影响.(2)纯剪切条件下非饱和土的强度高于M--C 强度准则基于常规三轴试验的图7非饱和土柔性真三轴试验结果(σoct =50kPa)图8非饱和土柔性真三轴试验结果(σoct =100kPa)图9非饱和土柔性真三轴试验结果(σoct =200kPa)418力学与实践2014年第36卷预测结果，即M--C强度准则不能真实反映纯剪切条件下非饱和土的强度特性，且二者之间的差异随着基质吸力和平均净主应力的增加而不断增大.(3)外接圆D--P准则预测强度明显偏大，特别是应力Lode角θσ=60◦时的常规三轴拉伸强度，其次为应力Lode角θσ=30◦时的纯剪切强度；和M--C 强度准则一样，随着基质吸力和平均净主应力的增加，外接圆D--P准则预测值和试验值之间的差异也越来越大，这都表明强度准则的适用性与基质吸力和平均净主应力的大小密切相关.究其原因：M--C强度准则只考虑了作用于单元体上的2个主应力σ1和σ3，没有考虑中间主应力σ2的影响，仅适用于常规三轴对称压缩条件下的特殊应力状态，计算结果偏保守.外接圆D--P准则是广义Mises准则的一种，考虑了中间主应力σ2的影响，并认为中间主应力σ2对材料强度的影响和小主应力σ3一样，夸大了中间主应力σ2的作用，计算结果偏危险，且外接圆D--P准则没有考虑岩土类材料的拉压异性，不能区分拉伸子午线与压缩子午线的差别.3现有研究不足3.1现有真三轴仪研制的不足研制非饱和土真三轴仪的最大困难在于孔隙气压力u a和孔隙水压力u w的控制和量测技术，柔性真三轴仪相比刚性真三轴仪有所改进.但这两种真三轴仪都还有些明显的不足[15]：(1)刚性加载板易腐蚀，堵塞高进气陶瓷板，影响孔隙气压力u a的控制；(2)橡胶柔性加载板的耐久性很差，特别是长时间与28◦C∼38◦C的液体接触时；(3)不能控制非饱和土中孔隙水的温度，影响基质吸力的平衡时间；(4)只能采用应力加载控制，在接近强度峰值时需特别小心；(5)不能量测孔隙气和孔隙水的体积变化，难以全面评价真三向应力下非饱和土的变形特性.Hoyos等[14,16-17]对上述不足进行了部分改进，研制了新型柔性真三轴仪，但其基本原理没有变化.非饱和土刚柔复合型真三轴仪除了以上不足之外，还有[19,21]：仪器较大不灵活，操作较复杂，以致预定的复杂应力路径难以实现；边界附近的不均匀应力和应变难以消除；只能实现较小基质吸力(最大200kPa)和较小净应力(最大70kPa)下的真三轴试验.3.2现有真三轴试验研究的不足刚性真三轴试验研究的不足：(1)难以进行应力Lode角θσ>30◦的真三轴试验，这是因为采用刚性加载板，当应力Lode角θσ>30◦时，主应力σ1和σ2方向的加载板会相互碰撞干扰，难以获得理想的试验结果.(2)应力Lode角θσ=7.5◦(图中以黑色实心菱形表示)的试验数据可能存在问题，它落在外接圆D--P准则预测结果的外侧，这与宏观连续各向同性岩土材料的屈服面外凸性相悖.(3)只进行了一组平均净主应力σoct=98kPa时的真三轴试验和平面应变试验，需要进行多组不同平均净主应力σoct下的真三轴试验研究，以便确定非饱和土的空间三维极限面和更全面的真三轴强度准则试验验证.(4)基质吸力也只控制为59kPa一组，需要进行多组不同基质吸力下的真三轴试验研究，以便研究复杂应力状态下基质吸力对非饱和土强度的影响特性.利用柔性真三轴仪所进行的试验研究相比采用刚性真三轴仪所进行的试验研究，有了不少的改进，拓展了不同基质吸力和不同平均净主应力下非饱和土极限面的空间三维变化，揭示了基质吸力和平均净主应力对非饱和土强度的增强作用，但柔性真三轴试验只进行了常规三轴压缩、纯剪切和常规三轴拉伸3种试验，应开展更多应力Lode角θσ下的真三轴试验，以便更加全面地建立和验证非饱和土真三轴强度准则的合理性和适用性.因粉砂的基质吸力平衡时间相对较短，同时基质吸力的控制和量测也较容易，真三轴试验比较易于实现，所以刚性和柔性真三轴试验都不约而同地选择了击实粉砂作为试验土样，应扩大更多不同种类非饱和土的真三轴试验研究，特别是非饱和黏性土.另外，采用总应力法进行的非饱和黄土真三轴试验，实际上只是恒定第3主应力σ3下的中间主应力效应试验，不能获得同一平均净主应力σoct下的π平面极限线，难以对真三轴强度准则的合理性做出全面的评价.应借鉴已有刚性和柔性真三轴仪的试验架构，改进和拓展刚柔复合型真三轴仪的参数控制、加载路径和适用范围.4展望由于非饱和土成分组成以及参数控制与测试的复杂性，以致非饱和土真三轴试验研究的进展迟缓，以下科学问题还待进一步深入研究：第4期张常光等：非饱和土真三轴试验研究进展419(1)现有非饱和土刚性、柔性和刚柔复合型真三轴仪都有各自的优点和不足，应相互借鉴，弥补各自的不足，改进和拓展已有非饱和土真三轴仪的参数控制、加载路径和适用范围，甚至直接研制全新的非饱和土真三轴仪，这是非饱和土真三轴试验研究的关键.(2)更多不同种类的非饱和土，特别是非饱和黏性土，在应力Lode角的整个60◦范围内，不同平均净主应力σoct、不同基质吸力(u a−u w)下的真三轴试验研究，以便全面评价非饱和土的空间三维强度特性，建立并验证复杂应力状态下非饱和土的真三轴强度准则.(3)Mohr--Coulomb强度准则和外接圆Drucker--Prager准则对非饱和土真三轴试验结果均不适用，可以尝试结合非饱和土的应力状态变量和强度特性，发展并建立符合工程实际受力状况的非饱和土真三轴强度准则，完善非饱和土的理论基础，并加快非饱和土强度理论的工程应用进程[22-25].参考文献1Fredlund DG,Rahardjo H.Soil Mechanics for Unsaturated Soils.New York:John Wiley and Sons,lnc.,19932殷建华,周万欢,Kumruzzaman M等.新型混合边界真三轴仪加载装置及岩土材料试验结果.