非饱和冻融黄土固结蠕变特性研究
黄土坡滑坡滑带土的蠕变特性研究
元件来模拟该现象。当
剪应力较低（小于长期强 度）时，随着时间的增长， 应变速率逐渐降低，并以
图９博格斯元件模型 Ｆｉｇ．９ Ｂｕｒｇｅｒ’Ｓ ｃｏｍｐｏｎｅｎｔ
ｍｏｄｄ
近似负指数的形式趋于某一渐近线，这种性质可以
采用Ｋｅｌｖｉｎ体来模拟。将弹性元件和Ｋｅｌｖｉｎ体串
联起来，可以反映蠕变变形的瞬时变形和减速变形
４结论
（１）黄土坡滑坡滑带土具有较强的流变特性。 滑带土的蠕变曲线具有很好的相似性，因此可以用相 同的函数形式来表示不同偏应力下的流变方程。在 一定程度上，利用Ｂｕｒｇｅｒ’Ｓ蠕变模型能较好地反映出
黄土坡滑带土的蠕变性，且计算曲线与试验点能较好 地拟合出蠕变的衰减蠕变阶段和稳定流动阶段，说明 此次流变试验是可靠的。
ｃｏｍｏ
万方数据
长江科学院院报
２００８生
利石、高岭石为主（见图２（ｂ））。由于滑带的反复多 次滑动，颗粒具有一定的定向性，见图２（ａ）。粗颗粒 之间一般不直接接触，粘土矿物介于颗粒与颗粒之间 起“润滑”作用。
图２滑带土扫描电镜成果 Ｆｉｇ．２ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｓ ｆｏｒ ＳＥＭ ｏｆ ｓｌｉｐ ｂａｎｄ ｓｏｉｌ
㈣２ 耋｜ ８
耋｜ ４ 耋｜ Ｏ
㈣６
０
２０００
４ ０００
６０００
ｔ／ｍｉｎ
８ ０００
１００００
图１１第二级剪应力下的试验点与计算曲线
Ｆｉｇ．１ １ Ｔｅｓｔ ｐｏｉｎｔｓ ａｎｄ ｆｉｔｔｉｎｇ ｃｕｒｖｅ ｕｎｄｅｒ ｔｈｅ ２ｎｄ ｃｌａｓｓ ｓｈｅａｒ ｓｔｒｅｘｓ
Ｏ．０９
Ｏ．０８
∞０．０７
０．０６
阶段，也即著名的Ｂｕｇｅｒ’Ｓ模型，其元件组合形式见
非饱和土与特殊土测试技术新进展
非饱和土与特殊土测试技术新进展随着工程建设的不断发展，非饱和土与特殊土测试技术在土木工程、地质工程等领域发挥着越来越重要的作用。
近年来，非饱和土与特殊土测试技术取得了显著进展，本文将分别探讨其新进展、应用现状及未来研究方向。
非饱和土是指土体中含水量未达到饱和状态，即含水率低于最大含水率的土。
非饱和土测试技术主要研究土体在非饱和状态下的各种性质，如有效应力、气体传输等。
在非饱和土测试中，气体传输机理是影响测试结果的关键因素。
气体传输包括气体在土体中的扩散和渗透，受到土体孔隙特征、含水率、气压差等因素的影响。
因此，研究气体传输机理对于非饱和土测试技术的进步至关重要。
特殊土是指具有特殊性质的土体，如膨胀土、盐渍土和软粘土等。
这类土体的性质与常规土体存在明显差异，因此在测试技术上也需要针对性地研究。
对于膨胀土，测试重点在于研究其膨胀性和收缩性；对于盐渍土，则需其盐分含量和离子交换等特性；对于软粘土，需要考察其强度和变形特性。
然而，现有的特殊土测试技术仍存在一些问题，如测试结果受环境因素影响大、测试周期长等。
因此，未来研究需要进一步优化测试方法，提高测试效率，同时加强理论模型的研究，以更好地解释测试结果。
近年来，非饱和土与特殊土测试技术取得了诸多新进展。
在非饱和土测试方面，随着计算机技术和数值模拟方法的不断发展，非饱和土力学模型的研究逐渐深入。
新型测试设备如气体渗透仪、压力板仪等也为非饱和土测试提供了更为准确、便捷的手段。
在特殊土测试方面，研究者们针对各类特殊土的特性，研发出了一系列新的测试方法，如超声波检测、电学特性测量等。
同时，有关特殊土体本构关系和数值模型的研究也取得了重要进展，为特殊土体的工程设计和施工提供了更为准确的依据。
非饱和土与特殊土测试技术的不断进步为土木工程和地质工程提供了更为可靠的技术支持。
尽管现有的测试技术已经取得了一定的成果，但仍存在诸多挑战和问题，如气体传输机理的复杂性、特殊土体本构关系的多样性等。
非饱和土一维压缩试验及变形规律探讨
非饱和土一维压缩试验及变形规律探讨土工学是一门以土壤和岩石为研究对象的学科，其中涉及到了许多试验方法。
本文将探讨非饱和土的一维压缩试验及其变形规律。
一、实验原理一维压缩试验是一种简单而实用的试验方法，可用于评价非饱和土的力学性质。
该试验是通过施加竖向载荷来压缩土样，同时记录土体压缩变形的过程，得出土体的体积变化、应变和应力等与压缩过程相关的指标。
在试验中，非饱和土样进行一维压缩变形时，土体内部固相和孔隙水之间的相互作用会导致土体的力学性质出现变化。
这种变化是非常显著的，对于非饱和土的力学性质研究具有重要的意义。
二、实验步骤1.制备土样。
首先要选取相应的土壤样品，然后在实验室内进行制作，制作过程还需加入适量的水分。
2.测定原始状态参数。
