非饱和膨胀土的主动土压力分析.pdf

Vol118No15公路交通科技2001年10月
JOURNALOFHIGHWAYANDTRANSPORTATIONRESEARCHANDDEVELOPMENT

文章编号:1002O0268(2001)05O0008O03
非饱和膨胀土的主动土压力分析

朱志铎,刘松玉
(东南大学岩土工程研究所,江苏南京210096)

摘要:从非饱和土的特性分析入手,论述现有膨胀土挡土墙上主动土压力的计算方法中存在的问题,在此基础上,提
出根据库仑土压力理论,并考虑非饱和膨胀土基质吸力的土压力计算方法,推导相应的主动土压力计算公式,并举例
说明主动土压力与非饱和土含水量的关系及本文方法的合理性。
关键词:主动土压力;非饱和膨胀土;基质吸力;库仑土压力理论
中图分类号:TU443文献标识码:A

AnalysisofActiveEarthPressureofUnsaturatedExpansiveSoil

ZHUZhiOduo,LIUSongOyu
(InstituteofGeotechnicalEngineering,SoutheastUniversityJiangsuNanjing210096,China)

Abstract:Fromthepropertiesofunsaturatedexpansivesoils,thispaperhasfirstdiscussedtheshortcomingsofpresentmethodswhich
areexploredtocalculatetheactiveearthpressureontheretainingwall.ThenacalculationformulaisproposedbasedontheCoulumb
earthpressuretheorytakingintoaccountofthematricsuctionsofunsaturatedsoil.Theexampleshowstherelationshipbetweentheactive
earthpressureandthemoistureofsoilsandthereasonabilityoftheproposedmethod.
Keywords:Activeearthpressure;Unsaturatedexpansivesoil;Matricsuction;Coulumbearthpressuretheory

D1R1Katti[2]分别对砂土、一般粘性土和膨胀土进行了
0前言
土体饱和前后的土压力对比试验,试验结果表明,砂
我国是世界上膨胀土分布面积最广的国家之一,土和一般粘性土饱和前后主动土压力略有增加,但饱
分布区域遍及全国20多个省份,大量的工程建设中和后膨胀土的主动土压力增大很多,达到十几倍。这
会遇到膨胀土问题。膨胀土主要是由强亲水性粘土矿是因为膨胀土含有大量的强亲水性粘土矿物,其抗剪
物———蒙脱石和伊利石组成的、具有膨胀结构以及多强度对含水量的变化特别敏感,含水量对膨胀土的土
裂隙性、强胀缩性和强度衰减性的高塑性粘性土[1]。压力影响甚为显著,在分析土压力时对此应予重视。
膨胀土特殊的物质组成决定了它具有不同于一般粘性
1已有的膨胀土主动土压力计算方法
土的物理力学性质,表现为:①胀缩性一般地区土
的天然含水量多接近于其塑限含水量,在18%～目前关于膨胀土压力的计算方法具有代表性的有
26%之间,含水量增加导致土体体积增大,强度降两种。第一种[3]是在一般粘性土的库仑土压力的基础
低,反之,则体积缩小,强度增加。②高塑性膨胀上加上膨胀土的膨胀力,在计算库仑土压力时,采用
土的塑性指数几乎都大于17,大部分在21以上。③等代内摩擦角方法,而等代内摩擦角的取值与正应力
低渗透性膨胀土的渗透性较小,一般在10-5～有关,由于土体中各点的正应力并不相同,不可能给
10-8m/d之间,膨胀性越强的土,渗透系数越小。出一种固定的换算关系,因此实际的等代内摩擦角只
膨胀土的这些特性决定了膨胀土挡墙上的土压力能凭经验确定[4]。考虑到膨胀力是在没有膨胀变形且
不同于一般粘性土,K1K1Moza、R1K1Katti和土体浸水饱和的条件下通过平衡加压法测定的,而实

收稿日期:2000O11O24
作者简介:朱志铎(1963-),男,江苏兴化人,东南大学副教授1
非饱和膨胀土的主动土压力分析朱志铎等

际的挡土墙可产生一定程度的位移,同时由于墙后土其余符号同前。
体的隆起及土中裂隙遇水闭合等作用,因此要对膨胀在现有的土压力理论中,由于库仑理论的适用面
土的膨胀力作一定程度的折减,折减系数为012～广,可以考虑墙背和填土面倾斜的情况,因此在考虑
016。膨胀力的大小除决定于土体的矿物成分、粒度膨胀土的主动土压力计算公