魏 松，邓 奥，姚振兴，肖淑霞,3

(1.合肥工业大学 土木与水利工程学院，安徽 合肥 230009；2.南京水利科学研究院 水利部土石坝破坏机理与防控技术重点实验室，江苏 南京 210024；3.重庆交通大学 水利水运工程教育部重点实验室，重庆 400074)

竖向荷载作用下非饱和土土-水特征研究*

魏 松1,2,3，邓 奥1，姚振兴1，肖淑霞1,3

(1.合肥工业大学 土木与水利工程学院，安徽 合肥 230009；2.南京水利科学研究院 水利部土石坝破坏机理与防控技术重点实验室，江苏 南京 210024；3.重庆交通大学 水利水运工程教育部重点实验室，重庆 400074)

总结了竖向应力作用对非饱和土土-水特征曲线影响的部分研究现状。试验得出合肥地区某工地土体基本物理性质指标，并利用FGJ-20型非饱和土固结仪对该土样进行了控制竖向荷载与控制气压力的压缩试验。基于试验结果，对竖向荷载作用下非饱和土土-水特征进行了分析研究。结果表明：竖向荷载不同导致土-水特征曲线产生差异；竖向荷载对土-水特征曲线的影响随着吸力的增大逐渐减弱；Fredlund-Xing三参数模型中参数a，m均随着竖向荷载的增大而逐渐增大，n值则逐渐减小；竖向荷载对土体含水率的影响程度与土体吸力大小有关，实际分析过程中需考虑吸力范围的影响；在吸力不变时，土体含水率的变化量随着竖向荷载的增大呈先增后减的趋势。

岩土工程；非饱和土；土-水特征曲线；竖向荷载；含水率；基质吸力

0 引 言

非饱和土广泛存在于工程建设领域，在解决涉及到其稳定、强度、变形等问题时，存在采用较成熟的饱和土理论来解决非饱和土问题的现象，也造成了较多工程失事案例，分析原因其主要问题在于非饱和土中存在基质吸力等不同于饱和土的因素。

目前，由于基质吸力的测量技术不够成熟、精度不高，在室内或现场通过直接测量基质吸力分析预测土体强度难度均较大。而土体含水率的测量准确度高、难度低，若通过试验分析得出含水率与基质吸力的关系，并用适当的函数模型拟合得出含水率与基质吸力的函数关系，则可以含水率为纽带间接地将基质吸力考虑到非饱和土抗剪强度理论[1]中。土-水特征曲线(soil-water characteristic curve，SWCC)表示土壤含水率和土体基质吸力之间关系的特征曲线，最早是土壤水动力学中提出的术语[2]，因其考虑到土体吸力作用可作为研究非饱和土问题的有力工具，在非饱和土的渗流、固结理论、本构关系等方面研究均有重要价值[3]。前人通过大量试验得出了典型非饱和土SWCC曲线，典型土水特征曲线呈“S”型，有2个特征点A和B，如图1[4]。

图1 典型的非饱和土的土-水特征曲线Fig. 1 Typical soil-water characteristic curve of unsaturated soil

图1中：A点对应为进气值，即当吸力增加到该值后，空气开始进入土体，土体开始由饱和状态快速脱湿变为非饱和状态，其对应的含水率为饱和含水率θs；B点对应残余含水率θr，当土体含水率低于该值时，吸力会随含水率的微小变化而剧烈增大。当水平坐标为对数轴时，A，B点连线的斜率表示土体持水能力大小，一般用减湿率n表示。

