非饱和土力学研究现状与进展
非饱和土力学
• 非饱和土基本特性的学习／1、非饱和土的相态特性
非饱和土的相态特性表明： 非饱和土三个组成相的相态特性决定了土的
物理状态（粒度、湿度、密度、构度） 和土的化学、电学性质。
它们和不同条件下压力和温度的变化相结合， 可以使非饱和土的双电层特性、收缩膜特性 以及结构性特性均发生相应的综合性变化，
供的稳定影响，因此， 需要再有第二个应力状态变量来直接
或间接地反映弯液面环状水的影响
他依据Houlsby(1997)关于非饱和土单位体积上 所出入的能量增量关系采用了孔隙比与基质吸力的乘积
作为第二个应力状态变量，在应力空间内 来研究非饱和土的应力应变关系。
• 非饱和土基本特性的学习／3、非饱和土的应力特性
• 非饱和土基本特性的学习／3、非饱和土的应力特性
3、非饱和土的应力特性
明确确定非饱和土的应力特性 是研究应力应变关系及强度问题的基础。
非饱和土的应力特性研究必须首先 正确揭示和反映收缩膜张力、孔隙水压力、 孔隙气压力及基质吸力间的特点、实质联系
及其对土骨架变形强度变化的作用机理。
非饱和土基本特性的学习／3、非饱和土的应力特性
双应力型的应力状态变量
当前，双应力型的应力状态变量得到了广泛的传播与应用。 它用净总应力和基质吸力作为两个独立的应力状态变量。 它是一种纯粹力学量，与材料性质无关（如固体力学中的应力）。
对用它研究非饱和土变形强度的理论与方法 也需要作出进一步的完善与分析
非饱和土基本特性的学习／3、非饱和土的应力特性
对应力特性的一些新探讨
收缩膜张力、孔隙水压力、孔隙气压力及基质吸力的 特点、实质联系与力学效应问题涉及到 对于非饱和土承担荷载的机理，
土力学作业非饱和土抗剪强度理论的研究进展
[10]卢肇钧等.膨胀力在非饱和土强度理论中的应用[J].岩土工程学报，1997(5)：20-27.
[11]卢肇钧等.非饱和土的抗剪强度与膨胀压力[J].岩土工程学报，1992(3)：1-8.
[12]缪林昌，殷宗泽.非饱和土的剪切强度[J].岩土力学，1999，20(3)：1-6.
[13] Rohm S A,VilarO M. Shear strength ofunsaturatedsandysoil[A]. Proc.1st Int. Conf. UnsaturatedSoils[C]. Paris: [s.n.], 1995. 189-195.
图2非饱和黄土的剪切强度曲面(引自党进谦等，1997)
Fig.2 Shear strength envelop of unsaturated loess
6从粒间吸力对非饱和土抗剪强度理论的解释
汤连生(2001)通过对非饱和土粒间吸力的研究，将作用于非饱和土颗粒上的并对颗粒间相互作用有贡献的吸力(简称粒间吸力)分为：本征结构吸力、可变结构吸力、有效基质吸力、孔隙气压力，孔隙水压力、湿吸力和牵引力五类吸力，如图3示。
2 Bishop理论及进展
Bishop依据Terzaghi饱和土的有效应力原理和实验研究给出了非饱和土的有效应力公式
（1）
在此基础上根据Mohr-Coulomb强度理论公式得到了非饱和土的抗剪强度公式
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。
非饱和土力学理论的研究意义及其工程应用
本文在扼要介绍了当前非饱和土力学在土材料基本特性方面的主要成果后,对进一步研究的有关问题做一些力所能及的探讨.本文的内容包括基本特 性和若干思考两个部分.
5.期刊论文 刘海宁.刘汉东.王思敬.LIU Hai-ning.LIU Han-dong.WANG Si-jing 黄河下游堤防非饱和土边坡稳定
人民长江 YANGTZE RIVER 1999，30(7) 12次
参考文献(1条) 1.Fredlund DC.Rahardjo H 非饱和土力学 1997
相似文献(10条)
1.期刊论文 姚攀峰.张明.张振刚.祁生文.YAO Panfeng.ZHANG Ming.ZHZNG Zhengang.QI Shengwen 非饱和土土力
参考文献
１ ｈ删Ｄｃ，ｆｔａＩｌａ嫡ｏＨ．非饱和土力学．北京：中国建筑工业出版社，
１９９７． 作者简介 龚壁卫 男 长江科学院土工所工程师 湖北省武汉市４３∞１０ 刘艳华女长江科学院土工所硕士湖北省武汉市４３００１０
●…，…】…，忡，一＿ 詹良通男 河海大学硕士江苏省南京市２１００％ （收ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ日期：１９９８—０９—０ｒ７编辑：车友宜）
性分析 -岩石力学与工程学报2005,24(20)
利用应力应变控制式非饱和土三轴仪进行了室内非饱和土的渗透试验和强度试验,并得出了非饱和土的渗透参数和强度参数.针对黄河下游堤防这一 典型的非饱和土边坡,采用有限单元法系统地分析了堤防非饱和土边坡在降雨和洪水作用下的非饱和渗流场特征;在此基础上应用非饱和土坡的刚体极限 平衡理论中的普通条分法对堤防边坡稳定性受非饱和渗流场变化影响的大小进行了分析与计算.结果表明,对黄河下游堤防的非饱和土边坡在降雨和洪水 条件下的分析研究具有实际意义.
