非饱和土的吸力与强度理论研究及其试验验证

作为土力学基本框架的重要组成部分，饱和土的强度理论已经基本趋于成熟，而非饱和土在实际工程中分布更为广泛，其工程特性更为复杂，其强度理论尚不十分完善。在非饱和土力学中，应力理论和强度理论是非饱和土力学变形与稳定性分析理论及计算方法中的重要基础。因此，对于不同程度的非饱和土，必须建立合理的应力理论和强度理论。考虑到非饱和土的三相组成与各相组分的特点及其与饱和土的差异，在非饱和土中除了作用在土骨架上的净应力之外，分别作用在孔隙气与孔隙水上的孔隙气压力与孔隙水压力之差构成了非饱和土的基质吸力，对于非饱和土的变形与强度特性具有一定的影响。同时饱和度的高低或含水量的多少决定了非饱和土的孔隙水与孔隙气的分布形态及其相互迁移与渗透规律，从而直接或间接地影响着非饱和土的强度特性及其渗透特性。为了确定非饱和土的变形与强度特性，必须首先根据含水量或饱和度确定非饱和土的分类体系，进而针对不同形态的非饱和土确定净应力与基质吸力。因此为了探讨非饱和土的强度理论，必须确定非饱和土中的应力体系，其中关键在于确定吸力。为此，本文基于理论分析，对于非饱和的理想颗粒组成体系建立了吸力理论与强度理论，并试图利用这些理论阐明实际非饱和土的强度特性，进而采用非饱和土的试验研究对所提出的基本概念与理论体系进行验证，为非饱和土的工程特性及其本构模型研究奠定基础。