对于土-水特征曲线，影响因素众多，近些年众多学者利用不同的试验方法从不同的角度探讨了非饱和土土-水特征曲线的影响因素，取得了诸多成果。D.G.弗雷德隆德等[2]系统总结了土-水特征曲线的相关研究成果；BAO Chenggang等[5]提出的土-水特征曲线的拟合公式在实际工程已得到运用并能求得土体抗剪强度；ZHOU Jian等[6]在总结前人研究成果的基础上论述了初始孔隙比、饱和度、应力状态、吸力大小等因素对土-水特征曲线的影响；李志清等[7]对非饱和膨胀土进行了三轴试验，总结了不同土质、孔隙比、应力状态、气象条件等因素对土-水特征曲线的影响；汪东林等[8]对重塑非饱和黏土进行试验，并探讨了击实含水率、击实功、干密度、应力历史等因素对土-水特征曲线的影响；张昭等[9]在Van Genuchten模型的基础上，提出了一种考虑应力引起土体孔隙比变化改进的土水特征曲线模型；龚壁卫等[10]和胡孝彭等[11]分别探讨了不同应力条件对膨胀土、黏土土-水特征曲线的影响；W.W.Ng.CHARLES等[12]利用改进的体积压力板仪研究了不同竖向应力下的土-水特征曲线特性；宋亚亚等[13]利用非饱和土固结仪也做了同样的工作；罗启讯等[14]对砾石土进行土水特征试验，研究了干密度和竖向应力对土-水特征曲线的影响；苗强强等[15]通过非饱和土固结仪和非饱和土三轴仪得到了不同竖向应力下的非饱和含沙黏土的广义土-水特征曲线；梅岭等[16]通过测定不同深度土层的土-水特征曲线，分析了土体体积含水率受吸力影响程度与土层深度之间的关系；J.H.F.PEREIRA等[17]利用三轴仪得到了不同净平均应力下重塑片麻性土的土-水特征曲线；S .K.VANAPALLI等[18]探讨了总应力对细粒土的土-水特性的影响。

尽管相关学者对应力作用下非饱和土土水特性做出相关成果，但由于土水特性影响因素多、差异性较大，仍需开展相关试验和理论研究以进一步探讨非饱和土的土-水特征。

实际工程中，土体往往承受除自重以外的其他外荷载，在其作用下，土体孔隙结构将会改变，从而影响土体的饱和度或含水率[7]，土的吸力也将随之改变。为探讨竖向荷载对非饱和土的土-水特征影响，笔者通过室内实验，利用非饱和土固结仪对合肥地区某工地非饱和土进行了控制竖向荷载逐级增大吸力压缩试验和控制吸力逐级增大竖向荷载压缩试验，探讨竖向荷载对土体土-水特征的影响。

1 试验仪器、土料及方法

1.1 试验仪器

试验采用FGJ-20型非饱和土固结仪[19]，主要由台架、试样盒、气压室、加载系统、排水系统、位移量测系统、孔压与荷载量测系统等部件组成。与常规固结仪相比，非饱和固结仪增加了气压室，类似于三轴仪的压力室。利用气压泵可对试样施加气压，控制试样基质吸力。试样底部装有高进气值陶土板，最大进气值约为1 500 kPa，可采用轴平移技术测量试样的吸力。试样的压缩量及排水量可由传感器测出，数据自动采集。

1.2 试验土料

试验用土取自合肥地区某工地基坑，根据GB/T 50123—1999《土工试验方法标准》[20]制备重塑样，试样体积为60 cm3，干密度ρd=1.5 g/cm3，初始含水率w=18%。用真空抽气饱和法将制备好的试样抽气饱和，土样的基本物理性质指标见表1。

表1 土样的基本物理性质指标

1.3 试验方法

为探讨竖向荷载对土体土水特征的影响，笔者进行了控制竖向荷载逐级增大吸力的压缩试验和给定初始吸力逐级增大竖向荷载的压缩试验。

利用FGJ-20型非饱和土固结仪，前者控制试样竖向净正应力P不变，依次施加不同气压力，获得对应的饱和度-吸力关系曲线；后者控制试样气压力不变，依次施加不同竖向净正应力，获得对应的吸力-竖向压力、含水率-竖向荷载等关系曲线。试验前需先将陶土板饱和，在仪器压力仓内加水，使水没过整个陶土板，然后施加300～400 kPa的气压，排除陶土板内的气体，直至打开底座排水阀排出的水中没有气泡时，可视为陶土板已经饱和[21]。固结试验稳定时间难以确定，一般保证每级荷载或者气压力稳定时间不得小于1 d。试验过程中每隔24 h对底座螺旋槽通水一次，以冲走陶土板下面积聚的气体，历时约30 s。在冲水期间，需关闭测排水量管阀门，避免引起排水量传感器的数值发生变化最终导致试验误差。

