砂土剪胀剪缩特性及其对抗剪强度的影响

许成顺，李艳梅，耿 琳，戴 金

(北京工业大学 城市与工程安全减灾教育部重点实验室,北京 100124)

0引 言

剪胀剪缩是岩土材料区别于其他材料的重要特性[1-2]。邵俊生等[3-5]通过饱和砂土的加卸载三轴试验，揭示了饱和砂土的初剪缩、剪胀、次剪缩和反向剪缩等物态变化特性,论证了其与不排水条件下饱和砂土孔压变化和排水条件下剪缩剪胀体应变变化具有的内在联系；冷艺等[6-7]针对福建标准砂进行了不同中主应力系数和主应力方向下的单调排水剪切试验，分析了砂土的剪胀剪缩特性。栾茂田等[8]利用土工静力-动力液压三轴-扭剪多功能剪切仪，研究了饱和砂土在复杂应力条件下的循环、单调剪切特性，以及土体的硬化与软化、剪胀与剪缩等特性。迟明杰[9]通过建立基于热力学的砂土本构模型，研究了密实砂土先剪胀后剪缩的变形特性。

已有大量研究对砂土的剪胀变形特性进行了分析。土的剪胀性实质上是由于剪应力引起的土颗粒间相互位置的变化，使其排列发生变化，加大或减小颗粒间的孔隙，从而发生了体积变化[10]。Rowe[11]首先提出应力剪胀理论，假设剪胀是由内部几何约束引起的。剪胀性是砂土与普通固体最显著的差别，通常在本构模型中作为塑性势力。Reynolds[12]认为砂土体积变化是颗粒在克服围压发生剪切变形的过程中，由于一个粒子跨过另一个粒子而产生的。Casagrande[13]解释了土体中摩擦角对体变的影响。Taylor[14]提出了运用能量理论将剪应力分解为摩擦和体变两部分。……