考虑气-液交界面的非饱和土有效应力公式

发布时间：2018-08-11 11:19

【摘要】：在本构关系中如何确定有效应力是非饱和土力学界的重要课题之一。将非饱和土简化为气、液、固三相及其交界面组成的集合体。基于热力学原理,在Helmholtz自由能中考虑力-水耦合特性,将各相及其交界面的质量、动量、能量、熵守恒方程及相应的限制条件与自由能函数的物质导数联立代入熵不等式,根据该不等式适用所有热力学状态的条件推导出考虑气-液交界面面积密度的有效应力公式,并在利用该公式确定有效应力参数时将气-液交界面的面积密度表示为基质吸力与饱和度的函数。最后,利用已有文献中3种土的多阶段减、增湿三轴剪切试验结果,验证了该有效应力参数表达式相较于已有文献表达式在描述干湿循环下有效应力参数与基质吸力关系时的优势。
[Abstract]:How to determine effective stress in constitutive relation is one of the important subjects in unsaturated soil mechanics. The unsaturated soil is simplified as a gas, liquid, solid three phase and its interface. Based on the thermodynamic principle, the coupling between force and water is considered in the Helmholtz free energy. The mass, momentum, energy, entropy conservation equation of each phase and its interface and the corresponding limiting conditions are substituted in the entropy inequality with the material derivative of the free energy function. According to the condition that the inequality is applicable to all thermodynamic states, an effective stress formula considering the area density of gas-liquid interface is derived. The area density of the gas-liquid interface is expressed as a function of the matrix suction and saturation when the effective stress parameters are determined by the formula. Finally, according to the results of triaxial shear tests of three kinds of soils in the literature, The advantages of the expression of effective stress parameters in describing the relationship between the effective stress parameters and the matrix suction under dry and wet cycles are verified.
【作者单位】： 西安理工大学岩土工程研究所;麻省大学阿姆斯特分校土木及环境工程系;
【基金】：国家自然科学基金(No.41402258,No.41372304) 中国博士后科学基金(No.2015M572657XB) 西安理工大学教师博士科研启动金(No.118211409);西安理工大学优秀博士学位论文研究基金(No.106211103)
【分类号】：TU43

【共引文献】

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本文编号：2176847