1.3.1 控制竖向荷载增大吸力压缩试验(试验1)

本部分试验共分为4组，分别施加控制竖向荷载为0，12.5，50，100 kPa；每组依次施加50，100，150，200，250，300 kPa的气压力，每级气压力平衡标准为2 h内排水量不超过0.012 mL[22]，记录此时的排水量，通过换算得出该级气压力平衡下试样的饱和度。由于气压力会抵消部分竖向压力，所以在试验中需添加若干砝码补偿[17]。

1.3.2 控制吸力增大竖向荷载压缩试验(试验2)

本部分试验共3个试样，分别施加50，100，200 kPa气压力并保持不变；每组依次施加12.5，25，50，100，200，300，400 kPa竖向荷载，每一级荷载的平衡标准与前一部分试验标准一致，记录每级荷载稳定时对应的排水量。同样在试验中需添加若干砝码补偿气压力抵消的竖向压力。

2 试验结果与分析

2.1 试验1及结果分析

2.1.1 试验结果

依据前述试验方案，得到4组竖向荷载作用下逐级增加吸力压缩试验时的饱和度和吸力值，绘出相应广义土-水特征曲线如图2。

图2 不同竖向荷载作用下饱和度与吸力的关系曲线Fig. 2 Relationship curves of saturation and suction under different vertical loads

2.1.2 结果初步分析

根据试验所得曲线，有如下分析：

1)试验结果显示：不同的竖向荷载作用下，土-水特征曲线不同，各曲线不相交。当土体同时受到吸力和竖向荷载作用时，土中水分与吸力之间并不存在单值对应关系。分析认为：试验过程中竖向荷载引起的变形改变了土体的密度和孔隙结构，进而影响了试样含水量与吸力之间的关系。

2)相同饱和度时，竖向荷载大的试样对应的吸力较小。这与陈正汉等[19]的结论一致。由此说明：研究土体的吸力问题时，实际工程中的上覆压力是不可忽略的因素之一。

3)当吸力一定时土样的饱和度随着净竖向荷载的增大而减小；固结初始，竖向荷载对土-水特征曲线影响较大，随着吸力增大影响逐渐减小。分析认为：产生这种现象的原因可能是固结初期试样饱和度较高，土中孔隙水处于连通状态，土体结构强度低，孔隙容易变形。随着压力的增大，孔隙变形量减小，土样进入残余阶段，即图2中B点后的状态。此时土中水存在于小孔隙中，不易排出，饱和度随着吸力的增大变化较小，对应的土-水特征曲线即趋于重合。罗启讯等[14]得到的不同竖向应力下土体体积含水率与基质吸力关系曲线也呈类似现象。

2.1.3 基于Fredlund-Xing 3参数模型分析

为进一步分析试验结果，采用了参数模型拟合试验数据，通过拟合参数值大小分析竖向荷载对土体进气值、减湿率、残余含水率值等影响。常用的SWCC拟合模型有Fredlund-Xing 2，3参数模型[21]和Van Genuchten模型。笔者采用适用于多数土类的Fredlund-Xing 3参数模型拟合曲线。

该模型表达式如式(1)：

(1)

式中：θ为体积含水率；θs为饱和含水率；e为自然对数底数；φ为基质吸力；a为与空气进气值有关的参数；n为与土体减湿率有关的参数；m为与残余含水率有关的参数。

体积含水率与饱和度之间的关系如式(2)：

(2)

式中：Sr为饱和度。

结合式(1)、(2)可得饱和度Sr，如式(3)：

(3)