对土样进行宏观力学参数测定，如土样所具有的体重和含水状态等。
3.施加一维压缩荷载。
制备好土样后，在试验设备中施加一维压缩荷载，并对土体的变形情况进行记录，得到一组压力-应变曲线。
4.测量湿度和干密度。
在不同压缩应变状态下测量土样的干密度和质量。
5.记录土湿度变化。
记录土样在一维压缩过程中的含水率和吸盘压力，以探索非饱和土的力学性质和变形规律。
三、实验结果经过实验得出的数据，可以得出非饱和土的压缩变形曲线图。
由压缩变形曲线可以看出，非饱和土的压缩变形呈现非线性，存在明显的弹性阶段和塑性阶段。
具体地说，在低次微喷压力下，非饱和土存在明显的压缩变形，但变形量较小。
随着微喷压力的增加，土样内部的含水率逐渐降低，压缩变形逐渐明显。
截至最高施力位置，土样中的含水率已经很低，土体由原来的未饱和状态向饱和状态的方向转变。
四、结论非饱和土的一维压缩试验可有效评价其力学性质和变形规律。
该试验的实验结果显示，非饱和土的压缩变形存在显著的非线性。
土样的变形量随着施力位置的不同而变化。
在实验中，可以通过对土样的含水率变化进行观察和记录，更全面地掌握非饱和土的力学特性。
非饱和土固结试验
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。
非饱和黏土动态力学特性及其本构关系研究
非饱和黏土动态力学特性及其本构关系研究土作为一种最普遍的基层材料,广泛应用于各类民用和国防工程建设。
土基层以及土中构筑物在其工作过程中,除了承受正常的设计载荷外,可能还要承受诸如撞击、冲击和爆炸等强动载荷。
黏土的分布广泛,且通常情况下,黏土均处于非饱和状态。
非饱和黏土是一种力学性质极为复杂的材料,并且针对非饱和黏土的动态本构建模至今仍然是不完备的,因此有必要对非饱和黏土的动态本构关系进行深入系统研究。
非饱和黏土的动态力学特性受多种因素影响,主要包括初始密度(压实度)、含水率(饱和度)和外载荷特性(应力水平、加载速率)等。
为探讨分析以上影响因素的影响规律,本文结合非饱和黏土的材料特性,设计开展了针对不同初始密度、含水率的非饱和黏土试样的静、动态力学系列试验。
其中,静态力学试验主要包括:无侧限压缩试验和三轴剪切试验;动态力学试验主要包括:单轴压缩SHPB试验、被动围压SHPB试验和平板撞击试验。
通过对试验结果的分析,得出了非饱和黏土在静、动态加载条件下的力学特性,归纳总结了初始密度、含水率和外载荷特性等因素的影响规律。
本文提出应用基于Perzyna形式的黏塑性帽盖模型描述非饱和黏土的屈服破坏行为;提出将p-??物态方程和修正三相混合物物态方程结合起来,描述非饱和黏土在高压状态下的压力-密度关系。
基于非饱和黏土静、动态力学试验结果,提出了一套确定黏塑性帽盖模型和物态方程参数的方法。
为验证基于Perzyna形式的黏塑性帽盖模型和非饱和黏土物态方程及其参数的适用性和准确性,分别以用户自定义材料模型和自定义物态方程子程序的形式将帽盖模型和物态方程嵌入到LS-DYNA软件中,并对非饱和黏土中动力学过程进行了数值模拟。
模拟结果表明,基于Perzyna形式的黏塑性帽盖模型和非饱和黏土物态方程及其参数能够较为准确地描述非饱和黏土的动态力学行为。
非饱和粉土的动弹性模量和阻尼比
水利学报SHUILI XUEBAO2012年9月第43卷第9期文章编号：0559-9350（2012）09-1108-06非饱和粉土的动弹性模量和阻尼比研究孙德安，吴波（上海大学土木工程系，上海200072）摘要：使用吸力可控或可测的非饱和土振动三轴试验仪，对非饱和及饱和粉土进行动力变形试验，在不同净围压应力、不同初始含水率的条件下，得到了非饱和及饱和粉土试样的动应力应变骨架曲线、动弹性模量和阻尼比，并量测试样吸力。
试验结果表明：（1）非饱和粉土的骨架曲线比饱和粉土的高；（2）在相同净围压条件下，不同含水率的非饱和粉土动弹性模量大小相近，而饱和土试样的动弹性模量略小；（3）在相同净围压条件下，不同含水率的非饱和粉土阻尼比也相近，而饱和土粉土的阻尼比略大。
关键词：非饱和土；粉土；动模量；阻尼比；吸力中图分类号：TU443文献标识码：A1研究背景土石坝、高速公路和城际高铁等建设工程的地基和土工结构本身要承受地震、车辆等动力荷载的作用，而且由于地理环境和经济成本等原因，有些土工结构直接建设在非饱和土地基上，有些土工结构的全部或部分处于非饱和状态。
例如，河川堤坝和水库土石坝的浸渗线以上部分土体都处于非饱和状态。
因此，对在循环荷载和动力荷载作用下非饱和土的动力特性研究具有十分重要的现实意义［1］。
目前，对于饱和土的动力特性的研究已经取得了很多成果［2］。
