上海软土非饱和压缩特征

值 也 较难 以测 定 ， 因而 限 制 了其 在 工程 实 践 中 的应 用 ．９ ８年 ， ｒｄｕ ｄ基 于双 应 力 状 态 变 量 建 立 了 １７ Ｆｅｌｎ 非饱 和土抗 剪 强 度 表达 式 ＿ ， 非 饱 和 土 视 为 ４相 ３将 ］
ｔｅＭ ｉｉ ｒ ｆ ｄ ｃｔ ｎＴｏ ｇｉ ｉｅｓ ｙ Ｓ ａ ｇａ ０ ０ ２ Ｃ ｉａ ｈ ｎｓ ｙｏ ｕａｉ ， ｎｊＵｎｖ ｒｉ ，ｈｎ ｈ ｉ ０ ９ ， ｈｎ ； ｔ Ｅ ｏ ｔ ２
都 采 用 内置荷 载 传 感 器 和数 据 自动 采集 系统 ， 可 既
ｗｉｈｓ ｃｉｎ ｄ ｃ ｅ ｓ ｓ Ｔｈ ｒ ｕ ｆｃ ｍｏ ｇ ｐ ｒ ａｉｎ ｔ ｕ ｔ ｅ ｒ ａ ． ｅ ｅｉ ａｓ ｒａ ｅ ａ ｎ ｏ ｅ ｒｔ ， ｏ ｅ ｓ ｏ
收稿 日期 ： ０ ０—０ ２１ ７—０ ２ 基金项 目： 家“ 国 八六三” 高技术研究发展计划 （ ０Ｂ Ｊ７ ０ — ２ ； 自 ２ ６ Ａ２Ｂ ２ ０ ）国家 然科学基金 （ ００４ ， ８２６ ）上海市地质工程重点学科（３８ ０ ４ ３７８ ４ ００ ９ ； １ ０ １０） ３ 第一作者 ： 叶为［（９３ ） ， ， ￣ １６－ ， 教授 博士生导师， 男 工学博士， 主要研究方向为环境地质及非饱和土力学， － ｉｙ＿ ｕ ｏｇ．ｄ． Ｅ ｍ ｈ ｅｔ ＠ｔ ｊｅｕｃ ｒ ｊ ｎｉ ｎ
ｃ ｎ ｏｉａｉｎｐ ｅ ｓ ｒ ｅ ｓ ｓｓ ｃｉｎ （ｏ ｄｎ －ｏｌｐｅ ｃ ｒ ｅ ｏ ｓ ｌ ｔ ｒｓ ｕｅ ｖ ｒ ｕ ｕ ｔ ｄ ｏ ｏ １ａ ｉｇ ｃ ｌ ｓ ｕ ｖ ） ａ ｃ ｒ ｅｗａ ｉｔｄ Ｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｈ ｔｔｅ ｃ ｍｐ ｅｓｂｌ ｙ ｏ ｈ ｕ ｖ ｓｆｔ ． ｅ ｕｔ ｓ ｏ ｔａ ｌ ｏ ｒ ｓｉｉｔ ｆｔｅ ｅ ｓ １ ｉ
第３ ９卷第 １ ０期
２１ ０ １年 １ ０月
同 济 大 学 学 报（ 然 科 学 版） 自
Ｊ【 Ｎ ＩＯ Ｏ『 Ａ， Ｆ删 Ｒ Ｉ ＮⅦ Ｒ ＩＹＮ 『Ａ．ｃＥ Ｃ ） Ｉ Ｓｒ （ Ａ Ｒ ＩＳ ＩＮ Ｅ Ｕ ｒ
Ｖｏ ． ９ Ｎｏ １ １３ ． ０
Ｏｃ ．２ １ ｔ ０１
在非饱和固结仪的土样容器中， 注入脱气水 （ 近
高饱 和 土 的排 水 固结 方 程 ， 入 分 析 了荷 载作 用 下 满）关闭进水 阀门 ， 深 ， 拧紧 固结仪上盖； 打开排水阀，
高饱和度土 的排水 固结特性＿ ． ９ 叶为 民等通过试验 施加 气压 ３ ０ ０ Ｐ ， 到 排 水 阀 门有 较 多 的水 ］ ０ ￣４０ｋ ａ 直 研 究 了 上 海 软 土 的 土 水 特 征 与 非 饱 和 三 轴 强 排 出 ； 冲洗 陶土 板 下 积 聚 的气 泡 ， 开 进 水 阀 ， 无 打 让
