土水特征曲线滞回循环对非饱和土强度影响模拟研究

摘要

陆地上广泛分布的土大都是非饱和土，非饱和土不同于饱和土的根本原因就是非饱和土中吸力的存在。非饱和土的基质吸力随着含水量的变化而变化，含水量与基质吸力的关系称为土水特征曲线。在非饱和土中的许多研究领域，如强度理论、渗流理论、固结理论、本构理论都涉及到土水特征曲线的应用；但是获得土水特征曲线的方法存在周期长、成本高、数据离散等缺点，而且试验数据的处理和分析也远比非饱和土更加复杂，这在一定程度上导致了非饱和土力学的实践和应用还远远落后于理论研究。为了使非饱和土力学理论能够方便的应用于工程实践，本文围绕土水特征曲线，开展了一些相关的研究。
　　 本文的主要工作有：
　　 1、系统阐述了非饱和土研究的现状，吸力的概念、非饱和土有效应力和强度理论的发展；详细描述了土水特征曲线的特点、影响土水特征曲线的相关因素、造成滞后的原因及研究现状、土水特征曲线模型和在非饱和土中主要应用的领域和基本方法。
　　 2、以传统域模型的基本原理为出发点，提出了一个能够方便地模拟浸润、干燥过程的土水特征曲线滞后模型和一个在吸力变化历史未知时扫描线的计算方法。而后以该模型为基础，对利用边界干燥曲线和一阶浸润扫描线预测边界浸润曲线的计算方法进行了初步探讨。
　　 3、通过分析毛细管截面的受力分析，指出基质吸力引起的负压力对土颗粒之间的正压力的增加的机制，在强度公式中引入体积含水量，提出了一个基于吸力作用下的非饱和土强度模型公式，并对其有效性进行了验证。