非饱和土理论的分析研究
非饱和土理论的分析研究摘要:介绍了目前岩土工程界提出的非饱和土抗剪强度公式。
同时还对Bishop、Fredlund和卢肇钧提出的抗剪强度公式中的参数测试方法进行分析,指出各种抗剪强度理论在概念上都是相同的,其区别仅在于确定由吸力产生的那部分有效应力时采用的参数和测试方法不同。
关键词:非饱和土;抗剪强度一、土力学的发展历程18世纪中期以前﹐人类的建筑工程实践主要是根据建筑者的经验进行的。
18世纪中叶至20世纪初期﹐工程建筑事业迅猛发展﹐许多学者相继总结前人和自己实践经验﹐发表了迄今仍然行之有效的﹑多方面的重要研究成果。
例如法国的 C.-A.de库仑发表了土压力滑动楔体理论(1773)和土的抗剪强度准则(1776)﹔法国的H.P.G.达西在研究水在砂土中渗透的基础上提出了著名线性渗透定律(1856)﹔英国的W.J.M.兰金分析半无限空间土体在自重作用下达到极限平衡状态时的应力条件﹐提出了另一著名的土压力理论﹐与库仑理论一起构成了古典土压力理论﹔法国的J.V.博西内斯克(1885)提出的半无限弹性体中应力分布的计算公式﹐成为地基土体中应力分布的重要计算方法﹔德国的O.莫尔(1900)提出了至今仍广泛应用的土的强度理论﹔19世纪末至20世纪初期瑞典的A.M.阿特贝里提出了黏性土的塑性界限和按塑性指数的分类﹐至今仍在实践中广泛应用。
1925年奥地利的K.太沙基出版了世界上第一部《土力学》﹐是土力学作为一个完整﹑独立学科已经形成的重要标志﹐在此专著中﹐他提出了著名的有效压力理论。
此后﹐在土的基本性质和动力特性﹑固结理论和强度理论的研究﹐流变理论的应用﹐土体稳定性分析方法以及试验技术和设备等方面都有很大的发展﹐使土力学得到进一步的完善和提高。
20世纪中叶非饱和土力学研究的复苏是土力学发展中又一具有长远影响的事件。
岩土工程中遇到的土大多数处于非饱和状态,非饱和土的工程性质已成为20世纪90年代以来国际土力学界研究的热点问题之一。
《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，土质边坡的稳定性分析是一个重要的研究课题。
特别是在非饱和至饱和状态变化条件下，土的物理力学性质会发生显著改变，从而对边坡的稳定性产生重要影响。
本文旨在分析非饱和至饱和状态变化对土质边坡稳定性的影响，并探讨相应的稳定化措施。
二、非饱和土质边坡的稳定性非饱和土质边坡的稳定性主要受控于土壤的孔隙率、渗透性、强度特性等物理性质。
这些性质会直接影响边坡在受压或外力作用下的响应，特别是在持续降雨等情况下，水分含量会逐渐升高，从而使土的孔隙被部分占据，使得其稳定性的物理环境发生改变。
三、非饱和到饱和状态转变过程中的变化随着水分的增加，土质边坡会逐渐从非饱和状态过渡到饱和状态。
在这一过程中，土的强度特性、孔隙率、渗透性等物理性质将发生显著变化。
这些变化可能导致边坡的稳定性降低，尤其是在连续降雨或地下水位上升等极端情况下。
四、分析方法与模型为了准确分析非饱和至饱和状态变化条件下土质边坡的稳定性，本文采用有限元分析法和渗透理论建立数学模型。
其中，有限元法被用于分析边坡在应力作用下的变形和稳定性；渗透理论则用于研究水分在土壤中的运动和分布情况。
通过这两种方法的结合，我们可以更准确地预测和分析土质边坡在非饱和至饱和状态变化过程中的稳定性。
五、结果与讨论通过模型分析，我们发现非饱和至饱和状态变化对土质边坡的稳定性具有显著影响。
随着水分的增加，边坡的稳定性逐渐降低。
特别是在连续降雨或地下水位上升等极端情况下，边坡的稳定性可能迅速下降，甚至出现滑坡等地质灾害。
因此，在设计和维护土质边坡时，必须充分考虑这一因素的影响。
此外，我们还发现不同的土壤类型和孔隙结构对边坡稳定性的影响也有所不同。
例如，具有高渗透性的土壤在非饱和至饱和状态变化过程中，其稳定性可能相对更稳定；而低渗透性的土壤则可能更容易受到这一过程的影响。
因此，在实际工程中，需要根据具体的地质条件和土壤类型来制定相应的稳定化措施。
非饱和土力学(同济大学)
非饱和土力学同济大学地下建筑与工程系2006年10月第一章绪论非饱和土分布十分广泛，与工程实践紧密联系的地表土几乎都是非饱和土。
干旱与半干旱地区，由于蒸发量大于降水量，地下水位较深，这些地区的表层土是严格意义上的非饱和土；土坝、铁路和公路路基填土，机场跑道的压实填土都是处于非饱和状态，亦即非饱和土；即使是港口平台、管道等离岸工程中所遇到的土，往往是含生物气的海相沉积土，其孔隙中含有以大气泡（气泡直径远大于土粒直径）形式存在于孔隙中的生物气；另外，在地下水面附近的高饱和土体，其孔隙水中溶解了部分以小气泡（气泡直径与土粒粒径相当）形式存在于孔隙中的气体，土体卸载以后（取样或开挖等），溶解于孔隙水中的气体逸出，以气泡形式存在于孔隙水中，这两种含气泡的土也应属于非饱和土。
可见，非饱和土才是工程实践中经常遇到的土，饱和土是非饱和土的特例，真正意义上的饱和土在工程实践中很少见到。
土力学发展至今，已形成了一套完善、独立的理论体系。
然而，迄今为止的土力学主要是把其研究对象——土，视为两相体，即认为土是由土粒和孔隙水组成。