采用最小二乘法对竖向荷载0，12.5，50，100 kPa这4组试验数据进行拟合得对应曲线，如图3。

图3 Fredlund-Xing 3参数模型拟合曲线Fig. 3 The fitting curve of Fredlund-Xing three-parameter model

根据拟合曲线得到4组a，m，n参数值，其中竖向荷载为12.5 kPa试样拟合参数值出现异常，可能与试验过程中偶然因素有关，考虑试验周期笔者没有补做对应试验，仅针对0，50 ，100 kPa这3组试样所得参数进行对比分析，具体参数如表2。

表2 Fredlund-Xing 3参数模型拟合曲线参数

分析拟合参数值，发现随着P的增大；a，m的值逐渐增大；n的值逐渐减小。说明随着竖向荷载的增大，土体的进气值逐渐增大，气体越难进入土体；超过进气值后，竖向荷载大的土体对应曲线段越平缓，土体持水能力较强；残余含水率随着竖向荷载的增大而增大。

2.2 试验2结果及分析

试验得到不同气压力下竖向荷载与吸力的关系曲线(图4)。

图4 吸力与竖向荷载的关系曲线Fig. 4 Relationship curve of suction and vertical load

发现不同气压力下，试样的吸力值差异较大，但同一气压力条件下，试样的吸力值随荷载的增大变化较小，因此在本部分试验中可近似认为吸力大小为初始气压力值。

试验得到气压力为50，100，200 kPa时试样含水率与竖向荷载之间的关系曲线(图5)。

图5 含水率与竖向荷载的关系曲线Fig. 5 Relationship curve of moisture content and vertical load

结合图5可得到如下结论：① 在控制不同气压力条件下试样含水率随竖向荷载的变化曲线不同，不同大小的吸力对土体的含水率影响较明显。试样在相同连续竖向荷载作用下，固结稳定时吸力大的试样含水率低，说明虽然竖向荷载对土体的含水率有一定影响，但对于非饱和土而言，决定其含水率高低的主要因素是其本身吸力的大小。② 土体在承受相同大小的竖向荷载时，吸力越大，含水率越低，说明土体持水性能力越差。

图6为不同气压力下土体含水率变化量与竖向荷载关系曲线。

图6 试样含水率变化量与竖向荷载的关系曲线Fig. 6 Relationship curve of variation of moisture content and vertical load

其中含水率变化量为连续竖向荷载作用时上一级荷载压缩稳定时对应含水率与下一级荷载稳定时对应含水率的差值。分析表明：

1)不同吸力大小下，竖向荷载对土体含水率的影响程度不同。气压力为50，200 kPa的两组曲线较为高陡，说明竖向荷载的变动会对土体含水率产生较大影响；气压力为100 kPa时对应曲线较为低矮，说明此时土体含水率对竖向荷载的敏感度较低。

2)比较3组试验结果曲线发现，土体含水率对竖向荷载的敏感程度与吸力的大小有关，且不是正相关。气压力为200 kPa 时最为敏感，50 kPa时次之，100 kPa时最小。在实际分析过程中需要具体考虑土体吸力范围的影响，这一部分还有待于进一步试验研究。

3)吸力一定时，3组曲线均出现峰值，对应竖向荷载均为200 kPa；土体含水率的变化量都随着竖向荷载的增大呈先增后减的趋势。

需要说明的是，气压力为100 kPa的结果没有延续另外两个试验的规律，可能与试验中的试样有关，或受土料和制样难以均一等影响，这有待进一步研究。

3 结 论

实际工程中非饱和土广泛存在，非饱和土土水特征是描述非饱和土问题的一个重要工具[23]。工程中的土体往往承受除自重外的负荷，导致土水特征发生变化。因此开展考虑竖向荷载对非饱和土土水特征的影响研究具有理论与工程意义，相关研究结论如下：

