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非饱和土的强度特性一直是土力学研究的热点问题。黄土既具有非饱和性,又具有结构性,因此研究黄土的强度特性时不仅要考虑吸力对抗剪强度的贡献(吸附强度)还要考虑结构强度。
本文首先通过非饱和土固结仪,测试确定了西安曲江和白鹿原两种Q3黄土含水量与基质吸力的关系,然后针对两种黄土分别进行了6组不同含水量(6个控制吸力)下的原状土和重塑土的直剪试验。分析了Fredlund抗剪强度公式中基质吸力对抗剪强度的影响系数tanφb和Bishop抗剪强度公式中基质吸力参数x。结果表明,抗剪强度指标c随基质吸力的增大而增大,φ不随基质吸力而变化;φb和x随基质吸力的增大呈减小状态;原状土的φb和x都比重塑土的大些。同时,还进行了常规三轴无侧限抗压强度试验,求出了与直剪试验对应的6组不同含水量下的黄土的构度指标,进而得到了构度随含水量(基质吸力)的变化规律。探讨了非饱和黄土构度与抗剪强度指标c和φ以及基质吸力参数φb和x之间的关系。抗剪强度指标c随构度的增大而增大,φ随构度的变化基本保持不变;粘聚力的差值(在同一含水量下,原状土与重塑土的粘聚力之差值)随构度的增大而增大;φb和x随构度增大呈单调减小状态;原状土与重塑土的φb之比值和x之比值几乎不受构度的影响,主要反映了两种黄土土骨架的空间排列效应。通过两种黄土不同含水量下的(γ/τ)~γ关系曲线,分析了与初始剪切变形和剪切破坏相关的3个参数k、n、Rf的变化规律。