岩土工程学报,2010,32(4): 493-4993Bishop AW,Blight GE.Some aspects of eﬀective stress in saturated and partly saturated soils.Geotechique,1963, 13(3):177-1974Fredlund DG,Morgenstem NR,Widger RA.The shear strength of unsaturated soils.Canadian Geotechnical Jour-nal,1978,15(3):313-3215Vanapalli SK,Fredlund DG,Pufahl DE,et al.Model for the prediction of shear strength with respect to soil suction.Canadian Geotechnical Journal,1996,33(3):379-3926Khalili N,Khabbaz MH.A unique relationship forχfor the determination of the shear strength of unsaturated soils.Geotechnique,1998,48(5):681-6877Miao LC,Yin ZZ,Liu SY.Empirical function represent-ing the shear strength of unsaturated soils.Geotechnical Testing Journal,2001,24(2):220-2238Vilar OM.A simpliﬁed procedure to estimate the shear strength envelope of unsaturated soils.Canadian Geotech-nical Journal,2006,43(10):1088-10959Hossain MA,Yin JH.Behavior of a compacted completely decomposed granite soil from suction controlled direct shear tests.Journal of Geotechnical and GeoenvironmentalEngineering,2010,136(1):189-19810Hossain MA,Yin JH.Shear strength and dilative character-istics of an unsaturated compacted completely decomposed granite soil.Canadian Geotechnical Journal,2010,47(10): 1112-112611Matsuoka H,Sun DA,Kogane A,et al.Stress--strain be-haviour of unsaturated soil in true triaxial tests.Canadian Geotechnical Journal,2002,39(3):608-61912Macari EJ,Hoyos LR.Mechanical behavior of an unsat-urated soil under multi-axial stress states.Geotechnical Testing Journal,2001,24(1):14-2213Hoyos LR,Macari EJ.Development of a stress/suction-controlled true triaxial testing device for unsaturated soils.Geotechnical Testing Journal,2001,24(1):5-1314Hoyos LR,Laikram A,Puppala AJ.A novel true triax-ial apparatus for testing unsaturated soils under suction-controlled multi-axial stress states.The16th International Conference on Soil Mechanics and Geotechnical Engineer-ing,Osaka,Japan,200515Hoyos LR,Laloui L,Vassallo R.Mechanical testing in un-saturated soils.Geotechnical and Geological Engineering, 2008,26(6):675-68916Hoyos LR,Perez-Ruiz DD,Puppala AJ.Modeling unsat-urated soil behavior under multiaxial stress paths usinga reﬁned suction-controlled cubical test cell.GeoShang-hai2010International Conference—Experimental and Ap-plied Modeling of Unsaturated Soils(GSP202),Shanghai, China,201017Hoyos LR,Perez-Ruiz DD,Puppala AJ.Reﬁned true tri-axial apparatus for testing unsaturated soils under suction-controlled stress paths.International Journal of Geome-chanics,2012,12(3):281-29118邢义川,谢定义,汪小刚等.非饱和黄土的三维有效应力.岩土工程学报,2003,25(3):288-29319邵生俊,罗爱忠,邓国华等.一种新型真三轴仪的研制与开发.岩土工程学报,2009,31(8):1172-117920于清高,邵生俊,佘芳涛等.真三轴条件下Q2黄土的破坏模式与强度特性研究.岩土力学,2010,31(1):66-7021石建刚,邵生俊,陶虎等.非饱和土的真三轴试验及强度变形特性分析.岩土工程学报,2011,33(S1):85-9022张常光,张庆贺,赵均海.非饱和土抗剪强度及土压力统一解.岩土力学,2010,31(6):1871-187623张常光,曾开华,赵均海.非饱和土临界荷载和太沙基极限承载力解析解.同济大学学报(自然科学版),2010,38(12):1736-174024张常光,胡云世,赵均海.平面应变条件下非饱和土抗剪强度统一解及其应用.岩土工程学报,2011,33(1):32-3725Zhang CG,Zhao JH,Zhang QH,et al.Uniﬁed solu-tions for unsaturated soil shear strength and active earth pressure.GeoShanghai2010International Conference—Experimental and Applied Modeling of Unsaturated Soils (GSP202),Shanghai,China,2010(责任编辑:胡漫)。

