降雨入渗对非饱和土朗肯土压力的影响

巨永前,夏 琼

(兰州交通大学 土木工程国家级实验教学示范中心,甘肃 兰州 730070)

0 引言

近年来,随着实际工程突飞猛进的发展,以及现代科学技术的进步,对非饱和土状态下土压力的理论研究逐渐引起了研究者的关注.陈铁林等[1]使用折减吸力替代真实吸力的方法,计算挡墙在非饱和土条件下土压力的计算;张常光等[2]采用非饱和土抗剪强度统一解分析计算非饱和土土压力值;姚攀峰等[3]通过考虑非饱和土的影响,建立了广义的朗肯主、被动土压力理论求解公式;Fredlund[4]、Ning Lu[5]等也做了大量关于非饱和土土压力方面的研究工作.然而,在分析非饱和土压力时,他们没有考虑降雨入渗的特殊情况.降雨入渗是复杂的非饱和水-土耦合现象,对降雨入渗下吸应力分布、土坡变形以及边界条件的影响研究是很有必要的.

本文以饱和土为研究对象的经典朗肯土压力计算方法为理论基础,参考现有的降雨入渗理论,分析推导在降雨入渗条件下非饱和土土压力的计算公式,并以实例计算分析了中间主应力对降雨入渗下朗肯土压力的影响.

1 非饱和土抗剪强度

非饱和土抗剪强度理论是非饱和土土压力的计算基础.Fredlund等[4]提出的非饱和土的抗剪强度特征的理论研究是在应力状态变量净正应力(σ-ua)、基质吸力(ua-uw)以及剪应力τ的三维空间内,其破坏包线为平面,抗剪强度表达式可表示为

τ=c′+(σ-ua)tanφ′+(ua-uw)tanφb，

(1)

式中:τ为非饱和土抗剪强度;c′为有效黏聚力;φ′为对应净法向应力变量……