非饱和黄土的强度特征(4)

图2 强度曲面示意图(彬县)非饱和黄土的粘聚力c 由饱和状态时的粘聚

力c w 和基质吸力引起的吸附强度bS d 两部分

组成。将库伦定律扩展即可得到非饱和黄土

的抗剪强度规律为

f =c w + t

g +bS

d (5)即非饱和黄土的抗剪强度由粘聚力c w 、摩擦力 tg 和吸附强度bS d 三部分组成。

粘聚力c w 是黄土处于饱和状态时由水

膜的物理化学作用、粘土矿物颗粒的粘结力

和颗粒间分子引力所形成的。一般饱和黄土

的粘聚力c w 值不大,本文测定得到的范围为

6~30kPa 。黄土形成后,只要其密实程序不

发生变化,它在饱和状态时的粘聚力c w

值是

图4 不同垂直压力下的 -S 曲线(彬县)比较稳定的。

摩擦力 tg 是由土颗粒接触面或

颗粒与胶结物质接触面上的摩擦产生

的。其值只随接触面上的法向应力而变

化,随含水量变化不大。

吸附强度bS d 是由土的基质吸力产

生的,它与一般粘聚力的性质相似,与外

力无关。但当土的含水量发生变化时,

基质吸力和吸附强度均随之变化。变化

趋势为土的基质吸力及吸附强度均随含

水量的增大而减少,当土的含水量达到

或接近饱和时,土的基质吸力和吸附强

度均随之消失。

非饱和黄土的抗剪强度 f 随基质

吸力S 及法向应力 的变化趋势可用图

2所示的空间曲面表示。从该曲面上可

以看出非饱和黄土的抗剪强度随法向应

力和基质吸力的变化而变化的特征,曲

面在 - 平面上的投影为一系列平行

直线(图3),其中每一直线表示基质吸力

S 为一定值时,非饱和黄土的抗剪强度

与法向应力的关系;曲面在 -S 平面上

的投影如图4所示,它表示为随法向应

力 而变化的一组平行曲线,其中每一

条曲线表示外部压力 为一定值时,非59 第2期党进谦等 非饱和黄土的强度特征