非饱和路基粘土强度与变形特性的三轴试验研究

一
ＴｒａｉｌＴｅｔＳｕｙ０ｔｅｇｈａｄＤｅｏｍａｉｎＣｈｒｃｅｉｔｅｉｘａｓｔｄｎＳｒｎｔｎｆｒｔｏａａｔｒｓｉｓ
ｏｓｔｒｔｄＣｌｙＳｂｒｄｆＵｎａｕａｅａｕｇａｅ
２Ｈｂｉｋｂ『吖ＳｃｒｙｏＧｏｃｎｃｎｒｔａＥｇｅｎ．ｕｅＫＩ咖ｅｉｅｔｈｉａｄＳｕｕｌｎｉｒｇ，Ｗｈｎ，ｕｅ４０７．Ｃｉ；ＤｕｔｆｅｌａｔｃｒｎｉｅｕａＨｂｉ３０２ｈｎａ
象；同吸力下，相围压越大，应力峰值越高；偏不同吸力下，随着吸力的增加，表观粘聚力逐渐增大，是但这种增大关系是非线性的，而有效内摩擦角有所减小，变化不大；但非饱和路基粘土试样在剪切过程中
般表现为剪缩。关键词：路基；饱和土；强度；变；固结排水三轴试验非体中图分类号：Ｕ１．４６１文献标识码：Ａ文章编号：ｌ７—１４（０００－０２－０６２１４２１）４－０４－５－
．．
ｒ—— ———————— ——— —］１
ｚＵＷｅ１ｌ，ＸＥＮＱｕｎ．ｈｕ，Ｎｈｏ０ｉｉ一ＩｉＩａｇｚｏｌ．ｅ，ＧＷＡＧＺａｆ
（．ｏｌｅｆＣｉａｄＡｃｉｃｒＺｎｉｅｎ，阢舭ｎＵｉｒｔ，Ｗｈｎｕｅ４０７，Ｃｉ；１ＣｌｇｉｌｎｒｔｔａＥｇｎｒｇｅｏｖｈｅｕｅｉｎｅｉｖｓｙｏａ，Ｈｂｉ３０２ｈａｎ

