真三軸條件下原狀黃土的強(qiáng)度與含水率的關(guān)系

方瑾瑾， 邵生俊， 馮以鑫

(1.西安理工大學(xué) 巖土工程研究所，陜西 西安 710048； 2.河南理工大學(xué) 土木工程學(xué)院，河南 焦作 454000)

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真三軸條件下原狀黃土的強(qiáng)度與含水率的關(guān)系

方瑾瑾1， 邵生俊1， 馮以鑫2

(1.西安理工大學(xué) 巖土工程研究所，陜西 西安 710048； 2.河南理工大學(xué) 土木工程學(xué)院，河南 焦作 454000)

在實(shí)際工程中，吸力的量測(cè)比較困難，而含水率容易確定，研究原狀黃土的強(qiáng)度與含水率的關(guān)系，具有非常重要的理論價(jià)值。模擬土體的復(fù)雜受力狀態(tài)，利用真三軸儀對(duì)不同含水率的非飽和原狀黃土進(jìn)行了常含水率的等向固結(jié)和不同中主應(yīng)力參數(shù)b值的剪切試驗(yàn)，研究了非飽和原狀黃土抗剪強(qiáng)度隨含水率的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明：土體的抗剪強(qiáng)度隨著含水率的增大而減小，隨著凈圍壓和b值的增大而增大；土體的黏聚力隨著含水率的增大而線性降低，而內(nèi)摩擦角受含水率的影響不大；內(nèi)摩擦角隨著b值的增大而減小，而黏聚力隨著b值的增大而增大；并建立了不同b值條件下黏聚力與含水率的函數(shù)表達(dá)式。

真三軸儀； 抗剪強(qiáng)度； 黏聚力； 內(nèi)摩擦角

工程實(shí)踐證明，非飽和土的強(qiáng)度較飽和土更為復(fù)雜，其強(qiáng)度變化不僅與結(jié)構(gòu)、吸力等因素的變化密切相關(guān)，而且還與非飽和土所處的狀態(tài)、外部壓力及環(huán)境有關(guān)。如何認(rèn)識(shí)非飽和黃土的強(qiáng)度特性，是工程界和學(xué)術(shù)界所關(guān)心的難題。大多數(shù)強(qiáng)度公式，如Bishop有效應(yīng)力強(qiáng)度公式[1]和Fredlund[2]的雙應(yīng)力變量強(qiáng)度公式，都含有吸力項(xiàng)，反映吸力對(duì)非飽和土強(qiáng)度的貢獻(xiàn)。但是，由于非飽和黃土本身固有的復(fù)雜性，其吸力的量測(cè)非常困難，室內(nèi)試驗(yàn)不僅耗時(shí)，而且代價(jià)很高，而一般施工單位也不具備現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試吸力的條件。正是因?yàn)槲α繙y(cè)的困難，將吸力作為變量的非飽和土強(qiáng)度公式未得到廣泛的應(yīng)用。

針對(duì)這一現(xiàn)實(shí)問(wèn)題，許多學(xué)者避開(kāi)吸力的量測(cè)，研究了非飽和土抗剪強(qiáng)度隨含水量的變化關(guān)系，得到了很多有價(jià)值的結(jié)論。黃琨等[3]對(duì)原狀土和重塑土進(jìn)行直剪試驗(yàn)，研究了非飽和土抗剪強(qiáng)度隨其含水率的變化規(guī)律。凌華等[4]利用改進(jìn)的應(yīng)力控制式普通三軸儀進(jìn)行非飽和土強(qiáng)度試驗(yàn)，建立了引入含水量的非飽和土總應(yīng)力強(qiáng)度公式?？娏植萚5]通過(guò)直剪試驗(yàn)研究了膨脹土的強(qiáng)度與含水量的關(guān)系。然而，實(shí)際巖土工程中，土所受到的三個(gè)主應(yīng)力的大小往往是不同的，以上的研究成果多數(shù)沒(méi)有考慮中主應(yīng)力對(duì)土體變形和強(qiáng)度的影響，不能真實(shí)地反映土體的復(fù)雜受力狀態(tài)。因此，本文在不改變土體本身物理性質(zhì)的前提下，在改進(jìn)的真三軸儀上進(jìn)行非飽和黃土的強(qiáng)度試驗(yàn)，研究非飽和黃土的強(qiáng)度隨含水率的變化規(guī)律。