关键 词 ： 上海软土 ；非饱 和土 ； 压缩试验 ；吸力
中 图 分 类 号 ： ４ ． Ｐ６ ２ ３ 文献标识码 ： Ａ
Ｃ ｍｐ ｅ ｓｂ ｌ ｙ ｏ Ｓ ａ ｇ ａ Ｕｎ ａｕ ａ ｅ 但 由于公式 中参数取值 的影响因素众多 ， 吸力的 ｏ ｒｓ ｉｉ ｔ ｆ ｉ ｈ ｎｈ ｉ ｓ ｔ ｒ ｔｄ 且
＿ ］国外从 ２ 纪 ３ １ － ０世 ０年代 开始 研究 非饱 和土 问 比随竖 向压力 变化 曲线 阶段 特征 明显 ， 括弹性 阶段 、 包 弹塑 多ｌ ２．
结压 力随基质吸力减 小而减 小 ， 的孔 隙 比与基质吸力 和竖 封 闭气 泡 的非饱 和土 提 出了 一般 性 固结 理论 ， 立 土 建 向应 力之 间呈曲面关系．
性 阶段 以及 回弹与再压 缩 阶段 ； 非饱 和压 缩过程 中， 前期 固
非饱 和 土 的 压 缩 与 渗 透 性 能 比饱 和 土 复 杂 得 题 ， 由于难 度 大 ， 进展 缓 慢 ．９ １年 Ｂ ｌ对 含有 但 故 １４ ｏｔ 了以有效 应力 （ —Ｕ 和 孔 隙水 压 力 Ｕ ） 表 达 的本 构方 程 （ 为 总 应 力 ） 将 应 力 和 应 变 联 系 起 来 ． ， Ｂｓｏ ｉ ｐ根据 Ｍｏｒ Ｃ ｕｏ ｈ ｈ— ｏ ｌ ｍｂ破 坏 准则 提 出了非 饱 和 土 的抗剪 强度 公式 ， 其合 理性 曾为许 多 学者 所 接 受 ，
ｉ ｄ ｘ ａ ｄ ｒ ｂ ｕ ｄ ｉ ｄ ｘ ｏ ｈ ｎ ｈ ｉｓ ｆ ｉ ｗｅ ｅ ｏ ￣ｉ ｅ ． ｎ ｅ ｎ ｅ ｏ ｎ ｎ ｅ ｆＳ ａ ｇ ａ ｏ ｔｓ ｌ ｒ ｂ ｎ ｄ ｏ
Ａｔｔｅ ｓｍｅｔｍｅ，ｈ ｆ ｅ ｃ ｓｏ ｕ ｔ ｎ ｏ ｈ ｔｅ ｇ ｈ ｏ ｈ ａ ｉ ｔ ｅｉ ｌ ｎ ｅ ｆｓ ｃｉ ｎ ｔｅ ｓｒ ｎ ｔ ｆ ｎ ｕ ｏ
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Ｙ Ｗｅ ｎ ， Ｈ Ｙ ｅ ｎ Ｃ ｌ Ｂ ｏ ， ＥＢ ｎ Ｅ ｉ Ｚ Ｕ ｕ ｍｉ ｇ ， Ｉ ￣ ａ Ｙ ｉ ｍｉ － ｂ
（ ． ｙ Ｌ ｂ ｒ ｔｒ ｆＧｅ ｔｃ ｎｃ ｌａ ｄ Ｕｎ ｅ ｇ ｏ ｎ ｇｎ ｅ ｉｇ ｏ １ Ｋｅ ａ ｏ ａ ｏｙ ｏ ｏｅ ｈ ｉａ ｎ ｄ ｒ ｒ ｕ ｄ Ｅｎ ｉｅ ｒｎ ｆ
及气相的本构方程 ．０世纪 ９ 年代初 ，ｌ ｓ 根据 ２ ０ Ａｏ ｏ ｎ
压缩 试验 和三轴 试验 结果 提 出 了非饱 和 土 的 弹塑性 本构模 型 ， 义 Ｌ １ ｄｎ ｏｌ ｓ） 服 线 来 描 述 定 Ｃ（ ａｉｇｃｌ ｐｅ 屈 ｏ ａ 前期 固结 压力 随 吸力 变化 的规 律 ． 随后 ， 国外 许 多 学 者还 从不 同角 度相继 推 导 出了非 饱 和土 变形 以及 孔