基于CD三轴试验的非饱和黄土吸应力强度参数确定

基于CD三轴试验的非饱和黄土吸应力强度参数确定张新婷;李同录;邢鲜丽;李萍【摘要】非饱和土强度参数的确定是其能够用于工程实际的关键.目前公认的非饱和土强度理论有Bishop的单变量理论、Fredlund的双变量理论以及LuNing的吸应力强度理论.其中吸应力强度理论基于吸应力特征曲线,可直接由常规三轴试验得出,回避了测定基质吸力的问题,便于在工程实际中推广.本文通过不同含水率的三轴CD试验,测得陕西泾阳原状Q2(L5)黄土的有效强度参数.结果表明,该黄土不同含水率的有效内摩擦角基本接近;有效黏聚力随含水率的增大呈指数递减,当含水率超过塑限时,黏聚力趋于定值.根据有效黏聚力和吸应力的关系,可以获得吸应力和含水率的关系,即吸应力特征曲线,并通过拟合得出吸应力函数,以及非饱和土强度表达式.%The study on strength theory of unsaturated soil and the determination of related parameters are the core of the research in unsaturated soil mechanics.At present,Bishop's single-variable strength theory,Fredlund's double-variables strength theory,and Lu Ning's suction stress strength theory are generally accepted.Lu Ning introduced the concept of suction stress and the suction stress characteristic curve (the relationship between the suction stress and the volumetric water content).This theory avoids the determination of matric suction and it is convenient for widely promotion in engineering practice.This paper tests the effective strength parameters based on the conventional triaxial CD test with different water contents.Results show that the effective internal friction angles with different water contents are basically same.The effective cohesion increases with the water content.When the watercontent increases to the plastic water content,the cohesion reaches a constant value.According to the relationship between effective cohesion and the stress suction,suction stress characteristic curve can be obtained and then fit the stress suction function.The function can explain unsaturated strength combined with the effective internal friction angle and saturated effective cohesion.【期刊名称】《工程地质学报》【年(卷),期】2017(025)001【总页数】7页(P36-42)【关键词】非饱和黄土;有效强度参数;吸应力;吸应力特征曲线【作者】张新婷;李同录;邢鲜丽;李萍【作者单位】长安大学,地质工程与测绘学院西安 710054;长安大学,地质工程与测绘学院西安 710054;中国地质调查局西安地质调查中心,国土资源部黄土地质灾害重点试验室西安 710054;太原理工大学矿业工程学院太原 030024;长安大学,地质工程与测绘学院西安 710054;中国地质调查局西安地质调查中心,国土资源部黄土地质灾害重点试验室西安 710054【正文语种】中文【中图分类】P642.3非饱和土理论是现代土力学的重要研究领域，其中强度理论是该领域研究的核心问题。

