吸力历史对非饱和弱膨胀土力学性质的影响

对经历较广吸力范围内不同吸力历史的非饱和弱膨胀土进行了一系列吸力控制的三轴剪切试验。关于最大吸力的施加,高吸力采用蒸汽平衡法;较低吸力采用轴平移技术。试验结果表明:在净应力和吸力相同条件下,经过湿化试样的应力-应变关系曲线升高、剪缩体变小;经过高吸力试样的应力-应变关系曲线也升高、剪缩体变小,随着经历过最大吸力的增加其应力比-应变关系、体变表现出的超固结土特性明显。其主要原因是前期试样受过较大的吸力,相当于受过较大前期固结压力,同时弱膨胀土失水收缩性明显,经过较大吸力后试样孔隙比明显减小,使试样剪切过程中表现出超固结黏土的特性。因此,讨论非饱和弱膨胀性土的应力-应变关系和强度时需考虑吸力历史引起的体积收缩影响。

吸力历史对非饱和土力学性质的影响

现在被广泛公认的由Fredlund提出的非饱和土力学的双参数理论,即净应力和吸力为非饱和土的应力状态变量,不能直接考虑吸力历史及其饱和度对非饱和土的应力-应变关系和强度的影响。非饱和土三轴试验结果表明,即使净应力和吸力相同的条件下,经过干-湿循环试样与未经过干-湿循环试样的应力比-应变关系和强度是不相同的。在其他条件相同时,经历过干-湿循环的试样比未经过干-湿循环试样的应力比-应变关系要高、强度大和体变小。经过干-湿循环试样的饱和度低而强度高,主要是由于经过先期较高的吸力,相当于受过较大的前期有效压力,使试样成为超固结土。更多不同吸力历史的对比试验有待于进一步研究,以便为非饱和土的水力-力学特性耦合弹塑性本构模型定量地表示上述非饱和土的性质提供基础性试验数据。

吸力历史对非饱和粉土动力变形特性的影响

以非饱和粉土为研究对象,利用吸力可控的动三轴仪对其进行动力变形试验,得到了在不同净围压和不同吸力路径下非饱和粉土试样的骨架曲线、动弹性模量和阻尼比,研究了先脱湿后吸湿的吸力历史对其动力变形特性的影响。结果表明,在同一净围压和吸力下,非饱和粉土试样经历过先脱湿后吸湿的骨架曲线和动弹性模量比仅经过脱湿的要高,而试样经历过先脱湿后吸湿的阻尼比比仅经过脱湿的要小;此外,随着非饱和粉土试样经历过最大吸力的增大,其骨架曲线和动弹性模量增大,而阻尼比减小。试验结果可用非饱和土的平均骨架应力和弯液面水的表面张力作用来解释,并用两项联合预测非饱和土试样的最大剪切模量。

考虑吸力历史的陕北黄土干湿循环剪切试验研究

为研究干湿循环下不同风干饱和度(表征历史最大吸力)对陕北黄土力学特性的影响,开展考虑应力路径的固结不排水三轴试验。试验结果表明:干湿循环作用对黄土的力学特性影响显著,与原始土样(未经历干湿循环)相比,经干湿循环土样在不排水剪切过程中应力—应变曲线由原来的应变硬化型逐渐转变为应变软化型,且随着风干饱和度的降低(历史最大吸力越大),土样初始剪切刚度越大;对于受剪时的孔隙水压力,经干湿循环作用的土样大于原始土样,风干饱和度越低孔隙水压力越大,有效应力越小,有效应力路径曲线朝着偏应力和平均有效应力减小的方向偏移;干湿循环作用对陕北黄土力学特性的影响是由干湿循环引起的塑性体积压缩和微裂隙发展两个方面相互作用的结果。

非饱和土抗剪强度几个问题探讨

鉴于非饱和土抗剪强度研究中一些值得注意的问题,回顾了非饱和土基质吸力与抗剪强度关系的部分研究成果;结合非饱和土应力理论的基本假定,阐述了研究体积含水率与土体抗剪强度关系的一个新观点;探讨了应力历史(包括吸力历史)对非饱和土强度的影响,并从该方面分析了目前等吸力试验方法的不足之处,认为改善吸力测试技术和提高吸力测试精度应是非饱和土强度特性研究的重要方向之一。以上观点和探讨将有利于所提问题的研究。