1　研究方法

1.1 試樣制備

本次試驗(yàn)用土取自西安市月登閣附近的Q3原狀黃土，土樣呈黃褐色，均取自地表以下8 m處的土層中。選取干密度誤差小于0.01 g/cm3的土樣，切削成7 cm×7 cm×14 cm的長(zhǎng)方體試樣，其物理性質(zhì)指標(biāo)如表1所示。

表1　土的物理性質(zhì)指標(biāo)

為了研究真三軸條件下非飽和原狀黃土的強(qiáng)度隨含水率的變化關(guān)系，整個(gè)試驗(yàn)過(guò)程中含水率保持不變，即本次試驗(yàn)為常含水率試驗(yàn)。對(duì)天然含水率的試樣，通過(guò)增濕或減濕分別制備成含水率為12.8%(飽和度Sr=34.32%)、16.1%(Sr=43.16%)、17.8%(Sr=47.72%)、20.3%(Sr=54.42%)、36.2%(飽和含水率)的5種試樣。對(duì)低于天然含水率的試樣，采用自然風(fēng)干的方法，對(duì)高于天然含水率的試樣，采用噴霧灑水的方法。達(dá)到配制所需含水率后，為了保證水分?jǐn)U散均勻以及含水率保持不變，將試樣密閉放置在保濕缸中96 h以上。飽和樣采用抽氣飽和的方法制備，最終飽和度均達(dá)到95%以上。

1.2 試驗(yàn)儀器和試驗(yàn)方案

試驗(yàn)儀器采用由西安理工大學(xué)水利水電學(xué)院巖土工程研究所邵生俊教授負(fù)責(zé)研制的真三軸儀。與常規(guī)三軸儀相比，該儀器最大的優(yōu)點(diǎn)是能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)3個(gè)軸向分別施加大小不同的主應(yīng)力，且3個(gè)軸向分別產(chǎn)生應(yīng)變，既能夠真實(shí)地模擬土體的主應(yīng)力狀態(tài)，又可以在不同的應(yīng)力路徑下測(cè)試土體的力學(xué)特性。具體儀器結(jié)構(gòu)及功能詳見(jiàn)文獻(xiàn)[6]。

西安理工大學(xué)真三軸儀具有一室四腔、豎向剛性加載和側(cè)向液壓囊柔性加載的特點(diǎn)，由主機(jī)、伺服步進(jìn)電機(jī)液壓加載系統(tǒng)和計(jì)算機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)三部分組成。主機(jī)的壓力室呈長(zhǎng)方體(70 mm×70 mm×140 mm)，試樣置于壓力室中央，底部和頂蓋均為剛性。壓力室的側(cè)面分別對(duì)應(yīng)兩組梯形側(cè)壓腔，用于放置柔性液壓囊給試樣側(cè)向加壓，且與液壓/體變控制器連接。在壓力室的豎向采用剛性板施加大主應(yīng)力σ1，在水平面內(nèi)的兩個(gè)側(cè)向分別采用兩對(duì)柔性液壓囊施加中主應(yīng)力σ2和小主應(yīng)力σ3(即凈圍壓)。并在壓力室四個(gè)棱角處和側(cè)壓腔之間設(shè)置能夠徑向彈性伸縮、水平向彈性轉(zhuǎn)動(dòng)的隔板，以使液壓囊能夠有效的適應(yīng)試樣的變形，在試驗(yàn)過(guò)程中可以分別獨(dú)立地給試樣施加荷載，達(dá)到互不干擾的目的。