非饱和重塑黄土的力学特性研究

非饱和重塑黄土的力学特性研究非饱和黄土的强度特性比一般的粘性土更为复杂，其强度是黄土抗剪能力的量度，同时也是黄土边坡工程、地基工程和洞室工程设计计算的重要参数。

文中以陕西杨凌地区的黄土为对象，通过三轴不固结不排水实验研究不同围压、不同干密度对非饱和重塑黄土强度特性的影响。

依据实验所得的数据，确定每组土样的强度指标c、φ 值，找出土样的抗剪强度随干密度的变化规律。

标签：非饱和黄土；常规三轴试验；含水率；干密度1、研究背景和意义黄土在我国分布较广，主要分布在黄河流域，是一种区域性特殊土，分布面积大约占国土面积的 6.6%。

黄土是一种特殊的第四纪陆相松散堆积物，覆盖了我国西北、华北等地区64万km2的疆土。

位于西北地区的杨凌黄土，在干旱、半干旱及地下水深埋条件下，通常处于非饱和状态。

近几年来，包括国内外许多学者已经在非饱和土理论研究方面取得了比较大的进展。

从黄土的主要工程力学性质：渗透性、动力特性、压缩变形特性和黄土剪切强度特性等方面做了大量研究，取得了一定的成果。

但是，正如沈珠江院士指出的“非饱和土力学的发展已经到了从量的积累到质的飞跃的关键时刻”。

非饱和土理论的不断发展为解决非饱和黄土的工程问题也开辟了一条新的途径。

目前，关于非饱和土的强度理论与本构模型是研究非饱和土力学的难点，至今对黄土动力特性研究的主题仍然是土的动力学的三大基本课题，即为黄土的震陷与动变形，黄土的动强度与液化和黄土的动应力-应变关系（含动力特性参数）问题。

2、研究思路及内容采用常规三轴剪切试验，对陕西省杨凌区黄土采用不固结不排水方法（UU）进行抗剪强度的研究。

分别控制重塑黄土的含水率和干密度ρd，研究其抗剪强度的变化规律。

初步拟定土样含水率为13%，干密度ρd为1.3g/cm3、1.4 g/cm3、1.5 g/cm3、1.6 g/cm3的土样。

共4组，每组3个土样，每组土样施加的围压为100kPa、200kPa、300kPa，剪切速率为0.18mm/min。

原状非饱和黄土的三轴试验研究1

０．００８
篓
霎１５
１００．０２０．０２５
０．０３
０．０３５
０．０４
０．０４５
基质吸力／ｋＰａ
ｒａｍ／ｒａｉｎ，直到应力．应变曲线出现峰值。
图２
Ｆｉｇ．２
１００ｋＰａ围压下的体积含水量．基质吸力曲线图Ｔｅｓｔａｎｄｓｉｍｕｌａｔｅｄ
ｃｕｒｖｅ
（６）施加下一级荷载，重复上述步骤进行下一级荷载条件下的非饱和土强度试验。本次试验中４
摘要。利用特制的非饱和土三轴仪器，对不同含水量条件下原状非饱和黄土的强度和土．水特征曲线进行了试验研究。试验结果表明：非饱和黄土的抗剪强度随着含水量的不同而不同，含水量越大，非饱和黄土的基质吸力就越小，抗剪强度亦越小。含水量趋于饱和时，非饱和黄土的抗剪强度值逐渐接近于饱和黄土的强度值。原状非饱和黄土的抗剪强度均高于饱和黄土的抗剪强度。非饱和黄土的内摩擦角受含水量的影响不大。凝聚力受含水量的影响很大，含水率越大，基质吸力越小，总凝聚力越小。根据实验结果，提出了非饱和土的抗剪强度模型，该模型易于确定，与实测基本吻合，误筹较小，满足非饱和黄土的强度计算要求。关键词：非饱和黄土；基质吸力：三轴试验；抗剪强度；土水特征曲线中图分类号；ＴＵ
ห้องสมุดไป่ตู้
收稿日期：２００７．０９．１０
基金项目：中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学蓖点实验室开放课题资助项目（Ｎｏ．１１０５０１）；河南省教育厅自然科学研究基金资助项目
（Ｎｏ．２００６４ｌ０００１）。
作者简介：李永乐．男，１９５７年生，博士，教授，主要从事岩土工程、水文学及水资源、环境科学研究工作。Ｅ－ｍａｉｌ：ｌｉｙｏｎｇｌｅ＠ｎｃｗｕ．ｅｄｕ．ｃｎ
３０
幂、肄苗把路兰

