第26卷第4期 岩 土 力 学 Vol.26 No.4 2005年4月 Rock and Soil Mechanics Apr. 2005
文章编号：1000－7598－(2005) 04―0667―06
非饱和土固结理论新进展
张志红，赵成刚 ，邓 敏
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(1. 北京交通大学 土木建筑工程学院，北京 100044 2. 浙江南都房产集团公司，杭州 310007 )
摘 要：总结了国内外多年来在非饱和土固结理论领域研究的主要理论成果，内容包括国内外非饱和土固结理论研究的概况，涉及线性、非线性、弹塑性和结构性等方面，非饱和土固结理论的研究具有非常好的应用前景。但非饱和土固结理论还很不成熟，有待广大科研工作者的进一步研究。 关 键 词：非饱和土；固结理论；新进展 中图分类号：TU 43 文献标识码：A
Recent development of consolidation theories of unsaturated soils
ZHANG Zhi-hong1，ZHAO Cheng-gang1, DENG Min2
(1. School of Civil Engineering and Architecture, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China;
2. Zhejiang Nandu Real Estate Development Group, Hangzhou 310007, China)
Abstract: The consolidation theories and test results of unsaturated soils are summarized in detail, which include the recent development in China and abroad. The consolidation theories of unsaturated soilshave very good applicated future, but they are not mature and need the much research effort to develop.
Key words: unsaturated soils; consolidation theory; recent development
1 引 言
在荷载的作用下，土体中产生超静孔隙水压 力，导致土中孔隙水逐渐排出，随着时间的发展，超静孔隙水压力逐步消散，土体中有效应力逐步增大，直至超静孔隙水压力完全消散，孔隙压力的消散过程称为固结[1]。在固结过程中，随着孔隙水的排出，土体产生压缩，使土体的强度提高。 通常认为 ，太沙基（Terzaghi）提出的一维固结理论和有效应力原理标志着土力学学科的诞生。他在一系列假定的基础上，建立了著名的一维固结理论。Rendulic把Terzaghi的一维固结理论推广到二维或三维的情况，但存在一定的缺陷。Biot考虑了土体固结过程中孔隙水压力消散和土骨架变形之间的耦合作用，提出了Biot固结理论。Biot固结理论较Terzaghi固结理论更为合理完整，但计算较为困难，通常需要采用数值解法。以上这些固结理论都是针对饱和土体的固结问题，并假定土中水的渗流服从Darcy定律，土体变形为小变形，且是弹性
变形。由于土体的复杂性，人们又发展了考虑土体大变形、考虑非Darcy渗流以及非饱和土的各种固结理论。
2 非饱和土的固结理论研究
非饱和土在土骨架形成的孔隙中同时含有气体和水，气体在压缩时会有部分溶解于水中，非饱和土的压缩性和渗透性比饱和土复杂得多。因此，迄今为止，还没有公认为成熟的非饱和土固结理论。建立非饱和土固结理论的困难主要有几个方面[2]：
(1) 饱和粘土固结理论是以土体变形是连续的作为基本假设。对于非饱和土而言，土体中气体具有很高的压缩性，同时，部分气体溶解于水中，很难满足严格的连续条件。
(2) 非饱和土的渗透性包括透气性和透水性，渗透性与非饱和土的基质吸力和含水量密切相关，且在由干到湿和由湿到干的干湿循环过程中，相同含水量的土体，渗透性并不一样，即渗透性与含水量不是单值函数关系，因此，测量渗透系数不容易。
收稿日期：2003-12-15 修改稿收到日期：2004-02-20
作者简介：张志红，女，1976年生，博士研究生，主要从事岩土工程方面的研究工作。E-mail: zhangzh2002@http://www.77cn.com.cn