关于粉土动力特性的研究，国内以黄土居多，例如，陈存礼等［3］通过动三轴试验探讨了固结比和固结围压对饱和击实黄土的动模量和阻尼比的影响，并研究了在不同固结条件下饱和击实黄土的动强度、动孔压及抗液化特性。
王建华等［4］基于循环三轴和循环扭剪试验，研究了饱和软黏土的不固结不排水循环强度的变化，分析两者之间的关系。
对于非饱和土动力性质，早期学者通过控制试样的初始饱和度来描述试样的非饱和状态。
Wu等［5］、Qian等［6］分别通过共振柱试验研究了小应变情况下非饱和砂的动剪切模量随试样饱和度的变化。
《非饱和—饱和状态变化条件下土质边坡稳定性分析》范文
《非饱和—饱和状态变化条件下土质边坡稳定性分析》篇一一、引言在地质工程领域，土质边坡的稳定性是一个关键性问题，特别是在非饱和和饱和状态变化条件下，边坡的稳定性显得尤为重要。
非饱和状态下的土体通常由固态和气态两部分组成，而当土体达到饱和状态时，其物理力学性质将发生显著变化。
本文旨在分析非饱和至饱和状态变化条件下土质边坡的稳定性，以揭示其内在规律，为实际工程提供理论依据。
二、非饱和土质边坡稳定性分析1. 非饱和土的特性非饱和土的强度和稳定性主要取决于其固相和气相的分布和相互作用。
在非饱和状态下，土体的强度主要由固相颗粒间的摩擦力和吸附力决定。
此外，土体的吸力和基质吸力也对边坡稳定性产生重要影响。
2. 非饱和土质边坡的稳定性分析方法在非饱和状态下，边坡的稳定性分析主要采用极限平衡法、有限元法和离散元法等方法。
这些方法可以有效地分析边坡在不同条件下的稳定性，并预测其可能发生的变形和破坏模式。
三、饱和土质边坡稳定性分析1. 饱和土的特性当土体达到饱和状态时，其物理力学性质将发生显著变化。
饱和土的强度主要由固相颗粒间的摩擦力和孔隙水压力决定。
此外，由于土体中的孔隙被水充满，基质吸力消失，边坡的稳定性将受到孔隙水压力的影响。
2. 饱和土质边坡的稳定性分析方法在饱和状态下，边坡的稳定性分析主要采用有效应力法、有限元法和渗流-应力耦合分析等方法。
这些方法可以有效地考虑孔隙水压力对边坡稳定性的影响，从而更准确地预测边坡的稳定性和变形行为。
四、非饱和至饱和状态变化对土质边坡稳定性的影响随着降雨、地下水位变化等因素的影响，土体会经历从非饱和状态到饱和状态的变化。
这种状态变化将导致土体的物理力学性质发生显著变化，从而影响边坡的稳定性。
在非饱和状态下，基质吸力对边坡的稳定性具有积极的作用；而在饱和状态下，孔隙水压力可能削弱边坡的稳定性。
因此，在分析土质边坡的稳定性时，需要考虑这种状态变化对边坡稳定性的影响。
五、结论与建议通过对非饱和和饱和状态条件下土质边坡的稳定性分析，我们可以得出以下结论：1. 在非饱和状态下，基质吸力对边坡的稳定性具有积极的作用；而在饱和状态下，孔隙水压力可能削弱边坡的稳定性。
非饱和土基本特性的学习与思考
谢定义(1999)
用有效球应力和有效偏应力表示的有效应 力型应力状态变量明确地表明了以基质吸力 反映的收缩膜张力为非静水压力型应力的这 种特性。
4. 非饱和土的强度特性
基本思路 非饱和土的抗剪强度被视为 符合库仑强度公式， 并等于土饱和时抗剪强度与 非饱和土基质吸力对抗剪强度的贡献 （称为吸附强度）之和，
固、气、液相之间——结构性：（表现出结构强 度，由粘聚力、咬合力、胶结力及吸力等组成。
三相的变态特性 （温度、压力变化引起的相变）
液相的汽化、凝结、冻结 气相的溶解、扩散 固相的液化、软化
非饱和土的相态特性涉及到一系列重要定律： Fick定律 Darcy定律 Henry定律
亚佛加德罗定律 道尔顿(Dolton)分压定律 Kelvin定律 热力学第一定律 热力学第二定律
Li X.I (2003)
将有效应力表示为净应力项与一个吸力相 关、且能反映基质吸力剪切效应项之和。认为 对非饱和土，土颗粒的一部分上作用有孔隙气 压力，另一部分上作用有孔隙水压力，它们的 作用一般是不平衡的、变化的，而且它的方向 并不与净应力的方向相一致，明确了基质吸力 可引起一种剪切效应的结论。
在孔隙流体不能排出的条件下，土受力 后的孔隙水压力和孔隙气压力的增量是一种 超孔隙压力（超过加荷前土中孔隙水压力和 孔隙气压力的值）；
在容许孔隙流体排出的条件下，这种超 孔隙压力会随时间的增长和土的压密而逐渐 消散，使各相所承担应力的比例协调地发生 变化，最终，在消散终结时，荷载仍全部由 土骨架（包括收缩膜）来承担。
基质吸力
土中水自由能的毛细部分（对纯水）,来 源于表面张力.表面张力愈大，弯液面曲率愈 小。
为了维持弯曲型收缩膜的平衡，收缩膜气 一侧的应力为正压力，收缩膜水一侧的应力 为负压力，它们的差值即为基质吸力.
