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非饱和土作为土力学研究领域的一个重要组成部分,在许多方面与饱和土有着根本的区别,将非饱和土和饱和土加以区分是必要的,因为两者在性质和工程性状上存在着根本差异。研究非饱和土的各种理论,基本上都是围绕基质吸力而展开的,基质吸力对土强度有着重要的影响。
利用常规压缩仪研究了湿陷系数随深度的变化规律,以及湿陷起始压力随深度的变化规律;分析了结构性参数mp分别随固结压力和起始含水量变化的关系曲线,并推导了湿陷系数随结构性参数mp变化的公式,对工程实际有一定的参考意义。
在分析和总结国内外相关成果的基础上,应用非饱和应力式直剪仪,进行了不同竖向压力和不同剪应力水平下的分级浸水剪切试验,得到了剪切位移和竖向位移随时间的变化曲线,分析了剪应力水平和竖向压力对剪切位移和竖向位移演化规律的影响,研究了基质吸力随含水量的变化规律。对于剪应力水平为0.3的分级浸水剪切试验,分析了竖向压力对原状试样和重塑试样剪切位移的影响规律,并在湿剪变形稳定后,保持含水量为16%不变,加力进行剪切试验,直至剪坏为止,对比分析了原状黄土和重塑黄土破坏强度的差异,研究了试样浸水剪切稳定后基质吸力的变化规律。对于剪应力水平为0.3的湿剪试验,基于相同的增湿含水量,不同的湿剪变形量定义了黄土的水敏性结构性参数mw,综合分析认为,水敏性结构性参数mw具有较高的灵敏性,比较能全面反映黄土的水敏性。
利用非饱和三轴仪,研究了非饱和黄土在固结和剪切阶段都控制相同吸力条件下的剪切性状,对于含水量为8%的原状黄土,采用固结不排水的方法进行吸力的控制,研究了吸力对有效应力强度参数的影响规律,推导了吸附强度随吸力变化的公式;对于含水量为12%的原状黄土,采用固结排水的方法进行吸力控制,研究了吸力对有效应力强度参数的影响规律,推导了吸附强度随吸力变化的公式。试验结果表明:两种控制吸力三轴剪切试验,非饱和黄土的吸力对抗剪强度均有较大的影响,吸力对吸附强度的贡献存在极值。