對(duì)飽和試樣，進(jìn)行固結(jié)排水真三軸試驗(yàn)；對(duì)非飽和試樣，進(jìn)行常含水率真三軸試驗(yàn)?？刂乒探Y(jié)凈圍壓分別為50 kPa、100 kPa、200 kPa和300 kPa，試驗(yàn)過(guò)程如圖1所示。

圖1　試驗(yàn)過(guò)程Fig.1　Experiment process

通過(guò)查閱大量文獻(xiàn)資料，并結(jié)合之前多次試驗(yàn)摸索，發(fā)現(xiàn)20 h、24 h和30 h吸力變化量均小于0.5 kPa/h，故認(rèn)為20 h以后吸力已經(jīng)達(dá)到穩(wěn)定。因此，本試驗(yàn)設(shè)定非飽和土24 h固結(jié)完成，吸力達(dá)到穩(wěn)定。固結(jié)完成且吸力達(dá)到穩(wěn)定后(吸力變化量小于0.5 kPa/h)，進(jìn)入剪切階段，設(shè)定中主應(yīng)力比值分別為0、0.25、0.5、0.75、1。為了保證非飽和土孔隙壓力的均勻消散，剪切速率應(yīng)非常緩慢，設(shè)定為0.005 mm/min。試驗(yàn)采用應(yīng)變控制，設(shè)定試驗(yàn)結(jié)束條件為軸向應(yīng)變達(dá)到12%，吸力穩(wěn)定后，試驗(yàn)結(jié)束。剪切過(guò)程符合非飽和土水相、氣相運(yùn)動(dòng)緩慢而且突變小的試驗(yàn)要求，具有合理性。

試樣變形誤差的控制：由于液壓囊與加載器連通管路中存在氣泡，隨著加載壓力增大，加載系統(tǒng)會(huì)產(chǎn)生自身壓縮變形，因此，采用長(zhǎng)方體鋼樣標(biāo)定中主應(yīng)力方向變形ε2和小主應(yīng)力方向變形ε3，并從試驗(yàn)數(shù)據(jù)中減去該變形，以此來(lái)修正儀器加載系統(tǒng)自身引起的體變誤差。

2　試驗(yàn)結(jié)果及分析

為后文敘述方便，將本文所用中主應(yīng)力參數(shù)b值的基本公式描述如下：

(1)

式中，σ1為大主應(yīng)力，σ2為中主應(yīng)力，σ3為小主應(yīng)力。

對(duì)含水率為12.8%，16.1%，17.8%，20.3%，36.2%共計(jì)100個(gè)試樣，進(jìn)行真三軸剪切試驗(yàn)，其剪切試驗(yàn)方案如表2所示。

表2　真三軸剪切試驗(yàn)方案

2.1不同中主應(yīng)力參數(shù)b值條件下非飽和原狀黃土廣義剪應(yīng)力與廣義剪應(yīng)變關(guān)系

圖2為不同含水率的非飽和原狀黃土在凈圍壓一定時(shí)，不同b值條件下的廣義剪應(yīng)力q與廣義剪應(yīng)變?chǔ)舠的關(guān)系曲線(由于篇幅有限，故只列出了w=20.3%和w=12.8%的試樣的q-εs關(guān)系曲線)。

1) 由(a)可知，含水率和凈圍壓一定時(shí)，隨著b值的增大，q-εs關(guān)系曲線呈上升趨勢(shì)，即同一廣義剪應(yīng)變條件下，土體的抗剪強(qiáng)度隨著b值的增大而增大；比較(a)和(b)可以看出，含水率和b值一定時(shí)，隨著凈圍壓的增大，土體抗剪強(qiáng)度增大。由此表明含水率一定時(shí)，土體的抗剪強(qiáng)度隨著凈圍壓和b值的增大而增大。

2) 由(a)、(b)、(e)、(f)可知，當(dāng)凈圍壓較小(σ3≤100 kPa)且廣義剪應(yīng)變?chǔ)舠較小時(shí)，b=0時(shí)的q-εs關(guān)系曲線皆與其它b值條件下的曲線有交叉，且初始段坡度最陡，這是由于凈圍壓較小(σ3≤100 kPa)且b=0時(shí)，剪切開(kāi)始階段非飽和土的體變變化非常緩慢。

