姚攀峰
关于非饱和土抗剪强度的一点思考
2025-10-17 10:27
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孙德安教授是2023年黄文熙讲座主讲人,他的主要研究方向是非饱和土。孙老师在文[1](孙德安等,2020)对非饱和原状黄土抗剪强度进行了研究。对于干密度为1.42克/立方厘米的原状黄土,随着吸力的变化(0到367MPa),黏聚力从约8.91kPa增加到343.2kPa,高吸力下的等效黏聚力约为饱和土的38.5倍,变化较大。摩擦角从约24.02度变化到约36.37度,高吸力下的摩擦角约为有效内摩擦角的151.4%,摩擦角的变化显然也不能忽视。有关内容可参见下图。

图1.png

笔者在文[2](姚攀峰,2009)根据4个独立实验和饱和土与干土的极端情况(可参见下表),提出在不同的基质吸力条件下黏聚力和摩擦角均可能是变化的。非饱和土的抗剪强度包络面在几何学上是直纹面的一种,该包络面可用改进的摩尔-库仑破坏准则描述。

图2.png

赵煜鑫博士和导师李旭教授等在文[3](赵煜鑫, 李旭, 林森, 王逍萌, .2023)针对不同粗细混合土强度进行了研究,关于内摩擦角有类似结论。

图3.png

非饱和土土力学权威Fredlund 教授在《非饱和土土力学》中提出了扩展的摩尔库仑破坏准则,认为基质吸力对抗剪强度有影响,相应的包络面为平直面。该公式为:

图4.png

现在看来,已经有足够的实验和研究成果表明扩展的摩尔库仑破坏准则仅适用于低吸力情况的非饱和土。该公式用于高吸力或者特殊类型的土,则有所不足。我们应在扩展的摩尔库仑破坏准则基础上,对非饱和土抗剪强度进行进一步研究。

参考文献:

[1]孙德安, 徐钱垒, 陈波, 张舟.  广吸力范围内非饱和原状黄土的力学特性[J]. 岩土工程学报, 2020, 42(9): 1586-1592. doi: 10.11779/CJGE202009002

[2]姚攀峰. 再论非饱和土的抗剪强度[J]. , 2009, 30(8): 2315-2318.

[3]赵煜鑫, 李旭, 林森, 王逍萌, . 广吸力范围内一种改进的非饱和土抗剪强度模型[J]. 岩土力学, 2023, 44(4): 990-1000.

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