严格的讲，迄今为止的土力学只能称之为饱和土力学。
然而，实际工程中遇到的土多是以三相状态(土粒、孔隙水、孔隙气)存在。
经典的饱和土力学原理与概念并不完全符台其实际性状。
有人甚至认为在土中水一气的结合面上还存在第4相一水气结合膜。
土中气相的存在，使得土体性质复杂、性状多变。
将土作为饱和土对大多数工程来讲是一种合理的简化，但是，随着研究的逐渐深入，人们已经注意到，对于某些特殊区域或特殊性质的土，这种简化将造成研究理论的失误。
如在膨胀土地基基础的设计中。
如果单纯按照膨胀土的现有强度进行设计，则有可能将强度参数估计过高，不安全；如果按其最低强度进行设计，又将造成浪费。
因此，合理地提出膨胀土在不同状态下的强度参数是工程的客观需要。
此外，膨胀土等非饱和土的变形性能也随饱和度而变化。
这些问题都是饱和土力学难以解决的。
非饱和土土力学(新)
温度
3 ua 200kPa
u a u w 100 kPa
15℃ 30℃ 45℃ 60℃
温度的影响
非饱和土土力学理论
4、非饱和土的应力应变关系及本构模型
（1）弹性模型
Fredlund和Morganstern(1976)、Fredlund(1979)提出了基于双应力变量 ( u a ) 和 (ua u w ) 的弹性应力应变关系：
强度分析：
固结变形分析：
传统（经典）土力学的局限
3、现有土工试验仪器主要是针对饱和土设计的
① 试验数据按饱和土相关理论来整理，不符合实际情况 。 ② 不能测负孔隙水压力。 ③ 未考虑气相影响。
单轴压缩
三轴压缩
非饱和土土力学理论
非饱和土物质组成：固体、气体和液体
固体
液体
气体
n
Vpores Vtotal
固结本构方程
Mechanical constitutive law
q w k grad( pw w z)
d v m dp
1 dp K
pw 1 p k 2 pw wm t 3 t
3-D consolidation
传统（经典）土力学的局限
2、固结变形和强度分析中有效应力的表现形式是不一致的
Vliquid Vgas Vtotal
Sl
Vliquid Vpores
Vliquid Vliquid Vgas
饱和度
1 Sg
空隙度
非饱和土土力学理论
非饱和土为固、液、气相及收缩膜组成的四相介质
非饱和土土力学理论
存在一个新的应力状态变量：吸力
《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、引言在地质工程中，土质边坡的稳定性分析是关键环节之一。
尤其是在非饱和与饱和状态变化条件下，土质边坡的稳定性会受到不同程度的影响。
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，以期为相关工程提供理论依据和实践指导。
二、非饱和状态下的土质边坡稳定性分析在非饱和状态下，土质边坡的稳定性主要受土壤含水率、土壤类型、边坡坡度等因素的影响。
首先，土壤含水率较低时，土体内部结构较为稳定，边坡的抗剪强度较高，因此边坡稳定性较好。
其次，土壤类型对边坡稳定性也有重要影响。
例如，粘土由于其较高的内摩擦角和粘聚力，通常具有较好的稳定性。
此外，边坡的坡度也是影响稳定性的重要因素，较缓的坡度有利于提高边坡的稳定性。
三、饱和状态下的土质边坡稳定性分析当土质边坡进入饱和状态时，土体的物理力学性质将发生显著变化。
首先，随着含水率的增加，土体的抗剪强度降低，导致边坡的稳定性下降。
其次，饱和状态下土体的内摩擦角减小，粘聚力降低，使得土体更容易发生滑动。
此外，由于水的存在可能引起土体的渗透性变化和液化现象，进一步加剧了边坡的不稳定性。
四、非饱和—饱和状态变化对土质边坡稳定性的影响非饱和到饱和状态的变化过程中，土质边坡的稳定性会受到多种因素的影响。
一方面，降雨、地下水位的上升等环境因素可能导致边坡从非饱和状态进入饱和状态，进而影响其稳定性。
另一方面，随着土体内部水分的增加，其物理力学性质将发生变化，从而影响边坡的稳定性。
因此，在非饱和—饱和状态变化过程中，需要综合考虑多种因素对土质边坡稳定性的影响。
五、提高土质边坡稳定性的措施为了提高土质边坡的稳定性，可以采取以下措施：首先，根据实际情况选择合适的土壤类型和合理的边坡坡度。
其次，加强边坡的排水系统建设，防止水分在边坡内部积聚。
此外，可以采取加固措施，如设置挡土墙、进行土钉墙支护等。
同时，定期对边坡进行监测和检查，及时发现并处理潜在的不稳定因素。
非饱和土固结理论新进展
2非饱和土的固结理论研究
由于非饱和土在土体压缩时土体骨架孔中的气体部分溶解在水中，因此其渗透性和压缩性远比饱和土壤复杂。因此，到目前为止，还公认的成熟的非饱和土壤固结理论。建立非饱和土固结理论有几个主要困难：
（1）饱和粘土固结理论的一个基本假设是土体变形连续，但对于非饱和土，土壤中的气体具有较高的压缩度，由于一些气体溶解在水中，很难达到严格的连续变形。
[4]卢再华.非饱和膨胀土的弹塑性损伤模型及其在土坡多场耦合分析中的应用[博士学位论文D].重庆：解放军后勤工程学院，2001.