1)通过室内试验探讨了竖向荷载对土水特征曲线的影响。结果表明：土体水分与吸力不是单值对应关系，不同大小的竖向荷载导致土体土-水特征曲线产生差异。① 土体饱和度一定时，竖向荷载大的土体吸力较小，说明实际工程中需考虑土体上覆压力对其吸力大小的影响。② 竖向荷载对土-水特征曲线的影响随着吸力的增大逐渐弱化，这可能是试样的饱和程度影响试验效果。高饱和度阶段，土中水处于连通状态，土体结构强度低，孔隙变形量较大；随着压力的增大，孔隙变形量减小，土体进入残余阶段，此时孔隙水分随着吸力的增大变化较小，竖向荷载对土体饱和度的影响愈来愈不明显，对应的土-水特征曲线趋于重合。

2)利用Fredlund-Xing 3参数模型拟合土-水特征曲线，可发现随着竖向荷载的增大，a，m逐渐增大，n逐渐减小；这说明随着竖向荷载的增大，土体的进气值、残余含水率逐渐增大，减湿率逐渐减小。

3)对于承受负重的非饱和土而言，竖向荷载对其含水率的影响程度低于本身吸力的影响，决定土体含水率高低的主要因素是其自身吸力大小。

4)土体在受连续竖向荷载压缩过程中，含水率变化量与其自身吸力值有关。当气压力为50，200 kPa时，两组试样含水率变化量较大；而当气压力为100 kPa时，试样变化量则较小；土体在吸力不变的情况下，含水率的变化量随着荷载的增大呈先增后减的趋势。

[1] 吴珺华，杨松.超固结膨胀土抗剪强度特性及边坡稳定研究[J].重庆交通大学学报(自然科学版)，2016，35(4)：70-74.

WU Junhua, YANG Song. Study on shear property of over-consolidated expansive soil and slope stability[J].JournalofChongqingJiaotongUniversity(NaturalScience), 2016, 35(4)：70-74.

[2] 弗雷德隆德 D G，拉哈尔佐 H.非饱和土土力学[M].陈仲颐，张在明，陈愈烔，等，译.北京：中国建筑工业出版社，1997：78-125.

FREDLUND D G, RAHARDJO H.SoilMechanicsforUnsaturatedSoils[M]. CHEN Zhongyi, ZHANG Zaiming, CHEN Yutong, et al, translate. Beijing：China Architecture & Building Press, 1997：78-125.

[3] 李爱国，岳中琦，谭国焕，等.野外土-水特征及其工程意义[J].岩石力学与工程学报，2004，23(6)：969-973.

LI Aiguo, YUE Zhongqi, THAM Guohuan, et al. Field soil-water characteristics and its engineering implication[J].ChineseJournalofRockMechanicsandEngineering, 2004, 23(6)：969-973.

[4] FREDLUND D G, XING A. Equations for the soil-water characteristic curve[J].CanadaGeotechnicalJournal, 1994, 31(4)：521-532.

[5] BAO Chenggang, GONG Biwei, ZHAN Liangtong. Properties of unsaturated soils and slope stability of expansive soils[C]∥ProceedingsoftheSecondInternationalConferenceonUnsaturatedSoils：Volume2. Beijing：China Civil Engineering Society, Chinese Institution to Soil Mechanics and Geotechnical Engineering, 1998：71-98.

[6] ZHOU Jian, YU Jianlin. Influences affecting the soil-water characteristics curve[J].JournalofZhejiangUniversity, 2005, 6A (8)：797-804.

[7] 李志清，胡瑞林，王立朝，等.非饱和膨胀土SWCC研究[J].岩土力学，2006，27(5)：730-734.

LI Zhiqing, HU Ruiling, WANG Lichao, et al. Study on SWCC of unsaturated expansive soil[J].RockandSoilMechanics, 2006, 27(5)：730-734.

[8] 汪东林，栾茂田，杨庆.重塑非饱和黏土的土-水特征曲线及其影响因素研究[J].岩土力学，2009，30(3)：751-755.

WANG Donglin, LUAN Maotian, YANG Qing. Experimental study of soil-water characteristic curve of remolded unsaturated clay[J].RockandSoilMechanics, 2009, 30(3)：751-755.