3) 比較(a)與(e)、(b)與(f)、(c)與(g)、(d)與(h)可知，凈圍壓相同時(shí)，土體的抗剪強(qiáng)度隨著含水率的減小而增大。這是由于含水率越小，土顆粒之間的膠結(jié)作用越強(qiáng)，非飽和土中水、氣之間的收縮膜搭接在土骨架上的加固作用越大，使得土體的強(qiáng)度相應(yīng)提高。

4) 不同試驗(yàn)條件下，q-εs關(guān)系曲線皆呈現(xiàn)硬化型。含水率和凈圍壓一定時(shí)，硬化程度皆隨著b值的增大而增大；含水率和凈圍壓不同時(shí)，硬化程度隨著凈圍壓和含水率的增大而增大。這是由于等向固結(jié)后，非飽和原狀黃土的結(jié)構(gòu)性隨著凈圍壓和含水率的增大而減小所致，凈圍壓越大，土體內(nèi)部土顆粒之間的排列方式變化越大，土顆粒之間的聯(lián)結(jié)強(qiáng)度越低，固結(jié)后黃土結(jié)構(gòu)性破壞越大，且含水率越大，土體的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性越差。因此，隨著凈圍壓和含水率的增大，土體的結(jié)構(gòu)性變?nèi)酰瑢?duì)于弱結(jié)構(gòu)性的黃土，表現(xiàn)出應(yīng)變硬化特征[7-11]。

在凈圍壓σ3=50 kPa作用下，飽和土(w=36.2%)和含水率w=20.3%的原狀黃土在5個(gè)不同b值條件下的q-εs關(guān)系曲線如圖3所示。由圖3可以看出，凈圍壓相同時(shí)，含水率w=20.3%的原狀黃土的抗剪強(qiáng)度明顯高于飽和土，表明非飽和土的強(qiáng)度大于飽和土的強(qiáng)度。q-εs關(guān)系曲線皆隨著b值的增大呈上升趨勢(shì)，表明飽和土和非飽和土的強(qiáng)度皆隨著b值的增大而增大。

圖2　不同b值條件下q-εs關(guān)系曲線Fig.2　q-εs relationship curves with different intermediate principal stress ratios of b

圖3　q-εs關(guān)系曲線Fig.3　q-εs relationship curves

2.2非飽和黃土的強(qiáng)度變化特性

本文試驗(yàn)中Q3黃土的應(yīng)力-應(yīng)變關(guān)系曲線呈塑性破壞，取廣義剪應(yīng)變?chǔ)舠=12%時(shí)的應(yīng)力為破壞應(yīng)力。b值一定時(shí)，不同含水率的試樣在不同的凈圍壓作用下剪切得到的p-q平面(子午平面)內(nèi)的臨界狀態(tài)線如圖4所示(由于篇幅有限，故只列出了b=0和b=0.25的強(qiáng)度包線)。從圖4中可以看出：①b值一定時(shí)，在p-q平面內(nèi)，不同含水率試樣的臨界狀態(tài)線皆近似呈線性平行狀態(tài)，且臨界狀態(tài)線隨著含水率的增大呈平行向左下方移動(dòng)的趨勢(shì)，表明土體的抗剪強(qiáng)度和凈平均應(yīng)力皆隨著含水率的增大而降低；②隨著b值的增大，不同含水率試樣的強(qiáng)度和凈平均應(yīng)力均相應(yīng)增大，表明中主應(yīng)力對(duì)土體的強(qiáng)度有一定的影響；③不同含水率試樣的臨界狀態(tài)線與飽和土的臨界狀態(tài)線平行，表明不同含水率的非飽和黃土的內(nèi)摩擦角與飽和黃土的有效內(nèi)摩擦角相等，這與文獻(xiàn)[7,8]的研究結(jié)果相一致。

