非饱和黄土的强度特征

第19卷 第2期岩 土 工 程 学 报Vo l.19 N o.2 1997年 3月Chinese Jour nal of Geotechnical Eng ineering M ar. 1997

非饱和黄土的强度特征*

党进谦 李 靖

(西北农业大学水利与建筑工程学院,陕西杨陵,712100)

文 摘 以初始基质吸力为条件,根据大量的试验测定和分析,得到了非饱和黄土的粘聚力与基

质吸力的相关关系;阐述了非饱和黄土的抗剪强度随基质吸力的变化特征;给出了临界基质吸力

的计算式。为进一步采用控制吸力试验,揭示非饱和黄土抗剪强度的基本规律作了初步探索。

关键词 非饱和黄土 抗剪强度 临界基质吸力 强度曲面

1 前 言

我国是世界上黄土分布面积最广的国家之一,特别是西北各地广泛分布。该区的马兰黄土,在干旱半干旱及地下水深埋条件下,常处于非饱和状态,深刻认识非饱和黄土的工程特性,对黄土地区的经济建设具有十分重要的意义,研究非饱和黄土的工程性质须考虑基质吸力的作用,这已成为岩土工程界专家学者的共识。基质吸力的大小随含水量的增减而变化[1],基质吸力可增加土颗粒间的有效应力,从而使土的强度相对较高[2]。Bishop(1960年)提出的非饱和土抗剪强度公式为

f=c+( -u a)tg + (u a-u w)tg (1) Fredlund(1978年)提出的非饱和土抗剪强度公式为

f=c+( -u a)tg +(u a-u w)tg b(2)式(1)及式(2)右边第三项为基质吸力所产生的附加摩擦强度,简称为吸附强度[3]。卢肇钧(1992年)通过对膨胀土的研究提出了吸附强度与膨胀压力的关系。本文以陕西关中地区的马兰黄土为对象,根据大量的试验资料,阐述了非饱和黄土的抗剪强度随基质吸力的变化特征,并提出了非饱和黄土的抗剪强度关系式。

2 试验研究

2 1 试验用土的基本物理性质

在陕西关中地区马兰黄土层面上,由西向东共布置10个取土点,分别位于千阳,彬县,铜川,白水,合阳,宝鸡,岐山,咸阳,渭南,潼关等县(区),各点取土深度均为4~5m,室内试验测定得到各土样的基本物理性质指标见表1。

2 2 试验内容及方法

(1)基质吸力的量测

采用压力板法量测各土样的基质吸力,试样的横截面积为30cm2,高2cm,量测范围从10

水利部水利水电科学基金资助项目。

到稿日期:1995-09-29.56