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｂ ｓｄ ｏ ｏ ｅｄｍｅ ｓｏ ａ ｃ ｍｐ ｅ ｓｏ ｔｓｓ ｓｒ ｃ ： ａ ｅ ｎ ｎ — ｉ ｎ ｉｎ ｌ ｏ ｒｓｉｎ ｅ ｔ ，
ｃ ｍｐ ｅ ｓｏ －ｅ ｏ ｎ ・ ｏ ｒ ｓ ｉｎ ｃ ｒ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｃ ｍｐ ｅ ｓｏ ｏ ｒ ｓ ｉｎ－ ｂ ｕ ｄ ｃ ｍｐ ｅ ｓｏ ｕ ｖ ｎ ｈ ｏ ｒ ｓ ｉｎ ｒ －
了非饱和土 ２个重要压缩性 指标——回弹指 数和压缩 指数 ；
ｓ ｃ ｉ ｎ ａ ｄ ｖ ｒ ｉａ ｓ ｒ ｓ ． ｕ ｔ ｎ ｅ ｔ ｌ ｔｅ ｓ ｏ ｃ
Ｋｅ ｒ ｓ ｈ ｎ ｈ ｉ ｆ ｏｌ ｎ ｔ ｒ ｔｄｓ ｉ；ｃ ｍｐ ｅ ｓ ｎ ｙ ｗｏ ｄ ：Ｓ ａ ｇ ａ ｔｓ ｉ；ｕ ｓ ｕ ａｅ ｏｌ ｏ ｒ ｓｉ ｏ ｓ ａ ｏ
度 ＿ …． 是少 有 文 献 对 上 海 软 土 的 非 饱 和 压 缩 特 气水 流 过 陶土 板下 面 的螺 旋 槽 冲洗 ３ ， 闭进 水 １ 但 ０Ｓ关
性进 行研 究 ．
阀门； 释放容器 中气压至零 ， 移开 固结仪上盖 ， 用洗
本文采用非饱和 固结试验设备 ， 对上海第④层 耳球吸走土样容器 中的余水 ， 注入无气水（ 近满）重 ；
原 状路 基 土 进 行 了 １维 次 固结 试 验研 究 ， 论 了次 １４ 试 验步 骤 讨 ． 固结 系数 ， 蠕变 速率 和 时 间的 关 系＿ ． 海 云等 通 过 １４ １ 饱 和陶 土板 ８魏 ｊ ．． 对 高 饱 和 度 土 的压 缩 和 固结 特 性 进行 研究 ， 立 了 建
２． ｅｎｅ ｏ ｂ ｎ Ｅｎ ｉｏ ｍｅ ｔａ ｄ Ｓ ｓａ ｎ ｂｅ Ｄｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｈ Ｃ ｔｒｆｒ Ｕｒ ａ ｖｒ ｎ ｎ ｎ ｕ ｔｉａ ｌ ｖ ｌｐ ｎ ｆｔ ｅ
系， 即在水、 、 气 土粒之外增加了水气分界面作为第 ４ 相 ， 为收缩膜． 称 选用净应力 （ ） 盯一 和基 质吸力
ｓ ｉ ｄ ｃ ｅ ｓ ｓ ｗｈ ｌ ｈ ｔ ｉ ｕ ｔ ｎ ｉ ｃ ｅ ｓ ｓ Ｆ ｒ ｃ ｒａ ｎ ｏ １ ｅ ｒ ａ ｅ ｉ ｔ ｅ ｍａ ｒｃ ｓ ｃ ｉ ｎ ｒ ａ ｅ ． ｏ ｅ ｔ ｉ ｅ ｏ ｓ ｃ ｉｎ ， －ｇ Ｐ ｕ ｖ ｌ ａ ｌ ｔ ｐ ｐ ａ ｅ ｎ ｅａ ｔｃ ｅ ａ ｔｃ ｕ ｔ ｓ ｅ ｌ ｃ ｒ ｅ ｃ ｅ ｒｙ ｓ ｅ ｈ ｓ ｓ ｉ ｌｓ ｉ ， ｌｓ ｉ— ｏ ｐ ａ ｔ ｎ ｅ ｕ ｄ ｒ ｃ ｍｐ ｅ ｓ ｄ ｐ ａ Ｓ Ｗ ｉ ｏ ｒ ｓ ｉ ｎ ｌｓ ｉ ａ ｄ ｒ ｂ ｎ ・ ｅ ｏ ｒ ｓ ｅ ｈ Ｓ ． ｔ ｃ ｍｐ ｅ ｓｏ ｃ ｏ ｅ ｈ ｏ ｎ ｔ ｒ ｔ ｄ ｓ ｉ ｈ ｒ — ｏ ｓ ｌ ａ ｉｎ ｐ ｅ ｓ ｒ ｅ ｒ ａ ｅ ｆｕ ｓ ｕ ａｅ ｌ ｅ ｐ ｅｃ ｎ ｏｉ ｔ ｒｓ ｕ ｅ ｄ ｃｅ ｓ ｓ ａ ｏ ，ｔ ｄ ｏ