基于GDS的非饱和土强度三轴试验研究

饱和土强度为岩土工程界所重视。而非饱和土的力学性能比饱
为孑隙气压力；ＬＬｕ为孑隙水压力；为与吸力（。有关的ｕ一ｕ）
摩擦角。中，是用来反映吸力对强度贡献的参数。其非饱和土
的抗剪强度由有效粘聚力Ｃ、法向应力（一）起的强度净引
２室内试验与结果分析
２１仪器设备．
０Ｂｓｏ公式的合理性曾为许多学者所接受，由于公式中ｏｉｐｈ但
参数取值的影响因数众多，且吸力的值也较难测定，因而限制
了在工程实践中的应用。
另一类是Ｆｅｌｄ于双应力状态变量建立的非饱和土抗ｒｕ基ｄｎ
剪切试验研究了某高心墙堆石坝填料的非饱和土三轴强度。
维普资讯
第３９卷第１４期
２００８年７月
人民长江
ＹａｇｚＲｉｅｎｔｅｖｒ
Ｖ０．９．．４１３Ｎｏ１

Ｊｌ，ｕｙ
２００８
文章编号：０１４７（０８１ —０７ —０１０ — １９２０）４００２
１．．
摘要：地球上大部分表层土都处于非饱和状态，岩土工程中经常会碰到非饱和土强度问题。由于吸力的影响，
非饱和土的力学性状与饱和土有着很大的差异。应用ＧＳ三轴仪来研究某高心墙堆石坝填料非饱和土的强Ｄ
度特征。结果表明：强度在低吸力范围内，其与吸力基本呈线性增长关系，验证了非饱和土的双变量强度理论

黄土抗剪强度的三轴试验

ｇ／・ｃ。ｍ，
的研究认为黄土在含水量达到一定值时，强度才会发生聚降【，实际上黄土的强度是随着含水量的增３Ｊ
大逐步降低的。国内外许多学者认为，对土体强度指标影响最
高１０ｌ０、直径５ｌｌ圆柱形试样，ｍｎ０Ｉｌ的／Ｔ
式中ｒ为极限抗剪强度；为作用在剪切面上的法
向应力；为土的内摩擦角；Ｃ的粘聚力。土
增刊
刘红玫等：黄土抗剪强度的三轴试验
２５４
表３加载速率对粘聚力和内摩擦角的影响
土地区不同环境下的工程设计及其黄土强度指标的
ｐｅ￣ｎｔｒｃｎｅｔｒｓａｄｗａｅｏｔｎ．
２２不同加载速率试验．对于不同剪切速率的试验，我们选取了干密度
为１５ｇｃ、含水量为１％的样品９个，每３个．／水量时，曲线上有
西
北
地
震
学
报
第３卷３
的剪切方法。同时为了减少影响因素，对不同含水量的试验，均采取相同的应变加载速率。每种含水量分为一组，每组３试样，个分别在１０Ｐ，０ａ０ａ２０Ｐｋｋ
以剪应力为纵坐标，法向应力为横坐标，在横
ｔｅｓａｉｔｎｔｈｎｅｔｒｎｅｉｆｒｎａｉｇｓｅｄｈｔｔｓｒｇｈｃａｇｓｌｔｄｒｆｅｅｔｏｄｎｐｅ．ｃｅｉｅｕｄｌＫｅｒｓＬｏｓ；ａｅｏｔｎ；ａｉｇｓｅｄＳｅｒｎｔｅｇｈＴｉｘａｅｔｙｗｏｄ：ｅｓＷｔｒｃｎｅｔＬｏｄｎｐｅ；ｈａｉｇｓｒｎｔ；ｒａｉｌｓｔ