冻融循环条件下伊犁河谷典型黄土滑坡力学强度变化及微观作用机理研究
冻融循环条件下伊犁河谷典型黄土滑坡力学强度变化及微观作用机理研究作者：贾竣予张紫昭张天栋吕倩俐梁世川朱海玉张淑淇来源：《新疆地质》2024年第01期摘要：对新疆伊犁地区黄土滑坡灾害频繁发生问题，选取伊犁地区新源县某天然黄土斜坡为研究对象，结合伊犁地区为典型的季节性冻土区的特点，通过室内三轴压缩试验、扫描电子显微镜、现代图像处理及核磁共振方法探究不同冻融循环次数下伊犁地区黄土的宏微观特性变化。
结果表明：①黄土粘聚力随冻融循环次数的增加，经历了先减小后增大的过程，最终趋于稳定；内摩擦角随冻融循环次数的增加，逐渐增加，然后开始减小，最终呈稳定趋势；②在冻融循环过程中黄土颗粒不断裂解团聚，形态复杂，微孔隙数量变少，小孔隙、中孔隙和大孔隙略增多，孔隙排列变得复杂后逐渐简单，总体上伊犁地区黄土的微观颗粒结构经历了一个稳定-不稳定-稳定的过程；③不同冻融循环次数下颗粒圆形度与粘聚力的关联性最强。
微观上表现为冻结时土颗粒裂解，颗粒圆形度变小，融化时土颗粒凝聚，颗粒圆形度增大；反映到宏观上冻结时结构变得松散，粘聚力降低，融化时结构变得密实后粘聚力增大；④不同冻融循环次数下颗粒圆形度、颗粒定向分维与内摩擦角的关联性相同且最强。
微观上表现为随冻融循环次数的增加颗粒圆形度降低，排列变得无序，颗粒定向分维值变大；宏观上表现为颗粒排列变得无序，接触面积变大，导致内摩擦角增大。
研究结果可为伊犁地区黄土滑坡失稳机理的探究提供参考，为伊犁地区季节冻土分布区域土质滑坡地质灾害的稳定性评价及工程防治提供相关的力学参数计算依据。
关键词：冻融循环；黄土；力学强度；微观结构；关联性分析；伊犁河谷伊犁地区黄土呈条带状广泛分布且厚度从数米到近百米不等[1]，为滑坡的发生提供了物质基础[2]。
该地区山区占全区面积的70%以上[3]，多山的地形地貌为黄土滑坡的发生提供了力学条件[4]。
伊犁地区土壤每年11月份开始冻结，次年4月份基本完全消融，为典型的季节性冻土区，反复的冻融作用是诱发中国西北地区滑坡灾害频发的重要因素之一[5-6]。
粉质粘土路基固结变形等问题
非饱和土沉降特性研究已取得的一些成果
• 根据武广高铁、郑西高铁咨询，目前国内外均无较为成熟的非饱和土沉降计 算理论,很难确定非饱和土沉降变形与时间的关系。但有一个共识：非饱和土 地基加载后,地基大部分沉降可在较短时间完成。
• 根据“九寨黄龙机场高填方体复杂地基处理及填筑体施工关键技术问题研究” 的研究报告中有“结合现场观测和室内大型离心模型试验，得出了非饱和土 工后变形仅占总变形量的10～15％，且这部分变形能在5个月内完成80％的 重要结论。
结论
• (1) 通过对非饱和粉质粘土水土特征曲线的分析可以看出，当含水量 高于23．6％(饱和度为82．8％)时，土体对应于气相完全封闭，土体 的进气值约25kPa；当含水量低于11．87％(饱和度为52．9％)时，土 体中气体已经完全连通。
• (2) 非饱和土的沉降主要分为瞬时沉降和固结沉降。由于水气混合物 的压缩性，导致高饱和土的瞬时沉降量比低饱和土的瞬时沉降量小， 分别占总沉降的3.7％和9.4％。非饱和土固结沉降主要受孔隙水结构 形式的影响，高饱和土的固结沉降量较低饱和土反而大，分别占总沉 降的96.3％和90.6％。
• 当封完含闭全水；连量当通高含；于水含量水23低 量．于 介6％于11(两．Sr值8=78之％2间．( S时8r％=，5)时2水．，气9土转％体换)时对幅，应度土于大中气，气相性体完质已全变经
化剧烈。
粉质粘土固结压缩特性
（1）瞬时沉降
• 非饱和土受外荷载作用产生的沉降主要是由瞬时沉降和固结沉降两部 分组成。其中瞬时沉降是由剪应力引起的，加荷初期孔隙水和孔隙气 来不及排出，土体的体积没有变化。此时，瞬时沉降可按照以下弹性 力学公式近似计算：
• (3)进行控制基质吸力的非饱和粉质粘土固结试验。将土样控制在常 基质吸力下，改变净围压。按照相同的固结比进行分级加载以模拟现 场实际的应力状态。固结稳定标准：轴向变形量不超过0.01 mm／h， 排水量2 h不超过0.05m3 ，每级荷载固结时间不少于24小时。
浅析冻融循环作用下青藏高原冻土区软弱结构面长期稳定性
2020.26科学技术创新浅析冻融循环作用下青藏高原冻土区软弱结构面长期稳定性李书林张哲华陈鑫鑫李天娇王辛岩（西藏大学，西藏拉萨850000）本文研究的高原冻土的高坡度位于西藏邦普的铂铜多金属矿山，距西藏首府拉萨市以西79公里左右。
在邦达普曲中部，山谷被山谷的山坡和山脉所环绕。
在矿区高坡度上，厚度分布不均匀的松散第四纪沉积物的进一步开发。
山坡上种植茂密，被腐殖质覆盖，或被霜冻风化形成的倒置岩堆覆盖。
在定期冻融，高场应力的条件下，矿区形成了粘结强度低，粒径大的砾石土覆盖层。
冻融作用对西藏邦铺多金属露天矿高边坡的软弱结构面的长期强度、黏聚力、内摩擦角、应力应变的影响巨大。
总体而言，文献[1]在大量黄土特性试验研究以及总结前人研究成果基础上，根据黄土力学特性、湿陷机理，提出了基于蠕变分析湿陷性黄土隧道基底加固优化方案的长期稳定性研究；文献[2]由室内的三轴蠕变试验，建立了适用于粉砂岩的幂指数蠕变模型，通过对大变形段围岩变形监测结果的反演分析，得到了围岩体的蠕变参数，并基于此对引水隧洞软岩大变形段的长期稳定性进行了分析；文献[3]通过对隧道围岩-全风化花岗岩的一系列三轴蠕变试验研究，建立该岩石的幂指数蠕变模型嵌入到有限元程序中，分析了隧道的长期稳定性；文献[4]通过建立虑蚀变岩体流变特性的黏－弹－塑性三维本构模型，再由三维数值模拟研究水库蓄水运行期抗力体边坡应力、形变场等特征，分析了在水推力作用下复杂岩土体坝肩抗力体的长期稳定性；文献[5]通过开展高地应力围岩三点弯曲蠕变试验，并由改进的西原模型验证蠕变理论曲线与蠕变试验曲线的长期拟合程度，分析竖井工程的长期稳定性；文献[6]采用凝聚力弱化-摩擦强化模型反应引水隧洞围岩硬脆性岩体的特点，通过分析软件FLAC3D 模拟了隧洞岩体的流变力学特性，分析评价了该工程围岩的长期稳定性状态；文献[7]对青藏铁路沿线的代表性砂质黏土和轻质次黏土进行了典型的冻融试验，经过多次冻融循环后，土壤干重密度达到一定值，与土壤类型有关，与土壤的初始干容密度无关；文献[8]冻融循环下的力学性质和钙质砂岩破坏和降解机理的实验研究表明，岩石中冻融破坏的恶化与岩石所处的水化学环境密切相关，从而改变了岩石的力学性质冻融前后的特性；文献[9]通过对岩体结构面的长期剪切蠕变试验的数据分析及模型参数的拟合，将岩体结构面蠕变阶段划分为四个阶段，对于后续软弱结构面的长期稳定性研究提供了前车之鉴。