参考文献：
[1]钱家欢，殷宗泽.土工原理与计算[M].北京：中国水利水电出版社，2000.
[2]吴世明，杨挺，周健，等.岩土工程新技术[M].北京：中国建筑工业出版社，2001.
[3]谢定义，陈正汉.非饱和土力学特性的理论与测试[A].非饱和土理论与实践学术研讨会文集[C].北京：中国土木工程学会土力学及基础工程学会，1992.
（2）非饱和土壤渗透率包括渗透率和透水性，渗透率与非饱和土的基质吸力和含水量密切相关，干湿循环过程中水分含量相同土壤含水量，渗透率也不一样，即渗透率和含水量不是单值函数，因此渗透系数的不易被测得。
非饱和土坡面降雨入渗的研究现状及发展趋势
降雨对于 边坡稳定 性的影 响又包括 多方面 ， 如 降雨强度 、 降雨持 时、 雨 型等。降雨 强度影 响坡体 的孔隙水压 力分 布 ， 降
饱 和土 中基质吸 力对抗剪强度 的影响规律。
雨强度 的不 同 ， 土坡 的安全 系数会产 生显著 变化 。刘子振 等
在边坡 渗流的分 析过程 中 ， 考 虑裂 隙与否 ， 对 于雨水入 渗 引起 的体积 含水量和 孔隙水压 力的分布 有较大 影响。在存 在 裂隙 的土坡 降雨过程 中 ， 雨水 随着 裂隙渗入 ， 渗 流场的 变化 显
著。 姚林 海等 在对非饱 和膨胀土边坡在考虑暂态饱和 一非饱
１ ． 极 限平 衡 分 析 法
岩 土 工程 领域 大都 采 用极源自限平 衡法 进 行土坡 稳定 性分
析 ，而 常规 的土坡稳定分析 方法不能考虑 降雨条件下土坡 中
水分 为一分布 变化 场的情况。陈善雄 、 陈守义［ １ ２ ］ 在 前人 研究 的基础 上 ，对非饱和土坡面 降雨入渗 问题 的研究又有 了新的 进展。考虑到水分的变化 引起 土体 强度参数 的变化 ， 将土体重 量、 内摩擦角和抗 剪强 度参数分别考 虑为土体含水率 的参 数 ， 并采用简化 Ｊ ａ ｎ ｂ ｕ 模 型 ，编制了一个可 以求得 降雨 条件 下土 坡稳定 安全 系数的程序 。此 方法对于 降雨 条件 下非饱和 土坡
二、 影响因素
影 响边坡 稳定 性的 因素有 很 多 ， 例如 降雨 、 裂隙 、 基 质吸 力、 坡面保护层渗透系数和 阻水 层等。
１ ， 降雨
考虑基 质吸力对边坡稳定 性影响 ，采用 强度折减法进行 了有 限元分析 ， 结 果表 明， 基 质吸力与非饱 和土坡的稳定 性有着密
非饱和土的强度、变形理论研究及其在工程中的应用
非饱和土的强度、变形理论研究及其在工程中的应用摘要：非饱和土在实际工程中分布十分广泛，其工程特性相对于饱和土要更为复杂。
在非饱和土力学中，非饱和土的强度和变形特性是非饱和土研究的重要内容。
本文引用一些他人的研究成果，并结合作者自己的研究进行了系统的学习和综述非饱和土的强度与变形理论及其在工程实践中的应用。
关键词：非饱和土，剪切强度，变形特性Study on the strength of unsaturated soils and deformation theoryand its application in engineeringAbstract: In engineering practice, unsatruated soils are widely distributed and display more complex behaviour compared with saturated soils. The study of strength characteristics and deformation behavior is very important in unsaturated soil machanic. This paper refers to a number of other people's research results, combined with the author's own research to conducted a systematic learning and overview of unsaturated soil strength and deformation theory and its application in engineering practice.Key words: unsaturated soil, shear strength, deformation behavior0 引言所谓非饱和土是相对于经典的饱和土而言的，它是一种由土的固相（土粒）、液相（孔隙水）、气相（孔隙气），以及气-液接触面（收缩膜）共同组成的多相体系。
