含水率与非饱和土抗剪强度的关系

1、含水率与非饱和土抗剪强度的关系含水率与非饱和土抗剪强度的关系地质地质XXX第第X组组小组成员：小组成员：XXX，XXX，XXX，XXX 土体强度是土体工程性质最直观的体现，人土体强度是土体工程性质最直观的体现，人们关心土体工程性质在很大程度上体现在对土体们关心土体工程性质在很大程度上体现在对土体强度的考虑上。含水率与土体强度的关系很早以强度的考虑上。含水率与土体强度的关系很早以前就引起了岩土工程界的关注，现有实验结果初前就引起了岩土工程界的关注，现有实验结果初步表明，含水率与非饱和土的强度绝不是简单的步表明，含水率与非饱和土的强度绝不是简单的线性关系或此消彼涨的关系。如何从定量的角度线性关系或

2、此消彼涨的关系。如何从定量的角度建立含水率与非饱和土强度的关系，对于岩土工建立含水率与非饱和土强度的关系，对于岩土工程设计及稳定性预测具有重要的意义。程设计及稳定性预测具有重要的意义。一，引言一，引言 基质吸力的测定很复杂，所以在处理非饱和土的基质吸力的测定很复杂，所以在处理非饱和土的强度问题时，可以采用和饱和土一样的方法，获强度问题时，可以采用和饱和土一样的方法，获取它的黏聚力和内摩擦角。取它的黏聚力和内摩擦角。 = c + tan c 广义黏聚力广义黏聚力 广义内摩擦角广义内摩擦角 影响土的抗剪强度的因素有很多，尤其对非饱和影响土的抗剪强度的因素有很多，尤其对非饱和土来说，含水率的变化对强

3、度参数的影响要大于土来说，含水率的变化对强度参数的影响要大于其他因素，因为含水率的变化直接影响了它的一其他因素，因为含水率的变化直接影响了它的一个重要的指标个重要的指标基质吸力。基质吸力。二，非饱和土抗剪强度理论二，非饱和土抗剪强度理论表表 12饱和度 71.65100黏聚力 39.667.84，减少了80.23内摩擦角 基本不变 土样含水率的变化与黏聚力成半对数关系；基质吸力与黏土样含水率的变化与黏聚力成半对数关系；基质吸力与黏聚力成线性关系聚力成线性关系 随着含水率的增大，基质吸力的降低，土样的黏聚力随之随着含水率的增大，基质吸力的降低，土样的黏聚力随之下降，且变化幅度较大下降，且变化幅度

4、较大 含水率的变化与内摩擦角的变化无规律可循，且变化幅度含水率的变化与内摩擦角的变化无规律可循，且变化幅度较小，因此可以认为含水率的变化对土样内摩擦角的变化较小，因此可以认为含水率的变化对土样内摩擦角的变化影响不大。影响不大。1， 结合水结合水吸附在土粒子表面吸附在土粒子表面2， 毛细水毛细水包围在土粒子接触点周围形成弯液面的自由水包围在土粒子接触点周围形成弯液面的自由水3， 重力水重力水充满土空隙的自由水充满土空隙的自由水3,1孔隙水的三种存在方式孔隙水的三种存在方式3,2根据土中水分的存在方式将非饱和土和土分为三种不同的非饱和形态：根据土中水分的存在方式将非饱和土和土分为三种不同的非饱和形

5、态：1，封闭非饱和形态，封闭非饱和形态孔隙水以结合水和重力水存在，空隙内置有水孔隙水以结合水和重力水存在，空隙内置有水 水相连通。饱和度较高。水相连通。饱和度较高。3，过渡非饱和形态，过渡非饱和形态土的空隙有大有小，大空袭因吸力小而处于悬土的空隙有大有小，大空袭因吸力小而处于悬垂水非饱和形态，小空隙因吸力大而处于封闭非饱和状态垂水非饱和形态，小空隙因吸力大而处于封闭非饱和状态.2，垂悬水非饱和形态，垂悬水非饱和形态仅以极少的毛细水存在，空隙中只有空气相仅以极少的毛细水存在，空隙中只有空气相连通。土的吸力较大。连通。土的吸力较大。三，理论解释三，理论解释3,2,1,1悬垂水非饱和状态悬垂水非饱和