冻结温度对原状黄土物理力学性质的影响
冻结温度对原状黄土物理力学性质的影响董琪;陈强;叶万军【摘要】在陕西省黄土地区典型地点取土样，开展不同含水率、不同干密度土样在不同温度下的冻结试验，探讨冻结温度下黄土的冻胀规律。
研究表明，在干燥状态下陕西黄土样不发生冻胀或冻胀量很小。
黄土的冻胀性随含水率的增加而显著。
随着冻结温度的降低，黄土冻胀量变化率逐渐减小，最终冻胀趋于恒定。
含水率较低时，冻结温度对土样的干密度影响不明显，随着含水率的增大，在高含水率条件下，孔隙率越小，影响越显著。
低含水率条件下，冻结黄土呈现收缩现象，中等含水率略有增大，高含水率增大明显。
在冻结过程中，冻胀力的作用使得土颗粒间的接触点增多，大孔隙所占的比例下降，导致土体内摩擦角增大；冻结温度越低，土样含水率越高，黄土内摩擦角的增加量也越大；冰晶的生长破坏了土颗粒间联结，引起结构弱化，黏聚力减小；含水率越高，孔隙率越小，冻结作用对黄土黏聚力影响越明显。
%Soil samples were taken from the typical sites in loess area of Shaanxi Province. Freezing test was con-ducted with the soil samples of different moisture content and dry density to explore the frost heave law of loess under freezing temperature. The results show that Shaanxi loess samples in dry state did not have or little frost heave. The frost heave of loess increased with the moisture content, With the decrease of the freezing temperature, the frost heave decreased gradually and eventually became constant. When the moisture content is low, freezing temperature effect on the dry density of loess sample was not obvious. With the increase of moisture content, the smaller the porosity, the more significant effect on the loess samples under the high moisture content. When themoisture content is low, frozen loess showed shrinkage, under moderate moisture content,the frost heave increased slightly, and under high moisture content the frost heave increased obviously. In the process of freezing ,the frost heave force made the intergranular contacting points increase and the proportion of large pores in loess decrease, resulting in increases of the internal friction angle in loess, the lower the freezing temperature, the greater the moisture content, the greater the internal friction angle. The growth of ice crystals destroyed the connection and weakened loess structure, decreased cohesion force. The greater the moister content, the smaller the porosity, the greater impact on the loess cohesion.【期刊名称】《煤田地质与勘探》【年(卷),期】2016(044)004【总页数】5页(P105-109)【关键词】冻结温度;冻胀规律;黄土;含水率;强度【作者】董琪;陈强;叶万军【作者单位】长安大学，陕西西安 710054; 信息产业部电子综合勘察研究院，陕西西安 710021;西安科技大学建筑与土木工程学院，陕西西安 710054;西安科技大学建筑与土木工程学院，陕西西安 710054【正文语种】中文【中图分类】TU44我国黄土地区位于季节性冻土区，黄土冻融灾害是黄土地区常见的一种灾害，是黄土体在遭受冻融循环次数、冻结温度及冻结速率三者综合作用产生的结果。