直剪试验和三轴压缩试验的原理和适用范围

直剪试验和三轴压缩试验的原理和适用范围直剪试验和三轴压缩试验是土力学中常用的试验方法，用于研究土壤的力学性质和变形特性。

下面将对其原理和适用范围进行详细介绍。

1.直剪试验原理：直剪试验是一种应变控制试验，通过施加一个固定的切向位移或者应变，来测量土样在剪切面上的剪切应力和剪切应变，从而研究土壤的强度特性。

直剪试验通常包括以下步骤：-制备土样：将土样切割成等尺寸的方块，确保剪切面的平整度。

-装置试验仪器：将土样固定在试验仪器上，形成一个剪切面。

常用的试验仪器有剪切强度计和扭转强度计。

-施加正常应力：通过施加垂直于剪切面的力，产生正常应力。

-施加剪切力：在固定的正常应力下，施加剪切力，测量土样上的剪切应力和应变。

-测量结果：通过测量土样上下表面的位移或者通过剪力计测量土样上的剪切力，计算得出土样的剪切强度和剪切模量。

直剪试验适用于粘性土、非饱和土和饱和土的强度特性研究。

由于土样在直剪试验中仅在一个平面内发生剪切，能够较好地模拟实际工程中的剪切破坏，因此直剪试验结果对于土体的抗剪强度计算具有较高的准确性。

直剪试验也广泛应用于土体的稳定性分析、地基基础设计和土体力学参数的确定。

2.三轴压缩试验原理：三轴压缩试验是一种应力控制试验，通过施加垂直于剪切面的等级应力，来测量土样在应力状态下的变形特性，从而研究土壤的压缩性和强度特性。

三轴压缩试验通常包括以下步骤：-制备土样：将土样制备成圆柱形的样品，确保样品的密实度和尺寸要求。

-装置试验仪器：将土样固定在试验仪器的压力室内，形成三轴约束。

试验仪器包括压力室、配重器、应变测量仪器等。

-施加轴向正应力：通过油动机或液压系统施加垂直于土样的轴向正应力。

-施加剪切应力：在固定的轴向正应力下，通过施加剪切力，测量土样的剪切应力和应变。

-测量结果：通过测量土样的径向和轴向变形以及剪切应力，计算得到土样的压缩指数、剪切强度和固结特性等。

三轴压缩试验适用于饱和土、非饱和土和粘性土的研究。

非饱和土的三轴拉伸试验研究

试样的要求进行。本次试验试样控制含水率为１．％，度为在结果整理时会有所不同。①三轴拉伸和三轴压缩的大主应力９７密
周围压力为０的即为单轴拉伸试验，其余均为三轴拉伸试验。
底座加４０ｋａ以上的反压进行饱和，０Ｐ加压持续１ｈ以上。然后
试验时，首先将装有进气值大于１０ｋａ陶土板的压力室缩和三轴拉伸的大、主应力方向发生转向。０Ｐ小 ②三轴拉伸时，由进行制样，待试样制好后，放空压力室的水，闭孔隙水压力传因此真正参与拉伸试验的试样是上、关下大头针之间的试样．，计算感器后的阀门，用湿布擦去陶土板表面的明水，迅速将制好的试拉伸应变时以上、下大头针之间的试样高度计算拉伸应变。③
维普资讯
第２８卷第ｌ０期２００６年ｌ０月
人
民
黄
河
Ｖｏ．８．．０１２Ｎｏ１
Ｏｃ．，０６ｔ２０
ＹＥＬＬ０ＷＲＩＶＥＲ
【利水电工程】水
非饱和土的三轴拉伸试验研究
张少宏，亚生，骆郭敏霞
样放在陶土板上。接着将试样用大头针固定在底座上，并将试
拉伸试验时，当试样出现缩颈现象后，试样会很快发生破坏，因
样套上橡皮膜，然后用大头针将试样与试样帽固定连结。最后此在计算三轴拉伸应力时，不考虑试样缩颈后的面积变化，仍用安装好压力室，并将压力室充满水，然后测记初始孔隙水压力的试样的原始面积进行计算。
土的抗拉强度和拉伸极限应变是分析和判断土坝、堤、土道路及其他有较高抗裂要求的建筑物是否会发生裂缝的重要指标。土的抗拉伸能力相对较弱，一般情况下，以忽略不计，可

