岩土力学 ›› 2023, Vol. 44 ›› Issue (4): 990-1000.doi: 10.16285/j.rsm.2022.0975

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

广吸力范围内一种改进的非饱和土抗剪强度模型

赵煜鑫1,李旭1,林森1, 2,王逍萌1, 3   

  1. 1. 北京交通大学 城市地下工程教育部重点实验室,北京 100044;2. 北方国际合作股份有限公司,北京 100040; 3. 华夏幸福基业股份有限公司,河南 许昌 461000)
  • 收稿日期:2022-06-27 接受日期:2022-09-27 出版日期:2023-04-18 发布日期:2023-04-28
  • 通讯作者: 李旭,男,1980年生,博士,教授,主要从事特殊土力学、计算岩土力学、机器学习在岩土工程应用等方面的研究。E-mail: xuli@bjtu.edu.cn E-mail:yuxinzhao@bjtu.edu.cn
  • 作者简介:赵煜鑫,男,1995年生,博士研究生,主要从事非饱和土力学方面的研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金(No.51979002,No.52025094);河南省交通运输厅科技项目(No.2020J-2-1)

An improved shear strength model of unsaturated soils over a wide suction range

ZHAO Yu-xin1, LI Xu1, LIN Sen1, 2, WANG Xiao-meng1, 3   

  1. 1. Key Laboratory of Urban Underground Engineering of Ministry of Education, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China; 2. Norinco International Cooperation Ltd., Beijing 100040, China; 3. China Fortune Land Development Co., Ltd., Xuchang, Henan 461000, China
  • Received:2022-06-27 Accepted:2022-09-27 Online:2023-04-18 Published:2023-04-28
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51979002, 52025094) and the Henan Provincial Transportation Technology Plan Project (2020J-2-1).

摘要: 不同类型的非饱和土在自然界中广泛存在。由于不同类型土的颗粒级配和矿物组成成分的不同,其强度特性存在较大的差异。为了建立一种适用于不同类型非饱和土的强度预测统一模型,本研究系统地分析了土体类型对非饱和土强度演化趋势的影响,在综合考虑两种常用模型优越性的基础上,提出了一种改进的非饱和土抗剪强度模型,同时,利用现有常用的强度模型,对不同类型土在广吸力范围内的强度特性进行了预测,并对拟合结果进行了对比分析。研究结果表明:(1)在广吸力范围内,不同类型土的强度演化规律可分为两类,山峰型和增长稳定型;(2)改进模型可以较为准确地预测不同类型土在广吸力范围内的强度特性;(3)明确了改进模型中各参数的物理意义,并初步给出了改进模型在应用于不同类型土时各参数取值的建议范围。

关键词: 非饱和土, 广吸力, 改进强度模型, 抗剪强度

Abstract: Different types of unsaturated soils are widespread in nature. Due to the differences in grain size and mineral composition, the shear strength characteristics of the unsaturated soils are significantly different over a wide suction range. In order to establish a unified model for predicting the shear strength of different soil types over a wide suction range, a systematic investigation was carried out to examine the effect of soil type on the shear strength of unsaturated soils. An improved shear strength model is proposed based on the advantages of two traditional equations. The proposed model is verified by comparing the published experimental data and the predicted results of the proposed and the existing equations. The conclusions are as follows: (1) the shear strength for different types of soils over a wide suction range can be roughly classified into two types: peak type and steady growth type; (2) the proposed model demonstrates good agreement between the predicted and measured shear strength results over a wide suction range; (3) the physical meaning and the recommended values of the model parameters for different soil types are given.

