基于大断面双剪试验的非饱和黄土吸应力强度参数确定及应用研究

吸应力强度参数的确定是非饱和土强度研究的一个重要方向.根据Lu Ning吸应力强度理论,研制测定吸应力强度理论有关参数的测试设备"大断面双面直剪仪",能简化测定强度参数的过程,以便快速建立基于吸应力的非饱和土强度模型.同时通过用滤纸法测定陕西泾阳L5黄土的基质吸力,根据SWCC理论模型Van Genuchten方程拟合得到非饱和土土-水特征曲线,取大断面双面剪试验后的试样进行常规三轴CU试验,可以得到基于Fredlund非饱和土强度理论的强度参数.分别运用上述强度理论对不同含水率L5黄土的边坡进行稳定性分析,采用SIGMA/W分析边坡的应力分布情况和边坡的孔隙水压力分布情况,将SIGMA/W所得结果耦合到SLOPE/W中进行稳定性计算,对比两组稳定系数.结果表明,含水率较低时,基于吸应力强度参数得到稳定系数与Fredlund强度公式得到的稳定系数十分接近,由吸应力强度公式得到强度参数是可行的;同时,含水率较高时,大断面黄土受虫孔和裂隙等结构影响强度降低,其稳定系数较三轴试验得到的系数更低,表明大断面黄土能更为真实地反映黄土强度,利于工程实际中运用.

非饱和黄土强度理论的实用化方法研究

以甘肃黑方台地区非饱和黄土的多种强度测试数据为主,辅以其他地点的黄土强度测试结果,反算了吸应力和广义有效应力,实现了非饱和黄土强度包络线的归一化;进一步验证了基于吸应力特征曲线和土水特征曲线对广义有效应力原理的合理性和实用性.结果表明:当有效饱和度(S_e)<80%时,基于吸应力的强度理论公式对同一批次的散点数据拟合度很高;当S_e>80%时,其拟合的精确度较差,统一饱和标准和饱和方法可提高拟合度;表明常规强度试验反算的吸应力和广义有效应力,或者直接用吸应力理论公式计算的广义有效应力,从而获取抗剪强度,实现非饱和土强度理论的实用化思路是可行的;吸应力计算结果更接近实际、更实用,而基质吸力测试偏离实际且复杂.