（ 作 为 应 力 状 态 变 量 （ 为孔 隙气 压力 ） Ｕ 一Ｕ ） ， 分 别 得 到 了 土结 构 的本 构方 程 、 ａ ｇ ａ ０ ０ ２， ｉａ ｎｓｒ ｆＥ ｕ ａ ｉｎ， ｈ ｎ ｈ ｉ ０ ９ Ｃｈｎ ） ２
软 土 开展 了 室 内非 饱 和 固结 试 验研 究 ， 据 以分 析 复 以上 步骤 ， 到排 水 阀有 连续 的 水流 出 ， 除气 压 并 直 排
ｔ ｅ ｕ ｓ ｔ ｒ ｔ ｄ ｓ ｉ ｗｅ ｅ ａ ａ ｙ ｅ ． ｅ ｈ ｅ ｔ ｅ ｕ ｔ ｒ ｈ ｎ ｕ ａ ｅ ｏ ｌ ｒ ｎ ｌ ｚ ｄ Ｔｈ ｎ ｔ ｅ ｔ ｓ ｓ ｌｓｗｅ ｅ ａ ｒ ｓｍｕ ａ ｅ ｔ Ａｌｎ ｏ ｌｓ ｉ－ ｌｓ ｉ ｍｏ ｅ ，ａ ｄ ｈ ｐ ｅ ｉ ｌｔ ｄ ｗｉ ｈ ｏ ｓ ｅａ ｔ ｐ ａ ｔ ｃ ｃ ｄ １ ｎ ｔ ｅ ｒ —
隙水流和气流的耦合方程［ ． ４ ］
在试 验研 究 方 面 ， 胜 霞 等 对 原 状 黄 土 进 行 了 扈
非饱和固结试验 ， 得到 了非饱和原状黄土的土水特 性 和压缩 特 性［ ． ５ 陈正 汉 等 研 制 出 国 内第 １台非 饱 ］ 和土固结仪和第 １ 台非饱 和土直剪仪． ２种仪器 这
ｔ ｓ ；ｓ ｃ ｉｎ ｅｔ ｕ ｔ ｏ
分析探讨 了基质吸力对非饱 和土强 度的影 响 ， 并采 用 Ａｏ ｓ ｌ ｏ ｎ
弹塑性模型对试验实测数据进行 了拟合分 析 ， 取 了前期 固 获 结压力随基质 吸力 的变化 关 系 曲线 ． 验结 果表 明 ， 试 随着 基
质 吸力 的增加 ， 土的压缩性不断降低 ； 当前 吸力条 件下 ， 孔隙
（． １ 同济大学 岩土及地下工程教育部重点实验室 ， 上海 ２ ０ ９ ； ． ０ ０ ２ ２ 教育部城市环境可持续发展联合研究 中心 ， 上海 ２ ０ ９ ） ０ ０ ２
摘要 ： 通过室 内吸力控 制 的非饱 和 １ 压缩试验 ， 得 了上 维 获 海软土在不同吸力下的压缩一 回弹一 再压缩 曲线 ， 进而获取
第１ ０期
叶为民 ， ： 海软 土非饱 和压缩特征 等 上
控 制竖 向压力 ， 又可 控制 基 质 吸 力＿ ． 春 香 等对 饱 载 过程 中 ， 别 在竖 向应 力 为 ４０ ８０和 １２０ｋ ａ ６钱 ｊ 分 ０ ，０ ０ Ｐ
和黏土的固结特性进行 了试验研究 ＿． 映霞等对 时进 行 回弹 试验 ． ７火 ］
文 章 编 号 ： ２ ３３ ４ （０ １ １—４８０ ０ ５ —７ Ｘ ２ １ ） ０１ ５ —５
Ｄ Ｉ１ ．９ ９ ｊｉ ｎ ０ ５—７ ｘ ２ １ ．０ ０ ８ Ｏ ：０ ３ ６ ／． ｓ ．２ ３３ ４ ．０ １ １ ．０ ｓ
上海 软 土 非饱 和 压 缩 特征
叶为民 ， 朱悦铭 陈 宝 ， ， 叶 斌