《2024年非饱和—饱和状态变化条件下土质边坡稳定性分析》范文
《非饱和—饱和状态变化条件下土质边坡稳定性分析》篇一一、引言在地质工程领域，土质边坡的稳定性是一个关键的研究方向。
尤其在非饱和至饱和状态变化的环境下，土的物理力学性质会受到显著影响，从而对边坡的稳定性产生重大影响。
本文旨在分析非饱和—饱和状态变化条件下土质边坡的稳定性，通过理论分析、实验研究和数值模拟等方法，深入探讨这一现象的内在机制和影响因素。
二、土质边坡稳定性理论分析土质边坡的稳定性受多种因素影响，包括土的物理性质、环境条件、地质构造等。
在非饱和状态下，土的强度主要取决于土颗粒间的摩擦力和粘结力。
而在饱和状态下，由于水分占据了一部分空间，使得土的力学性质发生变化，导致其强度和稳定性下降。
三、实验研究我们进行了一系列实验来研究非饱和—饱和状态变化对土质边坡稳定性的影响。
首先，我们准备了不同性质的土壤样本，并在不同含水率条件下进行边坡模型的构建。
通过逐步增加水分含量，观察并记录边坡的形态变化和稳定性变化情况。
实验结果显示，随着水分含量的增加，边坡的稳定性逐渐降低。
四、数值模拟除了实验研究外，我们还采用了数值模拟的方法来进一步研究非饱和—饱和状态变化对土质边坡稳定性的影响。
我们使用了有限元分析软件，建立了土质边坡模型，并模拟了不同含水率条件下的边坡稳定性情况。
数值模拟的结果与实验结果基本一致，进一步证实了我们的研究结论。
五、影响因素分析通过理论分析、实验研究和数值模拟，我们发现非饱和—饱和状态变化对土质边坡稳定性的影响主要来自于以下几个方面：1. 水分含量：随着水分含量的增加，土的强度和稳定性逐渐降低。
2. 土的物理性质：不同性质的土壤对水分变化的敏感度不同，从而影响边坡的稳定性。
3. 环境条件：如温度、压力等也会对土的力学性质产生影响，从而影响边坡的稳定性。
六、结论与建议通过对非饱和—饱和状态变化条件下土质边坡稳定性的分析，我们发现这一过程是一个复杂的物理力学过程，涉及到多种因素的影响。
为了提高土质边坡的稳定性，我们建议采取以下措施：1. 加强监测：对土质边坡进行定期监测，了解其稳定性变化情况，及时发现潜在的风险。
非饱和土与特殊土力学的基本理论研究_陈正汉
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非饱和土与特殊土力学发展简述
与饱和土力学相比，非饱和土力学的发展相当缓 慢。国际上研究非饱和土的第一次热潮始于 20 世纪 60 年代初， 在伦敦举行了 “Pore Pressure and Sucion in Soil” 专门国际学术会议。 与此相应， 俞培基等在 1965 年提出把非饱和土划分为 “水封闭” 、 “双开敞” 和 “气 [2] [3] 封闭”3 种状态 ，1979 年，包承纲 提出非饱和土 的“气相四形态” ；1986 年，包承纲又撰写了“非饱 和土的应力应变关系和强度特性”一文，指出对非饱 和土工程特性研究的必要性。李雷和陆灏在硕士学位 论文中用非饱和土的方法分别研究了击实土的压缩性 和孔压特性。清华大学 1988 年出版了《土壤水动力 学》 ，专门用数学物理方法研究非饱和土中水分的运 动，而不涉及非饱和土的变形、强度等力学特性。 “非饱和土的固结理论” ； 1989 年， 笔者等[4]发表了 “过去偏重于饱和土工程性质及其应用 蒋彭年[5]指出：
工程中遇到的土大多处于非饱和状态（地下水位 之上） ，在中国北方和中、西部地区更是如此。随着现 代化建设的推进、西部大开发战略的实施、核电的快 速发展和对环境保护的日益重视，工程中遇到的非饱 和土问题日益突出，如路基和大坝的不均匀沉降和湿 化变形、平山造地形成的巨厚填方的不均匀沉降、大 厚度黄土的湿陷、膨胀土的湿胀干缩、深基坑和高边 坡的失稳、城市垃圾填埋场的覆盖层设计、高放废物 深地质处置库的缓冲材料在热–水–力–化学耦合条 件下的长期性能等，由于对非饱和土的力学特性认识 肤浅，缺乏合适的理论指导工程设计和施工，引发了 无数工程事故，给人民生命财产造成了巨大损失和浪 费。 非饱和土是固、液、气三相介质，其力学性质远 比饱和土（是固、液两相介质）复杂。事实上，传统 土力学是针对饱和土的特性建立的。例如，Terzaghi 有效应力原理和 Biot 固结理论是传统土力学的两大支 柱，二者都只能解决饱和土的问题，对非饱和土问题 无能为力。同样，Darcy 定律只适用于描述饱和土中 水的流动；剑桥模型、Duncan-Chang 模型也只能用于 计算饱和土的变形；现有的土工试验仪器也是如此。 因此，发展非饱和土的力学特性理论、本构模型和测 试方法是现代土力学的重要任务。 基于上述认识， 笔者自 1982 年开展这一领域的研 [1] 究 ，以中国广大区域内的多类土为对象，取得了系 统的创造性成果。
饱和土与非饱和土固结理论的联系与差别
论饱和土与非饱和土固结理论的联系与差别黄振育（桂林理工大学，土木与建筑工程学院，岩土工程专业，102011187）摘要：简述饱和土与非饱和土的固结理论的研究概况，总结饱和土与非饱和土固结理论的联系与差别，探讨非饱和土固结理论所存在的一些特点和困难。
关键词：饱和土；非饱和土；固结理论Abstract ：This paper describes the overseas and domestic researches on the consolidation theory of saturated soil and unsaturated soil between which the correlation and difference of consolidation are summarized,further exploring and discussing the properties and difficulties in the consolidation theory of unsaturated soil.Key words ：Saturated soil；Unsaturated soil；Consolidation theory1引言在荷载作用下，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的过程称为固结。