土木工程中土壤力学的最新研究
土木工程中土壤力学的最新研究在土木工程领域，土壤力学一直是一个至关重要的研究方向。
它不仅关系到建筑物的稳定性和安全性，还对基础设施的设计、施工和长期性能有着深远的影响。
随着科学技术的不断进步和工程实践的日益复杂，土壤力学的研究也在不断深入和拓展，涌现出了一系列新的理论、方法和技术。
一、先进的测试技术与设备在土壤力学的研究中，测试技术的发展是获取准确数据的关键。
近年来，无损检测技术得到了显著的改进和应用。
例如，地质雷达、超声波检测等技术能够在不破坏土壤结构的情况下，对土壤的物理性质和内部结构进行探测。
这些技术可以帮助工程师更全面地了解地下土壤的情况，为工程设计提供更可靠的依据。
此外，新型的原位测试设备也不断涌现。
例如，静力触探仪和动力触探仪的精度和功能得到了提升，能够更准确地测量土壤的力学参数。
还有一些自动化的测试系统，可以实现长时间、连续的监测，为研究土壤在不同条件下的性能变化提供了丰富的数据。
二、数值模拟方法的应用随着计算机技术的飞速发展，数值模拟在土壤力学研究中发挥着越来越重要的作用。
有限元法、有限差分法等数值方法被广泛应用于分析土壤在各种荷载作用下的应力、应变和位移分布。
通过建立复杂的数学模型，工程师可以模拟不同类型的土壤、不同的工程结构以及各种边界条件，从而预测工程的稳定性和变形情况。
数值模拟不仅可以节省大量的实验成本和时间，还能够为工程设计提供多种方案的比较和优化。
同时，多物理场耦合模拟也成为了研究的热点。
考虑土壤中的水流、热传递和力学行为的相互作用，能够更真实地反映土壤在实际工程中的性能。
三、土壤本构模型的发展土壤本构模型是描述土壤应力应变关系的数学表达式，它是土壤力学分析的基础。
近年来，研究者们提出了许多新的本构模型，以更准确地反映土壤的非线性、弹塑性和时间相关性等特性。
一些模型考虑了土壤颗粒之间的微观相互作用，从微观角度解释了土壤的宏观力学行为。
还有一些模型引入了损伤力学的概念，能够描述土壤在循环荷载作用下的累积损伤和强度退化。
岩土工程中的岩土体非饱和土力学研究
岩土工程中的岩土体非饱和土力学研究在岩土工程领域中，研究非饱和土力学是一项重要的课题。
非饱和土力学研究着重于探究土壤中水分与力学性质之间的关系，以及非饱和土体的变形行为和力学性能。
本文将从非饱和土力学的基本概念入手，探讨非饱和土力学的研究方法和应用，最后展望其在岩土工程中的未来发展。
一、非饱和土力学的基本概念非饱和土体是指土壤中既有孔隙水，又有气体存在的土体状态。
与饱和土相比，非饱和土的孔隙水压力和气体压力处于不平衡状态。
由于非饱和土在实际工程中广泛存在，因此研究其力学性质具有重要的理论和实际意义。
非饱和土的力学性质主要受到土壤含水量的影响。
含水量越低，土壤的强度和刚度就越高。
因此，非饱和土的力学特性与饱和土存在差异，需要通过实验研究来获得准确的参数。
二、非饱和土力学的研究方法为了研究非饱和土力学，需要采用合适的实验方法和数值模拟手段。
1. 实验方法通过实验可以得到非饱和土体的水分特征曲线、渗透特性、强度特性等信息。
实验方法包括室内试验和室外试验。
室内试验主要包括自由膨胀试验、恒应力试验和三轴试验等；室外试验主要包括土体场地测试和模型试验等。
通过实验数据的收集和分析，可以得到非饱和土体的力学参数。
2. 数值模拟数值模拟是研究非饱和土力学的重要手段之一。
利用有限元、边界元和离散元等数值方法对非饱和土体进行模拟，可以得到土体应力、变形和孔隙水压力等的分布规律。
数值模拟可以辅助实验研究，提供更详细的信息，加深对非饱和土力学的理解。
三、非饱和土力学的应用非饱和土力学的研究成果可以应用于多个领域，包括土壤力学、岩石力学、地下水流和土木工程等。
1. 土壤力学非饱和土力学对土壤的变形、渗透和强度特性的研究具有重要的理论和应用意义。
在土壤工程中，非饱和土力学的成果可用于评估土壤的结构稳定性，指导土壤改良和加固等工程实践。
2. 岩石力学非饱和岩石的力学性质广泛存在于岩土工程中。
研究非饱和岩石的强度、渗透性和变形特性，可以为岩土体的工程设计和施工提供准确的参数，提高工程的可行性和可靠性。
非饱和土工程性质研究进展
志着非饱 和土从 此进 入 了学 者们 的研 究领 域 。但是 ， 由 于 问题 的 复 杂性 ， 饱 和 土 的研 究 进 展 相 对缓 慢 。 非 对于２ 纪９ ０世 ０年代 以前 的发展历 史 ， 文献 ［ ］ ４ 中已 经 做 了 很 好 的 总结 ， 把 ９ 它 ０年 代 以前 的 非 饱 和 土 研 究 分 为两个 阶段 ， ７ 即 ０年代 以前 的探索 阶段 和 ７ ９ ０～ ０年代 的