6、状态图5 当孔隙内弯液面水相互独立（即处于悬垂水当孔隙内弯液面水相互独立（即处于悬垂水饱和形态）时（如图饱和形态）时（如图5 （a），对），对1号土粒子，号土粒子，由吸力引起的粒子间应力由吸力引起的粒子间应力P1,P6分别作用于该土粒分别作用于该土粒子与其他两粒子接触面的垂直方向，不传递，所子与其他两粒子接触面的垂直方向，不传递，所以仅有抑制土粒子滑动的作用（齐遵从摩擦准以仅有抑制土粒子滑动的作用（齐遵从摩擦准则），塑性变形是由土粒子间的滑动产生的，因则），塑性变形是由土粒子间的滑动产生的，因此这种情况下吸力有抑制塑性变形提高土骨骼刚此这种情况下吸力有抑制塑性变形提高土骨骼刚性的作用。性的作用

7、。3,2,1,2封闭非饱和状态封闭非饱和状态2，引起土的压缩引起土的压缩1，抵抗土的变形提高土骨骼的刚性抵抗土的变形提高土骨骼的刚性图5当孔隙内处于封闭非饱和状态时，由吸力引起的压缩力当孔隙内处于封闭非饱和状态时，由吸力引起的压缩力f1作用于连接该土粒子左右弯面连线的垂直方向。该力能传作用于连接该土粒子左右弯面连线的垂直方向。该力能传递（递（P2,P3 就是作为就是作为f1 的分力而存在的），所以与有效应的分力而存在的），所以与有效应力有相同的作用：力有相同的作用：毛细水作用面积上的吸力和重力水作用面积上的吸力分别毛细水作用面积上的吸力和重力水作用面积上的吸力分别被为内部应力和有效应力。内部应

8、力任何情况下都有保持被为内部应力和有效应力。内部应力任何情况下都有保持土骨骼稳定的作用，有效应力则不同。土骨骼稳定的作用，有效应力则不同。当孔隙内含毛细水时，同三粒子模型一样，吸力（内部应力）有抑制土当孔隙内含毛细水时，同三粒子模型一样，吸力（内部应力）有抑制土粒子滑动保持土骨骼稳定的作用，当孔隙内充满水时，吸力（有效应力）粒子滑动保持土骨骼稳定的作用，当孔隙内充满水时，吸力（有效应力）是模型受剪处于不稳定状态，这时由于重力无摩擦力平衡，会发生变形是模型受剪处于不稳定状态，这时由于重力无摩擦力平衡，会发生变形急剧增加的现象（即湿陷）。急剧增加的现象（即湿陷）。3,2,2,1四粒子模型四粒子模型

9、图图 6 四粒子模型四粒子模型在悬垂水非饱和状态中，吸力的增加只引起内部应力的增在悬垂水非饱和状态中，吸力的增加只引起内部应力的增加，有效应力不变；加，有效应力不变；在封闭非饱和状态中，吸力的增加等在封闭非饱和状态中，吸力的增加等于平均有效应力的增加，太沙基有效应力原理基本适用；于平均有效应力的增加，太沙基有效应力原理基本适用；在过渡非饱和状态中，吸力的增加既有有效应力增加，又在过渡非饱和状态中，吸力的增加既有有效应力增加，又有内部应力的增加。有内部应力的增加。因此随着含水率的增加，吸力将逐步降低，有效应力以及因此随着含水率的增加，吸力将逐步降低，有效应力以及内部应力减小，导致非饱和土的强度指

10、标减小。含水率研内部应力减小，导致非饱和土的强度指标减小。含水率研究非饱和土的强度和变形，实质上是研究如何定量的确定究非饱和土的强度和变形，实质上是研究如何定量的确定由吸力产生的有效应力和内部应力由吸力产生的有效应力和内部应力。3,3 总结总结参考文献参考文献【1】李兆平李兆平, 张张 弥弥, 赵慧丽赵慧丽. 含水量的变化对非饱和土强度含水量的变化对非饱和土强度影响的实验研究【影响的实验研究【J】.西部探矿工程西部探矿工程,2001,71:13【2】卢肇钧】卢肇钧.粘性土抗剪强度研究的现状与展望【粘性土抗剪强度研究的现状与展望【J】.土木土木工程学报工程学报,1999，32（4）：）：582587.【3】胡展飞】胡展飞 ,