土体在固结过程中，随土中水的排出，土体空隙比减少，土体产生压缩，体积变小；随着有效应力逐步增大，土体的抗剪强度提高。
将饱和土的固结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水气两相，固结过程中，土中水和气会发生相互作用，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非常显著。
这些使非饱和土的固结过程非常复杂。
因此，迄今为止，还没有公认的成熟且实用于工程建设的非饱和土固结理论。
蠕变对河流侧蚀型黄土滑坡影响的数值模拟
蠕变对河流侧蚀型黄土滑坡影响的数值模拟作者：张吉宏段钊唐皓来源：《人民黄河》2020年第02期摘要：为了解蠕变对黄土斜坡变形破坏的影响，给河流侧蚀型黄土滑坡治理提供技术参考，对泾河下游舒唐王村一带塬边黄土进行蠕变试验，建立适用于该区黄土的自定义蠕变模型并进行数值模拟，分析蠕变效应对河流侧蚀型黄土滑坡变形破坏的影响，结果表明：蠕变对黄土滑坡变形破坏过程具有显著的促滑效应，蠕变效应显著加速了滑坡土体塑性区的发展及贯通，明显加剧了滑坡土体剪应变增量的放大与集中、增大了滑坡的水平位移。
关键词：黄土滑坡;蠕变效应;本构模型;河流侧蚀;数值模拟中图分类号：S157.1;P642.22文献标志码：Adoi：10.3969/j.issn.1000-1379.2020.02.030Abstract：In order to understand the effect of creep on the deformation and failure of loess slope， and to provide technical reference for the treatment of loess landslide caused by river erosion， the creep test of loess in the loess plateau area of the downstream region of Jinghe River was carried out. A self-defined creep model suitable for the loess in this area was established and simulated with numerical method in this paper. It is concluded that the creep effect on the deformation and failure process of loess landslides is obvious， which accelerates the development and penetration of the plastic zone， and intensifies the enlargement and concentration of the shear strain increment in the soil， and the horizontal displacement of landslide is obviously increased.Key words： loess landslide; creep effect; constitutive model; river erosion; numerical simulation我国滑坡灾害以西部地区最为严重[1]。
对冻土有关研究进展的梳理
对冻土有关研究进展的梳理摘要:系统梳理了冻土分布理论在工程建设及其应用领域中的研究进展,在总结了前人成果的基础上,系统地总结了在冻土分布理论下的冻土分布力学研究进展,以及冻土分布在动力影响下性状的研究进展。
针对前人的研究,梳理冻土力学相关基本概念。
最后,根据前人的成果,提出了进一步研究的方向:把基础理论研究与试验科研相结合。
关键词:冻土;研究进展;动力学;寒区;冻融;一、国内研究进展我国的显著的冻土区主要分布在在我国青藏高原、西北山区与东北西部地区的大、小兴安岭至松嫩平原等广大区域散布着大片的多年冻土地带,而在贺兰山至哀牢山一条线以西的广阔区域内,包括在此一条线以东,秦岭淮河地带一条线以北区域均为季节冻土地带。
这些区域的土表面均具有一个冬冻夏融的冻结熔融层,作为建筑地基的冻结熔融层,在冻融过程中混凝土体性质受温度的改变,影响到上部构筑物的稳固程度和安全性。
所以,当在冻土分布区域开展水利、工业生产和民用建筑和交通工程等项目的建设时,就需要对冻土分布及其与施工建筑之间作用的一些工程建设冻土力学基础理论与工程实际问题进行解决,以保障在冻土分布地基上施工建筑的稳定性、耐久和经济合理性[1]。
我国还存在着广阔的季节冻土和多年冻土分布区,在冻土的分布区域开展工程建设时,就需要深入研究冻土分布区的流体力学特性,以保证在冻土分布区地基上施工构筑物的稳定性。
目前关于冻胀理论的深入研究已经相当广泛,人们相继给出了多种理论知识来说明冻胀现象形成的机理,有的还运用到了计算分析中。
而对于融沉理论的深入研究虽然有着较长的发展历程,但大都停滞在经历方式上,而熔融固结理论目前尚有很大的局限,所以认为一方面可以利用人工神经网络法增加经验方式的准确度和适用性,另一方面还需要发展熔融胶结大变形理论研究;而冻融循环能够改善土壤的热力学特性,说明了作者的最近研究进展。
[2]。
应该说明的是,即便是在较低的气温下,还是有一些未冻水出现。
