宽饱和度范围非饱和土抗剪强度指标的演化模型

赵煜鑫; 李 旭; 赵红芬; 刘 艳

doi:10.16285/j.rsm.2023.0392

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宽饱和度范围非饱和土抗剪强度指标的演化模型

基础理论与实验研究 | 更新时间：2026-06-25

- 宽饱和度范围非饱和土抗剪强度指标的演化模型
- Evolution model of unsaturated shear strength indices over a wide range of saturation
- 岩土力学 2023年44卷第10期页码：2809-2820
- 作者机构：
- 作者简介：
- 基金信息：
  
  国家自然科学基金（No.51979002，No.52279121，No.52278325）
- DOI：10.16285/j.rsm.2023.0392
  中图分类号： TU43
- 网络首发：2023-10-16，
  
  纸质出版：2023
- 稿件说明：
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赵煜鑫, 李旭, 赵红芬, 等. 宽饱和度范围非饱和土抗剪强度指标的演化模型[J]. 岩土力学, 2023,44(10):2809-2820.

ZHAO Yu-xin, LI Xu, ZHAO Hong-fen, et al. Evolution model of unsaturated shear strength indices over a wide range of saturation[J]. 2023, 44(10): 2809-2820.
赵煜鑫, 李旭, 赵红芬, 等. 宽饱和度范围非饱和土抗剪强度指标的演化模型[J]. 岩土力学, 2023,44(10):2809-2820. DOI： 10.16285/j.rsm.2023.0392.

ZHAO Yu-xin, LI Xu, ZHAO Hong-fen, et al. Evolution model of unsaturated shear strength indices over a wide range of saturation[J]. 2023, 44(10): 2809-2820. DOI： 10.16285/j.rsm.2023.0392.

摘要

非饱和土的抗剪强度指标随饱和度变化的规律错综复杂，为了用数学模型描述这些规律，对现有文献中非饱和土的黏聚力、内摩擦角、剪胀角随饱和度变化的规律进行分析。分析结果表明：（1）当土体饱和度降低，土体从毛细作用主导逐步过渡到吸附作用主导时，土体内摩擦角会增大，其变化规律存在一个转折点，可以定义为临界饱和度Src。当饱和度Sr大于临界饱和度Src时，内摩擦角可视为常数；当饱和度Sr小于临界饱和度Src时，内摩擦角随着饱和度的减小线性增加，传统扩展摩尔-库仑准则等模型不再适用。（2）黏聚力随饱和度的变化过程存在山峰效应，即黏聚力先随饱和度Sr的降低呈指数函数关系增加，当饱和度Sr达到非饱和土强度极值对应的饱和度Srv时达到最大，随后有所降低，这也是导致非饱和土强度存在山峰效应的主要原因。（3）剪胀角随饱和度的降低和垂直压力的降低而增大，可采用线性模型描述。基于以上规律，提出了一个宽饱和度范围内的非饱和抗剪强度演化模型。通过与文献中的试验数据及现有强度模型拟合结果进行对比发现，新模型在描述宽饱和度范围内的土体强度时具有更好的适用性。

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