饱和粘性土

高教授：您好。

首先向您请教关于土饱和的概念。饱和粘性土是指饱和度Sr>80%的土，还是位于地下水位以下的土？

我上学时一本老教材中说080%的土为饱和，若根据此定义，则一般粘性土基本上都是饱和的。后来的土力学和有关规范中则均无此定义，不知如何判别土的饱和与非饱和？

第二，非饱和粘性土须做无侧限抗压强度试验，则其φ=0，而一般认为只有饱和软粘土的φ=0（土力学教材），非饱和粘性土φ=0（做无侧限抗压求得）学生感到疑惑，不知该如何去理解？

第三，用理论公式计算地基承载力时，Ck,φk的取值，规范规定应根据基底下地层组合并结合地区经验综合确定。当基础持力层为多层土时（这种情况较为普遍）Ck,φk该如何取值？我查过多本土力学教材，均未找到明确答案。只记得有一本书中说可以用加权平均法取值。请教高教授，此种情况Ck,φk到底该如何取值？加权平均是按土层厚度加权平均吗？盼望高教授指点迷津。

1.地下水位以下的土肯定是饱和的，饱和度应当是100％，但实际取土样试验的结果往往达不到100％，一般98％或99％，这主要是取土卸荷过程中，土样的体积膨胀，孔隙中进了空气所致，如果饱和度非常低，这可能那个环节上存在问题，需要分析处理；

2.在地下水位以上的土，如处在毛细饱和带内，则也是饱和的，饱和度不一定是100％，而且饱和度随据地下水面距离的增大而降低；

3.在实用层面上，规范将饱和度大于一定数值的土称为饱和土；

4.在试验的层面上，如果对饱和土做试验，要求将土样饱和，达到100％的饱和度，然后进行固结不排水剪或者不固结不排水剪，其目的是为了恢复到土的原位物理状态和原位应力状态；

5.如果达不到饱和的要求，则不固结不排水剪的摩尔包线就不是水平的，这个倾角并不是内摩擦角，因为在不同的周围压力下，由于土孔隙水中的气泡压缩而使土样的体积压缩，几个试样的物理状态已经发生了变化，由不同状态的摩尔圆的连线不是摩尔包线，由此引起的强度提高反映了土的物理状态的影响；

6.从上述观点出发，对于非饱和土，不能套用饱和土的概念，固结这个词就不适用了，三轴试验时，固结不排水剪和不固结不排水剪都不适用于非饱和土。非饱和土试验时应当保持原来的含水量，同时测定孔隙水压力和孔隙气压力。

7.用直接剪切试验，对于非饱和土，不能注水饱和，在保持天然含水量的条件下进行试验，可以求得内摩擦角和粘聚力；

8.如果对非饱和土一定要做不固结不排水试验，那只能用无侧限试验去替代它。

第一个问题：评价是否饱和当然是采用饱和度来评价了。但粘性土一般不必评价它的饱和与不饱和。勘察规范粘性土描述内容中的“状态”指的是塑性。早期的饱和度是用来评价砂土的，若一定要评价粘性土可参考砂土评价指标进行。

第二个问题：无侧限抗压强度试验是建立在饱和粘性土条件下的，不适用于非饱和土。

由于无侧限抗压试验σ3=0，只能做一个莫尔圆，因此，通常令φ=0。

如果试样破坏时有明显的破坏面，可实测破坏面的倾角α，然后近似计算φ。计算公式：τ=1/2σ1sin2αα=45+φ/2

如果必须做，就在天然状态下做，千万不要饱和后再做。但同时应测定孔隙水压力和孔隙气压力，然后利用相应公式计算。φ可按上述测定破坏面的倾角后近似计算。

第三个问题：可以用厚度加权平均计算。但由于这是力学指标，计算公式中φ是以正切

值形式出现的，因此计算时按各层正切值计算后，再反算综合的φ。计算厚度一般仅限于压缩深度范围内，设计规范规定是按一倍短边深度计算。计算标准值的目的是为了确定压缩范围内的承载力，这也就是起决定作用的综合的地基承载力。