在一定气温下,冻士在未受力时,未冻水和冰相互之间保持着动态平衡状况,但在受力条件变化过程中,未冻水浓度也会增加,所以冻土分布的热力学特性远较融土复杂。
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的 时 间一 应 变关 系模 型 ， 拟 舍 得 到 了其 中的 参 数 。 并
关 键 词 ： 土 ；固 结蠕 变 ；冻 融循 环 ；陕 西 关 中地 区 黄
中 图 法分 类 号 ： Ｕ １ Ｔ ４
文 献 标 志 码 ：Ａ
黄土 高原的许 多工 程 破 坏 问题 如边 坡 失稳 、 基 路
响。 结 果 表 明 ： 向应 力 水平 对 冻融 黄 土 蠕 变有 较 大的 影 响 ， 向 应 力 越 大 ， 融 黄 土 的 应 变 就越 大 ； 融循 法 法 冻 冻
环 次 数 对 黄 土 固结 蠕 变也 有 一 定 的影 响 ， 现 为在 一 定 范 围 内， 土 应 变 随 冻 融 次 数 的 增 加 而增 加 。根 据 蠕 表 黄 变曲 线 形 态特 征 ， 建议 用 Ｂ ｒ ｒ ｕ ｇ 元件 模 型 来描 述 冻 融 黄 土 的 固 结蠕 变特 性 ； 导 冻融 黄 土 在 单 向 固结 条 件 下 ｅ 推
１ ２ 试 样 制 备 ．
将 黄土晾 干 、 碾碎并 过 ２ｍｍ筛 ， 于制 作试 验 土 用
收 稿 日期 ：０ ９— ８—１ ２０ ０ ９
基 金 项 目： 家 自然科 学基 金 项 目（ ０ ７ ０ ８ ； 土 工 程 国 家 重 点 实验 室开 放 基 金 项 目（ Ｋ Ｆ Ｅ ０ ８ ３ 国 ５ ７ ９５ ） 冻 Ｓ Ｌ Ｓ ２ ００ ） 作 者 简 介 ： 晓 宏 ， ， 士 研 究 生 ， 要 从 事岩 土 力 学与 工 程 方 面 的研 究工 作 。 Ｅ—ｍ ｉ ｗ ｗ ｘ ０ ２ ＠ １ ６ Ｃ Ｂ 董 男 硕 主 ａ ： ｗ ｄｈ ５９ ２ ．Ｏ ｌ
止水 分散失 ， 冻融 时土样 用保鲜 膜包裹 用 以保湿 ， 并用 带有 环刀孔 的聚 乙烯 泡沫保 温冻 融盒来保 证试样 的单
向冻融 。相 比 以前 的单 向冻融 试 验 方法 ， 方法 不但 该 可 以保 证单 向冻融 ， 且不 可 以始 终 保证 各 试样 均处 而 于较相 近的状 态 ， 以此 提 高试 验精 度 。试 验所 用 的冰 箱是 Ｄ Ｗ 一 ０ ６ Ｌ ２ ０— ０全封 闭低 温 冰箱。冰箱 里冻结温
摘 要 ： 陕 西 关 中地 区杨 凌 Ｑ 黄 土 为研 究 对 象 ， 行 了经 历 冻 融循 环 作 用的 非 饱 和 重 塑黄 土 的单 向 固结 蠕 变 以 进
试验 ， 得 了各 级 法 向 压 力 下 的蠕 变 曲线 簇 ， 究 了冻 融 循 环 次数 、 向 压 力 对 冻 融 黄 土 固结 蠕 变特 性 的 影 获 研 法
１ 试 验 材 料 与方 法
１ １ 试 验 材 料 ．
试验所用 黄土取 自陕 西杨 凌 的某 黄 土边 坡 ， 土 取 深度 为 ３ ５～ ． 属 Ｑ ． ４ ０ｍ， 黄土 ， 土样 的物 理性 质指 标
见 表 １ 。
１ ３ 试 验 方 法 ．
冻融循 环采 用封 闭系统下 的单 向冻融方式 。为 防
第 ３期
董 晓 宏 ， 爱 军 ， 江 波 ， 敏 ｉ ２ 张 连 郭 ｔ
（． １ 西北 程 学 院 ， 西 杨凌 ７ ２ ０ ； ２ 中 国科 学 院 寒 区旱 区环 境 与工 程 研 究 所 陕 １ １０ ．
冻 土 工程 国家 重 点 实 验 室 ， 肃 兰 州 ７ ０ ０ ） 甘 ３０ ０
样 ， 过筛 后 的土 用 蒸馏 水 配 成 含 水 率 为 １ ％ 的土 ， 将 ９ 再在制 样机 上压成压 实度 为 ０ ９ 、 面直径为 １ ｌ、 ．０ 底 ０ｃ ｎ 高 １ ｍ的 圆形 土 柱 ， 后 用 压缩 环 刀在 土 柱上 慢 慢 ０ｃ 然 削切成 压缩 土 样 ， 样 的 底 面 积 为 ５ ｍ ， ２ ｃ 试 ０ ｃ 高 ｍ。 本 试验 一组 ５个 试样 ， 对 应 的冻 融循 环 次数 分 别 为 相 ０ １３ ５ １ ， ， ， ，０次 ， 中 ０次指未 冻融土样 。 其
第４ ｌ卷 第 ３期
２０ １０年 ２ 月 文 章 编 号 ：０ １—４ ７ ２ １ ０ １０ １ ９（ ０ ０） ３—０ ８ ０ ８—０ ４
人 民 长 江
Ｙａ ｇ ｚ Ｒｉ ｅ ｎ ｔｅ ｖｒ
Ｖｏ ． １ ４１． ． Ｎｏ ３
Ｆ ｂ．， ｅ
２ ０ ０１
非 饱和 冻 融黄 土 固结 蠕 变特 性 研究
表 １ 杨 凌 黄 土 的 物理 性 质 指 标
最 最 干 优 大 …
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沉 降变形 、 础开挖 临空 面 的缓慢 侧 向位 移 等均 与 黄 基
土 的蠕 变特性有 着 密切 的关 系 。长期 以来 ， 内外 学 国 者在 土体蠕变方 面进 行 了较 深 入 的研 究 ， 并取 得 了许 多研究成 果 ， 多集 中于 软粘土 和淤 泥质 土等 且 果 ， 在 黄土 的 流 变 和 蠕 变 等 方 面 也 取 得 了 一 些 研 究 成 ， 是经历 冻融后 的黄土蠕 变研究 还未 见报道 。 但 为揭示冻 融作用 对 口 黄土 固结蠕变 特性 的影 响 ， 本文通 过对关 中地 区 Ｑ 黄 土采用 单 向固结 试验 ， 获得 了不同冻融 次数下 的黄 土 应力 应 变 时 间关 系 曲线 ， 并 拟合 出 固结蠕 变模 型和 相关 特 征参 数 ， 黄 土 的蠕 变 对 研究做 了重要 补充 。
颗 组 ／ 粒 成％
＞ ．７ｒ ００５ ０Ｏ５ ｍ ＜ ．０ｒ ００５ ｍ ７ － ．０ｍ ａ ００５ ｍ ａ ｌ． ６５ ６． ２８ ２． ０７
含 密 ／ 水 度
％ 分 率 ％（ ・ｍ ） 类 ／ ｇ ｃ
Ｃ Ｌ Ｉ ９ １６ ．２
五 莺 ％
２７ ２ ． １． ． ８７ ７５ Ｉ ２ ０ ｌ