›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (9): 3103-3112.doi: 10.16285/j.rsm.2016.3004

• 基础理论与实验研究 •    下一篇

非饱和土的承载结构与岩土广义结构性

段晓梦1, 2,曾立峰1, 2   

  1. 1. 大连理工大学 大连工业装备结构分析国家重点实验室,辽宁 大连 116023;2. 大连理工大学 工程力学系,辽宁 大连 116023
  • 收稿日期:2016-12-28 出版日期:2018-09-11 发布日期:2018-10-08
  • 作者简介:段晓梦,男,1986年生,博士研究生,主要从事岩土与黏弹性材料的本构与强度研究
  • 基金资助:

    国家自然科学基金(No. 51479023)

Bearing structure of unsaturated soil and generalized structural properties

DUAN Xiao-meng1, 2, ZENG Li-feng1, 2   

  1. 1. State Key Laboratory of Structural Analysis for Industrial Equipment, Dalian University of Technology, Dalian, Liaoning 116023, China; 2. Department of Engineering Mechanics, Dalian University of Technology, Dalian, Liaoning 116023, China
  • Received:2016-12-28 Online:2018-09-11 Published:2018-10-08
  • Supported by:

    This work was supported by the National Natural Science Foundation (51479023).

摘要: 鉴于非饱和土的复杂性,经典的3相模型过于简单,不利于分析相间相互作用及正确定义土中应力。将非饱和土视为一种特殊结构,并细分为6相,定义了其承载结构——广义土结构,进而分析了饱和土与非饱和土的主要差异:承载结构和孔隙流体均不同。基于承载结构的共性,提出了一套定性描述土体结构特点的指标——广义结构性,其普遍适用于描述不同土的承载结构特点。结合实际现象,分析了各指标的合理性,指出湿陷的本质是广义土结构的弱化。此后,分析了两种代表性相间相互作用,揭示了中性应力的物理意义,并合理定义了吸应力,最终明确了土骨架总应力就是“有效应力”。

关键词: 非饱和土, 结构性, 土骨架, 吸应力, 中性应力, 有效应力

Abstract: Because of the complexity of unsaturated soil, traditional three-phase model for unsaturated soil is oversimplified, which is unfit for interphase analysis and determination of stresses in soil. Considering a special structure in unsaturated soil , in this work, soil water system is divided into six phases and its bearing structure, named generalized soil structure, is defined. Then the differences between saturated and unsaturated soils are concluded: the bearing structures and pore liquids are different. Based on the similarity of bearing structures, a set of variables to depict the structural properties of soils is defined as generalized structural properties to describe the properties of the bearing structures of different soils. The rationality of some variables is analyzed by explaining some practical phenomena, e.g. the essence of collapse phenomenon is the weakening of the bearing structure of soil. Two representative interphase interactions are discussed and the physical significance of neutral stress is revealed, and the suction stress is redefined. Finally, it proves that the total skeleton stress in the grain is the “effective stress” for unsaturated soil.

Key words: unsaturated soil, structural property, soil skeleton, suction stress, neutral stress, effective stress

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