圖4　相同b值條件下p-q平面內(nèi)的臨界狀態(tài)線Fig.4　Critical state lines on p-q plane with the same intermediate principal stress ratio of b

由圖4可知，含水率相同的一組試驗(yàn)點(diǎn)近似位于一條直線上，故有表達(dá)式：

qf=ξ+pftanω

(2)

式中，qf為土體破壞時(shí)的剪應(yīng)力，pf為土體破壞時(shí)的球應(yīng)力，ξ和tanω分別是臨界狀態(tài)線的截距和斜率，用最小二乘法確定。

土體的內(nèi)摩擦角φ和土體的黏聚力c可分別表述為：

(3)

(4)

由式(2)、(3)、(4)所確定的土體強(qiáng)度參數(shù)值如表3所示。

不同b值條件下，非飽和黃土的黏聚力c與含水率w的關(guān)系曲線，如圖5所示。

由圖5可以看出，b值一定時(shí)，非飽和土的黏聚力隨著含水率的增大而降低。不同b值條件下的c-w關(guān)系曲線皆呈線性關(guān)系,其函數(shù)表達(dá)式為：

c=nw+d

(5)

式中，n、d均為土性參數(shù)。

b取0，0.25，0.5，0.75，1時(shí)，所對(duì)應(yīng)的土性參數(shù)如表4所示。從表4中可以看出，土性參數(shù)n隨著b值的增大而減小，d隨著b值的增大而增大。

表3　非飽和原狀黃土的強(qiáng)度參數(shù)

圖5　c-w關(guān)系曲線Fig.5　c-w relationship curves

bnd0-3.316896.150.25-3.6145113.120.5-3.9531129.150.75-4.0222140.661-4.1982152.52

圖6為含水率ω一定時(shí)，黏聚力c隨b值的變化關(guān)系曲線。從圖6可以看出，隨著b值的增大，c-b關(guān)系曲線皆呈線性增大趨勢(shì)，表明含水率一定時(shí)，黏聚力隨著b值的增大而增大。其函數(shù)表達(dá)式為：

c=kb+m

(6)

式中，k、m均為土性參數(shù)。

圖6　c-b關(guān)系曲線Fig.6　c-b relationship curves

含水率w取12.8%、16.1%、17.8%、20.3%時(shí)，所對(duì)應(yīng)的土性參數(shù)如表5所示。從表5中可以看出，土性參數(shù)k和m均隨著含水率的增大而減小。根據(jù)式(5)和式(6)就可以近似求得不同b值條件下不同含水率土體的黏聚力，方便實(shí)用。

表5　土性參數(shù)

圖7為不同b值條件下的內(nèi)摩擦角φ與含水率w的關(guān)系曲線。

圖7　φ-w關(guān)系曲線Fig.7　φ-w relationship curves

從表3和圖7可以看出，b值一定時(shí)，不同含水率試樣的內(nèi)摩擦角差別很小，表明土體的內(nèi)摩擦角受含水率的影響不大，這與文獻(xiàn)[3,11～16]的研究結(jié)果相一致。隨著b值的增大，φ-w關(guān)系曲線呈下降趨勢(shì)，表明含水率一定時(shí)，內(nèi)摩擦角隨著b值的增大而減小。這是由于b值越大，土體的凈平均應(yīng)力越大，土體的壓硬性使得土體的結(jié)構(gòu)發(fā)生改變，土顆粒發(fā)生重新排列，導(dǎo)致土顆粒之間的摩擦力減小。

3　結(jié)　論

1) 含水率一定時(shí)，土體的抗剪強(qiáng)度隨著凈圍壓和b值的增大而增大；凈圍壓和b值一定時(shí)，土體的抗剪強(qiáng)度隨著含水率的減小而增大。

2) 非飽和土的強(qiáng)度比飽和土的強(qiáng)度大；非飽和黃土的內(nèi)摩擦角與飽和黃土的有效內(nèi)摩擦角相等。

3)b值一定時(shí)，非飽和土的黏聚力隨著含水率的增大而降低；含水率一定時(shí)，黏聚力隨著b值的增大而增大。

4) 土體的內(nèi)摩擦角受含水率的影響不大；含水率一定時(shí)，內(nèi)摩擦角隨著b值的增大而減小。

[1]BISHOP A W, ALPAN I, BLIGHT G E, et al. Factors controlling the shear-strength of partly saturated cohesive soils[C]//ASCE Conference on Shear of Cohesive Soils. Boulder, CO: University of Colorado, 1960: 503-532.