２ 发 展 历 史 回 顾
１３ ９ ６年 ， 在美 国 哈 佛 召 开 的第 一 届 国 际 土 力 学 及 基 础 工 程 会 议 上 出 现 了 一 些 与 非 饱 和 土 有 关 的论 文 ， 标 这
３ 最 新 的研 究 成 果
３ １ 本构 关 系 ．
现实的土体都 具有 结构 性 ， 构性 对土 的 力学 特性 结 有 很 大 的 影 响 ， 致 研 究 能 够 反 映 土 结 构 性 的 本 构 关 系 以 被 称 为 是 ２ 世 纪 土 力 学 的核 心 问题 。 １ 非 饱 和 土 的 结 构 性 比较 典 型 ， 土 的 结 构 性 更 自不 黄 待言。骆亚生等 结 合陕西杨凌 非饱和 黄土不 同条件下 的三轴 试验 资料 ， 将其 提 出的一 种新 的土结 构性定 量化 参 数（ 变型综 合结 构势 ） 入土 的强度 变形特 性分 析 ， 应 引 发 现 在 同 一 围 压 下 ， 结 构 性 参 数 对 不 同影 响 因 素 下 的 土 应 力应 变 曲 线 均 具 有 较 好 的 归 一 化 作 用 。 基 于 归 一 化 曲 线 所表现出 的双 曲线特 征 ， 类 似邓 肯——张模 型 的处 用 理 手法 构造 了非饱 和黄 土 的结构性 本构 关系 ， 本 构模 该 型 的 参 数 均 可 由试 验 确 定 。 其 提 出 的 土 结 构 性 本 构 关 系 引 入 了 能 够 反 映 复 杂 应 力 状 态 的 土 结 构 性 参 数 ， 且 与 并 邓 肯—— 张模型形式 相 同 ， 因而 具 有应 用 范 围广泛 和便 于 程 序 分 析 的 潜 力 。试 验 验 证 表 明 ， 构 性 本 构 关 系 可 结 以 较好 地 反 映 非 饱 和 黄 土 的强 度 变 形 关 系 。 针 对 工 程 实 际 中常 遇 到 的 非 饱 和 土 体 的切 削 阻 力 计 算 问题 ， 国庆等 川考虑饱 和度与 吸力 的关 系 ， 王 采用剑桥
土力学中非饱和土体强度变形本构模型研究
土力学中非饱和土体强度变形本构模型研究土力学是土木工程学的重要分支，其涉及土壤与固体力学相关内容。
土体的强度和变形特性是土力学研究的重点之一。
在土木工程中，非饱和土体也是一种普遍存在的现象，而非饱和土体的强度变形本构模型的研究则成为了当下热门的课题之一。
一、什么是非饱和土体非饱和土体是指土体中某些空隙内不充满水分的状态，也就是介于饱和状态和干燥状态之间的状态。
由于土体孔隙内水分的存在，其力学性质和行为特征都与干燥状态的土体不同，但又有别于饱和状态。
因此，对于非饱和土体的研究和分析，需要考虑土体孔隙内水分含量对其力学性质和行为的影响。
二、非饱和土体的强度变形特性土体的强度和变形特性是土力学研究的重点之一。
在非饱和土体中，水分含量对土体的强度和变形特性产生了明显的影响。
当水分含量较低时，土体的强度和刚度较高，当水分含量增加时，强度和刚度逐渐减小，而随着水分增加到一定程度，土体会出现液化现象，强度将急剧下降。
目前，对于非饱和土体强度变形特性的研究集中于实验和数值模拟两个方面。
在实验方面，主要通过不同取样、加载和试验方法来模拟非饱和土体的实际力学行为；而在数值模拟方面，则通过基于应用数学原理的力学模型和计算方法进行研究。
三、非饱和土体强度变形本构模型的研究非饱和土体强度变形本构模型是研究非饱和土体力学特性和行为变化的重要方法之一。
本构模型是一种数学描述模型，在工程实践中经常使用，可以将非饱和土体的强度和变形特性描述为公式形式，以便于工程设计和计算。
目前，对于非饱和土体强度变形本构模型的研究主要有三种方法：基于经验，基于理论和基于试验数据。
其中，基于经验的本构模型是以实验结果为基础，通过实验数据分析和总结，得出一些数学公式或曲线，用于描述土体的力学特性和行为；基于理论的本构模型则利用现有的力学理论和模型，对土体的力学特性和行为进行描述、分析和计算；而基于试验数据的本构模型则是通过试验数据，利用数学方法建立土体的力学模型和本构方程，能够更好地适应具体的问题和场合。
非饱和土增湿变形研究现状
非饱和土增湿变形研究现状摘要：土的增湿变形是地基产生不均匀沉降的原因之一，会对结构本身造成严重损伤，增湿变形关系着岩土工程的安全。
国内外诸多学者们对非饱和土的增湿变形进行了相关的研究，指出了增湿变形中常用的弹塑性模型和线弹性模型。
