非饱和土抗剪强度几个问题探讨

总结和反思研究成果，拓展研究思路和方法，对非饱和土力学的发展具有良好的推动作用。

通过总结前人的研究方法和研究成果，对非饱和土基质吸力与抗剪强度关系部分研究成果进行了综述，提出了研究体积含水率与土体抗剪强度关系的一个新观点，探讨了应力历史（包括吸力历史）对非饱和土强度的影响，并分析了现有非饱和土的控制吸力试验方法存在的问题，文中提出了部分个人见解。

1 基质吸力与土体抗剪强度

传统的土力学主要是依据研究饱和土的特性建立的，饱和土力学的理论已被广泛的应用在岩土工程的各领域中，其发展已经比较成熟，非饱和土在诸多方面与饱和土有着相似的特性，因此，将成熟的饱和土力学理论应用到研究非饱和土问题上，一直是非饱和土特性研究的重要思路之一。

土体抗剪强度是非饱和土研究的重要内容，基于饱和土有效应力原理的成功，众多学者不断地追求非饱和土的有效应力公式。基质吸力存在于非饱和土中，它既是区别于饱和土的主要原因，也是反映非饱和土特性的重要因素，因此人们自然而然地考虑把基质吸力作为强度理论的变量。代表性的有效应力公式有两个：第一个为Bishop等[2]在1960年提出的非饱和土抗剪强度公式如下：

近年来，国内的学者们也陆续提出了各自的抗剪强度理论。卢肇钧等[4]认为膨胀力可以取代不易量测的吸力，并于1992年提出膨胀力有效应力理论；沈珠江[5]撰文推广了吸力的概念，将一切增加颗粒之间抗滑阻力的因素都定义为广义吸力，并由此得出了强度与广义吸力的双曲线关系；缪林昌等[6]根据膨胀土强度特性研究得到了膨胀土强度公式；汤连生[7]通过粒间吸力研究提出了总有效应力原理；黄秋润[8]引用了Bolzon等[9]和Gallipoli等[10]提出的非饱和土有效应力并结合土-水特征曲线提出了新的非饱和土强度理论。

研究[11]表明，黏质砂土的抗剪强度在吸力大小为0～1000kPa范围内，随吸力逐渐增大，而增长速率逐渐减小。徐永福[12]从土体结构模型出发，将基质吸力引起的强度定义为结构强度。黄义等[13]根据徐永福提出微观孔隙分布规律，进一步推导出结构强度公式，并理论上证明了结构强度存在最大值。孟黔灵等[14]总结了吸力对强度的贡献受正应力、残余状态、土的类型的影响。扈胜霞等[15]对于非饱和原状黄土的试验结果表明，在一定的吸力范围内，φb值近似为常数；陈建斌等[16]对膨胀土的试验结果，也得出类似结论。林鸿州[17]等对非饱和粉质黏土、粉细砂和砂质粉土进行了试验，证明了φb总是小于有效内摩擦角φ′，而且是随着基质吸力的增大而逐渐减小的。闫亚景等[18]对非饱和土重塑黄土的试验结果表明，φb值是一个非常量数值。

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