[2]FREDLUND D G, MORGENSTERN N R, WIDGER R A. The shear strength of unsaturated soils[J]. Canadian Geotechnical Journal, 1978, 15(3): 313-321.

[3]黃琨, 萬(wàn)軍偉, 陳剛，等. 非飽和土的抗剪強(qiáng)度與含水率關(guān)系的試驗(yàn)研究[J].巖土力學(xué), 2012, 33(9)：2600-2604.

HUANG Kun, WAN Junwei, CHEN Gang, et al.Testing study of relationship between water content and shear strength of unsaturated soils[J].Rock and Soil Mechanics, 2012, 33(9)：2600-2604.

[4]凌華, 殷宗澤. 非飽和土強(qiáng)度隨含水量的變化[J]. 巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2007, 26(7):1499-1503.

LING Hua, YIN Zongze. Variation of unsaturated soil strength with water contents[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2007,26(7):1499-1503.

[5]繆林昌, 仲曉晨, 殷宗澤. 膨脹土的強(qiáng)度與含水率的關(guān)系[J].巖土力學(xué), 1999, 20(2): 71-75.

MIAO Linchang, ZHONG Xiaochen, YIN Zongze. The relationship between strength and water content of expansive soil[J].Rock and Soil Mechanics, 1999, 20(2): 71-75.

[6]邵生俊，羅愛(ài)忠，鄧國(guó)華.一種新型真三軸儀的研制與開(kāi)發(fā)[J]. 巖土工程學(xué)報(bào), 2009, 31(8): 1172-1179.

SHAO Shengjun, LUO Aizhong, DENG Guohua. Development of a new true tri-axial apparatus[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2009，31(8): 1172-1179.

[7]謝定義, 齊吉琳. 土結(jié)構(gòu)性及其定量化參數(shù)研究的新途徑[J]. 巖土工程學(xué)報(bào), 1999, 21(6)：1-6.

XIE Dingyi, QI Jilin. Soil structure characteristics and new approach in research on its quantitative parameter[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 1999, 21(6)：1-6.

[8]謝定義, 齊吉琳, 朱元林. 土的結(jié)構(gòu)性參數(shù)及其與變形-強(qiáng)度的關(guān)系[J]. 水利學(xué)報(bào), 1999, (10): 1-6.

XIE Dingyi, QI Jilin, ZHU Yuanlin. Soil structure parameter and its relations to deformation and strength[J]. Journal of Hydraulic Engineering, 1999, (10): 1-6.

[9]邵生俊, 周飛飛, 龍吉勇. 原狀黃土結(jié)構(gòu)性及其定量化參數(shù)研究[J]. 巖土工程學(xué)報(bào), 2004, 26(4):531-536.

SHAO Shengjun, ZHOU Feifei, LONG Jiyong. Structural properties of loess and its quantitative parameter[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2004, 26(4):531-536.

[10]邵生俊, 王麗琴, 陶虎, 等. 黃土的構(gòu)度及其與粒度、密度、濕度之間的關(guān)系[J]. 巖土工程學(xué)報(bào), 2014, 36(8): 1387-1393.

SHAO Shengjun, WANG Liqin, TAO Hu, et al. Structural index of loess and its relation with granularity, density and humidity[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2014, 36(8): 1387-1393.

[11]黨進(jìn)謙, 李靖. 非飽和黃土的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與抗剪強(qiáng)度[J]. 水利學(xué)報(bào), 2001, 7(7): 79-84.

DANG Jinqian, LI Jing. Structure strength and shear strength of unsaturated loess[J]. Journal of Hydraulic Engineering, 2001, 7(7): 79-84.

