走向统一的土力学理论：有效应力在非饱和土中的应用

有效应力原理的使用为饱和土的强度和体积特性。目前，所有本构模型对于饱和土壤，则基于这一原理。1959年，Bishop提出了一个方程式非饱和土的有效应力。然而，它受到了严厉的批评，因为它无法自行解释湿陷现象。此外没有提供确定其主要参数X的解析表达式此外，其值在实验室中也不容易确定。从那时起已经提出了几个方程来确定参数X的值，50多年后，人们认识到，可以使用Bishop的有效应力方程来用适当的弹塑性框架。

基于不饱和固体颗粒平衡分析样品受到一定的抽吸，可以建立一个分析表达式Bishop参数X。产生的应力可用于预测剪切强度和非饱和土的体积特性。该等式阐明了到目前为止，非饱和土的强度还没有明显的解释。有效的应力参数X是三个量的函数：饱和分数不饱和分数和非饱和分数的饱和度样品。这个表达式的一个缺点是不能根据当前的实验程序确定参数。

在前一章中，基于非饱和土壤样品在荷载作用下的固体颗粒是在确定Bishop参数X的命令。该参数可以写为饱和分数、不饱和分数和饱和度样品的不饱和部分。然而，这三项决定不能根据当前的实验程序确定参数。为了量化这些参数，一个能够模拟真实土壤结构的多孔固体模型此处提出。构建多孔固体模型所需的数据是颗粒和除了材料的孔隙比之外，孔径分布。

在前一章中，计算网络多孔模型是用于模拟非饱和土的水力特性。然而，重要的是计算约束使该模型不实用。在本章中，概率为了克服这些限制，开发了多孔固体模型。概率模型是计算网络模型的一种替代方法，显示了其重要性优势。该模型是通过分析某个孔隙在润湿或干燥过程中分别充满或保持充满水。这个将概率模型的数值结果与计算网络模型仅显示轻微差异。那么模型是通过做一些数值和实验比较进行了验证。最后是一个参数并进行了分析。

在前一章中，适用于建立了土壤水分保持曲线的模拟方法。在本章中模型用于更真实地解释压汞孔隙度测定的结果实验。此外，它还用于获得不同土壤的孔径分布同时使用保留曲线的两个边界分支作为数据。数字和不同土壤的试验比较表明，该模型近似于重现了压汞法测孔试验获得的孔径分布。最后，调整数值和实验土壤水分保持力的程序本文给出了获得土壤孔径分布的曲线。

在本章中，概率多孔固体模型用于确定破坏时土壤的平均有效应力。偏应力与平均值的关系图有效应力显示了在润湿和吸力下的围压净应力和吸力的不同组合干燥路径。这一结果证实了所提出的有效应力方程是适当的预测非饱和土的抗剪强度。它还导致不同的强度如实验证据所示的润湿和干燥路径。

在本章中，使用概率多孔固体模型模拟在不同含水量下测试非饱和土的抗拉强度。的力量非饱和土可分为两部分：一部分与净应力有关，另一部分与抽吸。吸力产生的强度来源于附加接触水弯月面对固体颗粒产生的应力。这个额外的接触应力是称为基质吸力。从这个意义上讲，土壤的抗拉强度代表特定含水量下材料的基质吸力。数字和非饱和土抗拉强度的试验比较不同含水量表明，概率多孔固体模型可以模拟这种情况具有足够准确度的现象。

解释非饱和土体积特性的方程为在本章中提出。该方程基于有效应力原理和在一个统一的框架中得出饱和和非饱和土。将所提出的方程的结果与实验结果进行了比较不同研究人员发表的研究结果。这些比较表明，方程式为足以解释润湿干燥和净应力加载卸载路径。这个分析证实，有效应力原理可以应用于体积非饱和土的特性。

本章介绍了坍塌现象的建模使用有效应力方程和中提出的弹塑性框架进行润湿上一章。概率多孔固体模型用于获得Bishop参数X，然后计算当前有效应力。拟议框架包括SWRC的滞后，在某种程度上还包括液压机械耦合非饱和土。该模型能够重现其他模型无法模拟的湿陷现象。

在前面的章节中，已经表明了有效性原则应力可以应用于剪切强度、拉伸强度和体积非饱和土的特性。本章显示了绘制的临界孔隙比不同吸力下测试样品的平均有效应力平行于材料的原始固结线。这意味着临界状态概念也适用于非饱和材料。考虑到所有这些结果弹塑性框架，可用于开发通用本构模型土壤包括饱和、非饱和和压实材料。