Key words: unsaturated soil, wide suction range, improved strength model, shear strength

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[1] 周恩全, 姚缘, 崔磊, 王龙. 非饱和橡胶粉土抗剪强度特性研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(7): 1949-1958.
[2] 范雷, 余美万, 邬爱清, 向前. 层间错动带水力耦合抗剪强度特性演化规律研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(7): 1959-1970.
[3] 张常光, 关港辉, 李海祥, 范家燊, 石晶, . 水位变化下含裂缝非饱和土挡墙的地震主动土压力研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(6): 1575-1584.
[4] 张延杰, 何萌, 宋萌, 曹立, 赵海涛, 李梅. 富水砂卵石地层力学特性研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(6): 1739-1747.
[5] 李宏儒, 梁恒楠, . 不同胶结剂人工结构性黄土的力学特性差异研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(5): 1416-1424.
[6] 陈曦. 基于方向性粗糙度参数的节理峰值抗剪 强度理论模型[J]. 岩土力学, 2023, 44(4): 1075-1088.
[7] 舒进辉, 马强, 常立君, . 非饱和土地基中复合多层波阻板对S波的隔离效应[J]. 岩土力学, 2023, 44(1): 217-231.
[8] 陈勇, 苏剑, 曹玲, 王力, 王世梅, . 基于数据挖掘的土−水特征曲线演化规律研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 23-34.
[9] 肖涵, 董超强, 章荣军, 陆展, 郑俊杰. 生石灰对理化复合法处理淤泥浆效率的影响研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 214-222.
[10] 刘宽, 叶万军, 高海军, 董琪, . 酸碱污染黄土抗剪强度演化规律及微观机制[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 1-12.
[11] 汤华, 严松, 杨兴洪, 吴振君, . 差异含水率下全风化混合花岗岩抗剪强度 与微观结构试验研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 55-66.
[12] 秦爱芳, 孟红苹, 江良华. 电渗−堆载作用下非饱和土轴对称固结特性分析[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 97-106.
[13] 曾立峰, 邵龙潭, 郭晓霞, . 土中有效应力概念的起源与发展[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 127-144.
[14] 李丽华, 方亚男, 肖衡林, 李文涛, 曹毓, 徐可, . 赤泥复合物固化/稳定化镉污染土特性研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 193-202.
[15] 汪磊, 张立婷, 沈思东, 徐永福, 夏小和. 分段循环荷载作用下非饱和土轴对称固结特性研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 203-212.
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[1] 肖衡林,余天庆. 山区挡土墙土压力的现场试验研究[J]. , 2009, 30(12): 3771 -3775 .
[2] 江洎洧,项 伟,唐辉明,曾 斌,黄 玲. 极限蓄水位下洞坪水库大沟湾滑坡稳定性预测[J]. , 2010, 31(3): 805 -810 .
[3] 卢 正,姚海林,刘干斌,骆行文. 简谐线源荷载作用下热流固耦合地基的动力响应[J]. , 2010, 31(7): 2309 -2316 .
[4] 赵明华,孙建兵,张永杰. 基于Winkler模型的双向增强体复合地基沉降计算[J]. , 2010, 31(11): 3459 -3463 .
[5] 杨玉贵,赖远明,李双洋,董元宏. 冻结粉土三轴压缩变形破坏与能量特征分析[J]. , 2010, 31(11): 3505 -3510 .
[6] 崔皓东,张家发,张 伟,王金龙. 南水北调中线典型承压水地层渠段渗流场数值分析[J]. , 2010, 31(S2): 447 -451 .
[7] 付 伟,汪 稔,胡明鉴,向焱红. 不同温度下冻土单轴抗压强度与电阻率关系研究[J]. , 2009, 30(1): 73 -78 .
[8] 孙富学,蔡晓鸿,朱云辉. 基于初参数法的多心圆拱隧道衬砌结构内力与变位求解[J]. , 2009, 30(4): 1127 -1130 .
[9] 李守巨,刘迎曦,于 贺. 多孔材料等效导热系数与分形维数关系的数值模拟研究[J]. , 2009, 30(5): 1465 -1470 .
[10] 胡 昕,洪宝宁,杜 强,孟云梅. 含水率对煤系土抗剪强度的影响[J]. , 2009, 30(8): 2291 -2294 .