等吸力三轴试验中非饱和原状黄土强度、排水和变形特性研究.doc

等吸力三轴试验中非饱和原状黄土强度、排水和变形特性研究本文依据非饱和土力学相关理论知识,以GDS非饱和三轴仪和AutoPoreIV9500型压汞仪为主要试验工具,通过饱和原状黄土常规三轴试验和非饱和原状黄土等吸力三轴试验研究了吸力和净围压对杨凌区原状Q₃黄土的强度、变形及固结剪切过程中水量变化的影响。本文所包含的主要研究成果如下:（1）对饱和原状黄土进行等向固结试验和常规三轴排水剪切试验;对非饱和原状黄土进行等吸力等向固结试验和三轴排水剪切试验。试验结果表明:在吸力相等时,原状土样的固结剪切体积变形量随着净围压的增大而增大;在净围压相等时,原状土样固结剪切体积变形量随着吸力的增大基本呈减小的趋势。在等吸力条件下,试样抗剪强度随净围压的增加而增大,也随固结后孔隙比的减小而增大,饱和土也呈现相同规律（s=0kPa）;相同净围压下,试样抗剪强度随着基质吸力的增加而增大,但随着固结后孔隙比的减小而减小,说明一般情况下,吸力增加对抗剪强度的正作用大于孔隙比减小对抗剪强度的正作用。另外,在p’-q平面内表示出不同吸力黄土试样的CSL线,发现饱和土CSL线逐渐超过低吸力下非饱和土CSL线,原因在于随着p值的增大,相同净围压增量下,饱和土孔隙比减小量会逐渐大于非饱和土。小孔隙比对抗剪强度的贡献逐渐大于非饱和土吸力对抗剪强度的贡献。（2）整理分析不同吸力下黄土的固结剪切水量变化数据,并用HUANG等、胡冉等和方祥位等提出的土水特征曲线模型分析了剪切过程中排水规律,试验结果表明:应用固结稳定的数据拟合出HUANG等和胡冉等提出的模型参数,并预测了剪切过程中的排水量,发现剪切速率对排水量有影响,这两种模型适用于剪切速率慢,排水充分的情况,而方祥位等提出的模型对不同剪切速率会拟合出不同的参数。（3）利用孙德安提出的修正Barcelona模型对等向固结过程中土样的变形量进行了预测。对经历不同应力路径试验后的黄土试样进行压汞试验（MIP）,得出试样孔隙分布特征,并建立一种基于孔隙分布变化的黄土变形计算方法。研究结果表明:孙德安提出的修正Barcelona模型能较好的预测不同应力状态下的试样体积变形量;基于此建立了一种以Barcelona硬化参数p_0yi为应力状态变量、以粒间中孔隙孔隙比为应变状态变量的黄土变形计算方法。