吸力控制下非饱和土的动力特性①

薛 龙

(同济大学地下建筑与工程系，上海 200092)

0 引言

一般而言，地下水位以上的浅层土均处于非饱和状态，其性质与饱和土差异较大.在基坑工程中，地基非饱和土的基质吸力所产生的抗剪强度对于基坑的稳定有很大的贡献;同样，许多天然边坡的失稳常常是由于降雨使土体的基质吸力下降所造成的.在地震、风浪、交通、打桩、机器基础等振动荷载的作用下，土的强度和变形特性都会受到较大影响，与静荷载作用下的性质差异较大.随着高速公路、铁路、地下隧道的飞速发展，使得非饱和土动力特性的研究具有非常重要的工程意义.

上世纪六十年代开始，国内外学者开始了对非饱和土动力特性的研究工作.1966年，Hardin和Black[1]通过共振柱试验得出饱和土的动剪切模量与等效有效应力有关.1974年，Anderson和Richart[2]提出了饱和粘土的剪切模量与试样温度的关系.1979 年，Roesler[3]通过剪切波速的方法得出了动剪切模量与孔隙水压力和气压力有关.1984年，吴世明等人[4]给出了剪切模量与饱和度的关系曲线，提出了最优饱和度的概念，即在土样的饱和度达到5%～20%之间的某一值时，土的动剪切模量出现最大值.同时，他有给出了土颗粒的有效粒径和最大动剪模量比的线性关系.1993年，钱学德[5]提出了非饱和土的动剪切模量和饱和度，围压，孔隙比，颗粒形状和粒径的关系曲线.他指出，孔隙压力在很大程度上提高了非饱和土的动剪模量，并且，最大动剪模量与土样的孔隙比存在一定的……