绍兴重塑非饱和黏土三轴剪切特性试验研究

绍兴重塑非饱和黏土三轴剪切特性试验研究
吴瑞潜;杨光;林群仙;项祺辰
【期刊名称】《绍兴文理学院学报》
【年(卷),期】2022(42)2
【摘要】绍兴地区存在大量湖沼与海相沉积软黏土层,上部土层多为非饱和土,其土性较饱和土复杂多变.采用全自动非饱和土三轴仪,对绍兴地区非饱和黏土重塑样进行一系列控制基质吸力的三轴固结排水剪切试验.研究结果表明,控制基质吸力与净围压条件下应力-应变关系曲线呈应变硬化型,没有明显的破坏点,在轴向应变达3%之前,曲线斜率较大,之后逐渐减小.在试验条件范围内,非饱和黏性土强度参数黏聚力相较于有效内摩擦角对基质吸力的增大更为敏感,黏聚力值增幅大于有效内摩擦角值.在三轴剪切过程中,体积应变呈现剪胀现象,基质吸力越大,净围压越大,体积应变就越大.基质吸力引起的体积应变小于由净围压引起的体积应变.
【总页数】8页(P8-15)
【关键词】非饱和土;基质吸力;剪切特性;三轴试验
【作者】吴瑞潜;杨光;林群仙;项祺辰
【作者单位】绍兴文理学院土木工程学院;浙江工业职业技术学院建筑工程学院【正文语种】中文
【中图分类】TU411.7
【相关文献】
1.重塑非饱和粉质黏土抗剪强度特性试验研究
2.非饱和重塑低液限黏土体积变化特性试验研究
3.重塑饱和黏土三轴剪切蠕变试验研究
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非饱和重塑黄土强度特性的试验研究的开题报告

非饱和重塑黄土强度特性的试验研究的开题报告题目：非饱和重塑黄土强度特性的试验研究一、研究背景和意义黄土地区是我国重要的构造地质单元，主要由黄土、砂岩、泥岩等岩石组成。

非饱和状态是黄土地区典型的地下水特征，同时也是黄土在工程中最常见的状态。

因此，研究非饱和重塑黄土的力学性质具有重要的理论意义和实际应用价值。

当前，国内外学者已开展了大量研究工作，但由于实验条件和实验方法的限制，许多研究结果存在争议，而且缺乏系统性分析和比较。

因此，本研究将探讨非饱和状态对重塑黄土力学特性的影响，以期提高对黄土工程的认识和应用。

二、研究内容和方法本研究将从以下两个方面进行探讨：1.非饱和重塑黄土强度特性采用三轴试验仪进行试验，测试非饱和状态下黄土的抗剪强度、压缩模量、剪切模量等力学参数，并分析非饱和状态对黄土力学特性的影响规律。

2.室内模拟非饱和状态下黄土的工程特性通过室内模拟试验，模拟钻孔与灌注桩施工过程中非饱和状态下黄土的工程特性，包括孔壁稳定性、土体稳定性、孔隙水压力变化等，以深入了解塑性黄土在非饱和状态下的力学行为规律。

三、预期结果本研究将获得如下预期结果：1.掌握非饱和状态对重塑黄土的力学特性的影响规律；2.分析非饱和状态对黄土抗剪强度的影响；3.分析非饱和状态下黄土的压缩、剪切模量等力学参数的变化规律；4.模拟钻孔与灌注桩施工过程中非饱和状态下黄土的力学行为规律，以提高黄土工程的设计水平。

四、研究计划和进度安排本研究的计划和进度安排如下：1.综述分析研究前期，对黄土地区非饱和状态和力学行为的研究进展进行综述分析，包括非饱和状态的定义、黄土力学行为的基本原理等。

2.试验设计根据前期综述分析，设计三轴试验方案，测试非饱和状态下黄土的强度特性，并设计室内模拟试验方案，模拟钻孔与灌注桩施工过程中的非饱和状态。

3.试验实施按照设计方案进行三轴试验和室内模拟试验，收集试验数据。

4.试验结果分析对试验数据进行统计分析，并分析非饱和状态对黄土力学特性的影响。