[9] 张昭，刘奉银，赵旭光，等.考虑应力引起孔隙比变化的土水特征曲线模型[J].水利学报，2013，44(5)：578-585.

ZHANG Zhao, LIU Fengyin, ZHAO Xuguang, et al. A soil water characteristic curve model considering void ratio variation with stress[J].JournalofHydraulicEngineering, 2013, 44(5)：578-585.

[10] 龚壁卫，吴宏伟，王斌.应力状态对膨胀土SWCC的影响研究[J].岩土力学，2004，25(12)：1915-1918.

GONG Biwei, WU Hongwei, WANG Bin. Influence of stress states on soil-water characteristics of expansive soils[J].RockandSoilMechanics, 2004, 25(12)：1915-1918.

[11] 胡孝彭，赵仲辉，倪晓雯.应力状态对土-水特征曲线的影响规律[J].河海大学学报(自然科学版)，2013，41(2)：150-155.

HU Xiaopeng, ZHAO Zhonghui, NI Xiaowen. Influence of stress state on soil-water characteristic curve[J].JournalofHohaiUniversity(NaturalSciences), 2013, 41(2)：150-155.

[12] CHARLES W W Ng, PANG Y W. Influence of stress state on soil-water characteristics and slope stability[J].JournalofGeotechnicalandGeo-environmentalEngineering, 2000, 126(2)：157-166.

[13] 宋亚亚，卢廷浩，季李通.应力作用下非饱和土土-水特征曲线的研究[J].水利工程与建筑学报，2012，10(6)：147-150.

SONG Yaya, LU Tinghao, JI Litong. Research on soil-water characteristic curve of unsaturated soil under stress state[J].JournalofWaterResourcesandArchitecturalEngineering, 2012, 10(6)：147-150.

[14] 罗启讯，黄靖，陈群.竖向应力及干密度对砾石土土水特征曲线的影响研究[J].岩土力学，2014，35(3)：729-743.

LUO Qixun, HUANG Jing, CHEN Qun. Influence of vertical stress and dry density on soil-water characteristic curve of gravelly soil[J].RockandSoilMechanics, 2014, 35(3)：729-743.

[15] 苗强强，张磊，陈正汉，等.非饱和含黏砂土的广义土-水特征曲线试验研究[J].岩土力学，2010，31(1)：102-106.

MIAO Qiangqiang, ZHANG Lei, CHEN Zhenghan, et al. Experimental study of generalized SWCC of unsaturated sand and containing clay[J].RockandSoilMechanics, 2010, 31(1)：102-106.

[16] 梅岭，姜朋明，李鹏，等.非饱和土的土水特征曲线的试验研究[J].岩土工程学报，2013，35(增刊1)：124-127.

MEI Ling, JIANG Pengming, LI Peng, et al. Soil-water characteristic curve tests on unsaturated soil[J].ChineseJournalofGeotechnicalEngineering, 2013, 35(Sup1)：124-127.

[17] PEREIRA J H F, FREDLUND D G. Volume change behavior of collapsible compacted gneiss soil[J].JournalofGeotechnicalandGeoenvironmentalEngineering, 2000, 126(10)：907-916.

[18] VANAPALLI S K, FREDLUND D G, PUFAHL D E. The influence of soil structure and stress history on the soil-water characteristics of a compacted till[J].Géotechnique, 2001, 51(6)：573-576.

[19] 陈正汉，扈胜霞，孙树国，等.非饱和土固结仪和直剪仪的研制及应用[J].岩土工程学报，2004，26(2)：161-166.

CHEN Zhenghan, HU Shengxia, SUN Shuguo, et al. Development & application of consolidation apparatus and direct shear apparatus for unsaturated soils[J].ChineseJournalofGeotechnicalEngineering, 2004, 26(2)：161-166.

[20] 南京水利科学研究院.土工试验方法标准：GB/T 50123—1999[S].北京：中国计划出版社，1999：6-12.