本文以增湿变形的理论基础为依据，着重强调了增湿变形的研究意义、以及国内外研究的现状和现存的问题，提出了非饱和土增湿变形在实验中所存在的问题。
关键词：增湿变形；非饱和土；弹塑性模型；线弹性模型引言增湿变形是土在压力作用下变形达到稳定后由于含水量增大而产生的附加变形。
非饱和土的增湿变形直接关系着工程的成本与安全[1]，所以一直是岩土工程关注的一个重要方向，增湿变形是建筑物产生不均匀沉降的原因所在，尤其对上部建筑造成的危害巨大[2]。
面对日益严重的非饱和土工程问题，有必要对增湿性状进行研究[3]。
本文先后总结了某一时期非饱和土增湿的研究成果，并对其进行了相关的评述；1）指出了干密度、含水量为影响增湿变形的重要因素；2）通过其它内在因素的分析，比较分析了不同影响因素下非饱和土增湿变形的情况；3）研究增湿变形从非饱和土理论为出发点，通过研究非饱和土本构模型，并提出非饱和土增湿变形的研究方法。
但是这类文献并没有对非饱和土增湿变形方面进行系统的阐述，本文有必要对非饱和增湿变形方面进行综述。
1 增湿变形的理论基础非饱和土的强度理论主要有两类：一类是Bishop强度理论，是用非饱和土有效应力表示的强度理论；另二类是Fredlund强度理论，是用两个独立的应力状态变量表示的强度理论。
1.1 Bishop强度理论Coulomb（1776）根据砂土的摩擦试验，把抗剪强度表示为滑动面上法向应力的线性函数：该公式经过了Fredlund 的试验验证。
2 增湿变形的相关模型2.1 非线性弹性模型非线性弹性模型一般可以写成应力状态变量的增量对于应变状态变量的增量关系的形式，增量式为：2.2 弹塑性模型2.2.1 Alonso BBM模型Alonso模型[5]被认为是具有广泛代表性的模型。
非饱和土吸力测量及控制技术研究综述
非饱和土吸力测量及控制技术综述摘要有关非饱和土力学测量技术资料有不少，本文比较和讨论了各个方法的优越性、不足及应用。
对进一步的研究有一定参考价值。
一、引言非饱和土力学与饱和土力学相比，其发展缓慢，而测量技术的发展很大一部分决定了该研究的进展程度。
吸力的有无事区分非饱和土和饱和土的分水岭，所以目前首要解决的是吸力量测方面的技术问题。
非饱和土中的吸力可以分为基质吸力和渗透吸力。
在涉及的大多数岩土工程中可用基质吸力变化来代替总吸力的变化。
目前几种主要的吸力测量设备和技术有直接测量技术和间接测量技术。
二、直接测量技术1．张力计在渗流区测量基质吸力，有：①使用者可根据精确度、灵敏度、反应时间、耐久性、维护情况、数据采集广度和价格等指标选用压力传感器，即真空表、水银压力计或压力变换器。
真空表张力计主要用在灌溉规划中，不适合测量非饱和土水力梯度；装配有压力变换器的张力计不需要维护且精度高，能随时自动记录大量数据，适合跟踪浸润线，但易受热扩散、水和气收缩等不稳定效应影响；普通压力变换器价格低，可通过测量温度和用二次多项式拟和测量数据来校正非线性和温度的影响，但需从长期稳定性角度重新标定周期。
②保证陶瓷头与土之间水流连续并且微小扰动，自然流量场是获得可靠吸力数据的关键。
陶瓷头涂上泥浆与土体紧密接触，安装后用原状土回填并压实。
若土质干燥，加一些测试现场的水，形成连续水流，减小透过陶瓷头的渗透吸力的影响。
若用水建立水力联系，陶瓷头附近的吸力会减小，但随着水扩散到土体中又逐渐恢复。
若要测量吸力梯度，可以用多根小直径张力计安装在同一个钻孔中。
深处安装张力计需用沉井，沿垂直井壁方向钻孔安装陶瓷头。
③用加热磁搅拌器的抽气机抽气24h，脱气效果。
张力计连接管与补水容器喷嘴之间要严防漏气。
在记录数据前，抽气并让张力计自平衡以便得到真实数据。
另外，湿土、完全脱气水都是得到可靠数据的有利条件。
(1) 使用要求: ①最测系统中一旦出现空气就会使封闭系统的孔隙水压力t 侧出锗，确保张力计管中始终无空气至关重要。
《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。
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第３ ３卷
第１ 期
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州
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学学ຫໍສະໝຸດ 报 Ｖ０ １ ． ３ ３ Ｎｏ ． １
Ｆ ｅ ｂ ． ２ ０ １ ４
２ ０ １ ４年 ２ 月 文章编 号 ： ｉ ０ ０ １ — ４ ３ ７ ３ （ ２ ０ １ ４ ） ０ １ － ０ １ ３ ８ － １ １