[12]李永樂(lè), 張紅芬, 佘小光, 等. 原狀非飽和黃土的三軸試驗(yàn)研究[J]. 巖土力學(xué), 2008, 29(10): 2859-2863.

LI Yongle, ZHANG Hongfen, SHE Xiaoguang, et al. Experimental study of triaxial test of undisturbed unsaturated loess[J]. Rock and Soil Mechanics, 2008,29(10): 2859-2863.

[13]方祥位, 陳正漢, 申春妮，等. 原狀Q2黃土三軸剪切特性[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào), 2008, 27(2)：383-389.

FANG Xiangwei, CHEN Zhenghan, SHEN Chunni，et al. Triaxial shear properties of undisturbed loess Q2[J]. Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering, 2008, 27(2)：383-389.

[14]扈勝霞,周云東，陳正漢.非飽和原狀黃土強(qiáng)度特性的試驗(yàn)研究[J].巖土力學(xué),2005,26(4):660-664.

HU Shengxia, ZHOU Yundong, CHEN Zhenghan. Test study on strength character of unsaturated and undisturbed loess[J].Rock and Soil Mechanics,2005，26(4):660-664.

[15]陳存禮, 張登飛, 董玉柱. 常含水率三軸條件下非飽和原狀黃土的吸力和力學(xué)特性[J].巖土工程學(xué)報(bào), 2014, 36(7): 1195-1202.

CHEN Cunli, ZHANG Dengfei，DONG Yuzhu. Suction and mechanical behaviours of unsaturated intact loess from constant water content triaxial tests[J]. Chinese Journal of Geotechnical Engineering, 2014, 36(7): 1195-1202.

[16]駱亞生, 謝定義, 陳存禮. 黃土不同濕度狀態(tài)下破壞動(dòng)強(qiáng)度的試驗(yàn)分析[J].西安理工大學(xué)學(xué)報(bào), 2001, 17(4):403-407.

LUO Yasheng, XIE Dingyi, CHEN Cunli. Testanalysis of dynamic failure strength of loess under different moisture conditions[J].Journal of Xi’an University of Techonloty, 2001, 17(4):403-407.

(責(zé)任編輯周蓓)

Relationship between strength and water content of unsaturated intact loess based on true tri-axial tests

FANG Jinjin1, SHAO Shengjun1, FENG Yixin2

( 1.Institute of Geotechnical Engineering, Xi’an University of Technology, Xi’an 710048, China; 2.School of Civil Engineering, Henan Polytechnic University, Jiaozuo 454000, China)

The suction is difficult measure but the moisture content is easy to determine in practical engineering. The study of the relationship between strength and water content of unsaturated intact loess is of important theoretical value in simulating the complex stress state of soil, with a series of isotropic consolidation and shear tests with different intermediate principal stress ratiobunder constant water content performed on intact loess with various water contents by using unsaturated soil true tri-axial apparatus. The relationship between the strength and the water content is studied. Results show that the shear strength of soil decreases with the increase of water content, and increases with the net confining pressure and the ratiob; the cohesion of unsaturated undisturbed loess has a linear decrease with the increase of water content, but the internal friction angle has little change with the change of water content; the internal friction angle decreasing with the increase of ratiobwhile the cohesion increases with the ratiob; the function expression between the cohesion and the friction angle under different ratiobis established.

true tri-axial apparatus; the shear strength; the cohesion; the internal friction angle

10.19322/j.cnki.issn.1006-4710.2016.03.011

2015-12-07

國(guó)家自然科學(xué)基金資助項(xiàng)目(41272320)

方瑾瑾，女，博士生，研究方向?yàn)榉秋柡屯亮W(xué)與黃土力學(xué)。E-mail：286137393@qq.com

邵生俊，男，教授，博導(dǎo)，博士，研究方向?yàn)橥羷?dòng)力學(xué)與黃土力學(xué)。E-mail：sjshao@xaut.edu.cn

TU411

A

1006-4710(2016)03-0314-07