Nanjing Hydraulic Research Institute.StandardforSoilTestMethod：GB/T 50123—1999[S]. Beijing：China Planning Press, 1999：6-12.

[21] 褚峰，邵生俊，陈存礼.干密度和竖向应力对原状非饱和黄土土水特征影响的试验研究[J].岩石力学与工程学报，2014，33(2)：413-420.

CHU Feng, SHAO Shengjun, CHEN Cunli. Experimental research on influences of dry density and vertical stress on soil-water characteristic curves of intact unsaturated loess[J].ChineseJournalofRockMechanicsandEngineering, 2014, 33(2)：413-420.

[22] 张芳枝，陈晓平.反复干湿循环对非饱和土的力学特性影响研究[J].岩土工程学报，2010，32(1)：41-46.

ZHANG Fangzhi, CHEN Xiaoping. Influence of repeated drying and wetting cycles on mechanical behaviors of unsaturated soil[J].ChineseJournalofGeotechnicalEngineering, 2010, 32(1)：41-46.

[23] 员康锋，宿钟鸣，孙志杰.非饱和黄土吸力与抗剪强度的试验研究[J].重庆交通大学学报(自然科学版)，2013，32(5)：974-978.

YUAN Kangfeng, SU Zhongming, SUN Zhijie. Suction of unsaturated loess and shear strength of the test study[J].JournalofChongqingJiaotongUniversity(NaturalScience), 2013, 32(5)：974-978.

(责任编辑：刘 韬)

Soil-Water Characteristics of Unsaturated Soil under Vertical Load

WEI Song1, 2, 3, DENG Ao1, YAO Zhenxing1, XIAO Shuxia1, 3

(1. School of Civil and Hydraulic Engineering, Hefei University of Technology, Hefei 230009, Anhui, P. R. China; 2. Key Laboratory of Failure Mechanism and Safety Control Techniques of Earth-Rock Dam of the Ministry of Water Resources, Nanjing Hydraulic Research Institute, Nanjing 210024, Jiangsu, P. R. China; 3. Key Laboratory of Hydraulic and Waterway Engineering of the Ministry of Education, Chongqing Jiaotong University, Chongqing 400074, P. R. China)

Some research statuses of the influence of vertical stress on SWCC (soil-water characteristic curve) were summarized. The basic physical properties of soil samples of a certain building site in Hefei were tested. Compression test of the soil samples under equal vertical load or equal air pressure were completed by FGJ-20 SDSWCC. Interaction between vertical load and unsaturated soil-water characteristics was analyzed according to test results. Results indicate that different vertical loads lead to the difference of soil-water characteristic curves; the influence of vertical load on the soil water characteristic curve gradually reduces with the enhancement of suction; with the increase of vertical load, the parameteraand parametermincrease while the parameterndecreases, anda,m,nare parameters in Fredlund-Xing three-parameter model; the influence of vertical load on soil moisture content is related with the matric suction of soil, and the influence of different suction ranges needs to be considered in actual analysis process; in the condition of equal soil suction, the variation of the water content of soil tends to raise at first and then reduce gradually with the increase of the vertical load.

geotechnical engineering; unsaturated soil; soil-water characteristic curve; vertical load; moisture content; matric suction

10.3969/j.issn.1674-0696.2017.04.12

2015-10-21；

2016-01-11

国家自然科学基金项目(51579063)；水利部土石坝破坏机理与防控技术重点实验室开放研究基金项目(YK913005)；安徽省自然科学基金项目(J2014AKZR0062)；重庆交通大学水利水运工程教育部重点实验室暨国家内河航道整治工程技术研究中心开放基金项目(SLK2011B02)

魏 松(1970—)，男，安徽霍邱人，副教授，博士，主要从事岩土工程和水利工程方面的研究。E-mail：910884583@qq.com。

邓 奥(1992—)，男，安徽肥西人，硕士研究生，主要从事水工结构方面的研究。E-mail：982793207@qq.com。

TU43

A

1674-0696(2017)04-069-07