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｌ ａ ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｊ ｉ ａ ｏ ｔ ｏ ｎ ｇ Ｕ ｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ
Ｄ ＯＩ ： １ ０ ． ３ ９ ６ ９ ／ ｊ ． ｉ ｓ ｓ ｎ ． １ ０ ０ １ － ４ ３ ７ ３ ． ２ ０ １ ４ ． ０ １ ． ０ ２ ９
非 饱 和 土 力学 研 究 现 状 与 进 展
丑 亚玲 ＇ 陈星强 ＇ 毛 建勋
（ １ ｜ 兰州理工大学 土木工程学 院， 甘肃 兰州 ７ ３ ０ ０ ５ ０ ； ２ ．核工业 ２ ８ ０ 研究所 ， 四川 广汉 ６ １ ８ ３ ０ ０ ）
方 法及 工程应用等 多方 面进行 了 系 统地综 述， 并分析其各 自 研 究成果 的优缺 点 ， 便于有 效地指 导实践． 今后 关于非
饱和 土力 学的发展 ， 不仅 着眼 于上述前五个方 面扎 实的理论 研 究， 更加 注 重与 实践 相 结合 ， 实现快速 、 精 准 的试 验
方法或技术迫在眉 睫． 关键 词 ： 非饱和土 ； 土一水特征 曲线； 本构模 型； 强度特性 ； 渗透特性 ； 吸 力测量 ； 工程应 用 中图分类号 ： Ｔ Ｕ４ ３ 文献标 志码 ： Ａ
Ｕｎ ｓ ａ ｔ ｕ ｒ ａ ｔ ｅ ｄ Ｓ ｏ ｉ ｌ Ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ｓ Ｒｅ ｓ ｅ ａ ｒ ｃ ｈ Ｓ ｔ ａ ｔ ｕ ｓ ａ ｎ ｄ
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（ １ Ｉ Ｓ ｃ ｈｏ ｏｌ ｏｆ Ｃｉ ｖ ｉ ｌ Ｅｎ ｇ ｉ ｎ ｅ ｅｒ ｉ ｎ ｇ， Ｉ ｍｎ ｚ ｈ ｏ ｕ Ｕｎ ｉ ｖ ｅ ｒ ｓ ｉ ｔ ｙ ｏ ｆ Ｔｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇｙ ， ｌ ￣ｎ ｚ ｈ ｏ ｕ ７ ３ ０ ０ ５ ０， Ｃｈ ｉ ｎ ａ； ２ ．Ｔｈｅ ２ ８ ０ Ｉ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕｔ ｅ ｏ ｆ Ｎｕ ｃ ｌ ｅ ａ ｒ Ｉ ｎ ｄ ｕ ｓ ｔ ｒ ｙ， Ｇｕ ａ ｇｈ ｎ ａ ｎ ６ １ ８ ３ ０ ０， Ｃｈｉ ｎ ａ）
摘
要： 鉴 于非饱和土 力学在路基 工程 、 边坡 工程及基坑 工程 等诸 多实际工程 中有 着广泛 的应 用前景 ， 国 内外众 多
学者 历时几十年 ， 对 处于非饱和 状态的黄土 、 黏 土、 膨胀 土和人 工填土 ， 着 重从 土 一水特 征 曲线 、 强度特 性 、 本构模
型、 渗流特性和吸 力测量等 方面展 开 了深入 的研 究． 基 于非 饱和 土 力学的研 究现 状 ， 对 土 一水特征 曲线的 滞回现 象、 拟合方 法； 强度特性的理论成果和试验 方法 ； 本构模型 的研 究现状 ； 渗流特性 的试验研 究和影 响 因素 、 吸 力测 试
ｐ ａ ｎ ｓ ｉ ｖ ｅ ｓ ｏ ｉ ｌ ａ ｎ ｄ ａ ｒ ｔ ｉ ｆ ｉ ｅ ｉ ａ ｌ ｆ ｉ ｌ ｌ ｓ ｆ ｏ ｒ ｄ ｅ ｃ ａ ｄ ｅ ｓ 。 ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｉ ａ ｌ ｌ ｙ ｆ ｏ ｒ ｔ ｈ ｅ ｃ ｈ ａ ｒ ａ ｃ ｔ ｅ ｒ ｉ ｓ ｔ ｉ ｃ ｏ ｆ ｓ ｏ ｉ ｌ — ｗａ ｔ ｅ ｒ ｃ ｕ ｒ ｖ ｅ ， ｓ ｔ ｒ ｅ ｎ ｇ ｔ ｈ， ｃ ｏ ｎ ｓ ｔ ｉ ｔ ｕ ｔ ｉ ｖ ｅ ｍｏ ｄ ｅ ｌ ， ｐ ｅ ｒ ｍｅ ａ ｂ ｉ ｌ ｉ ｔ ｙ ａ ｎ ｄ ｔ ｈ ｅ ｍｅ ａ ｓ ｕ ｒ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｏ ｆ ｓ ｕ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ， ｒ ｅ ｓ ｐ ｅ ｃ ｔ ｉ ｖ ｅ ｌ ｙ ． Ｂａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