第1章 绪论 1
1.1非饱和土的土水特性和弹塑性模型研究现状 1
1.1.1吸力和土水特征曲线 1
1.1.2非饱和土应力变量研究 2
1.1.3非饱和土的弹塑性本构模型 3
1.2黄土的工程性质研究现状 6
1.2.1黄土的定名 6
1.2.2黄土的强度理论 7
1.2.3黄土的应力-应变数学模型 7
1.2.4黄土的湿陷变形理论 7
1.2.5黄土的动力理论 9
1.2.6黄土的结构理论 10
1.2.7非饱和黄土理论 11
1.3膨胀土的工程性质研究现状 12
1.3.1膨胀土的矿物成分与结构研究 13
1.3.2膨胀土胀缩机理的研究 14
1.3.3膨胀土的强度研究 14
1.3.4膨胀土变形的研究 16
1.4硫酸盐渍土的工程性质研究现状 16
1.4.1硫酸（亚硫酸）盐渍土盐-冻胀水分和盐分迁移 17
1.4.2硫酸（亚硫酸）盐渍土盐-冻胀率研究 19
1.4.3硫酸（亚硫酸）盐渍土盐冻胀应用研究 20
1.5本书主要内容 22
第2章 非饱和土有效应力的新表述 25
2.1以应力传递机理为基础的有效应力表达式 26
2.1.1非饱和土中力传递机理分析 26
2.1.2从土单元体出发推导非饱和土有效应力公式 27
2.1.3从土颗粒传递应力出发推导非饱和土有效应力公式 32
2.1.4从收缩膜传递应力出发推导非饱和土有效应力公式 35
2.1.5三种方法推导的有效应力公式比较 36
2.2有效应力表达式中参数的确定 36
2.2.1常规三轴应力状态下有效应力参数确定 37
2.2.2三维应力状态下有效应力参数确定 40
2.2.3黄土增湿湿陷情况下的有效应力参数确定 42
2.2.4膨胀土增湿变形情况下的有效应力参数确定 43
第3章 非饱和土弹塑性本构关系探讨 46
3.1水分滞回对应力-应变关系的影响 46
3.1.1水分滞回对初始屈服的影响 46
3.1.2强化过程中水分变化的影响 50
3.1.3LC受水分滞回的影响 52
3.2水分滞回和Bishop应力变量 53
3.2.1初始屈服 54
3.2.2强化过程 54
3.2.3强度和Bishop应力变量 55
3.3两种应力空间中的转换 56
3.4非饱和膨胀土的本构关系探讨 57
3.4.1BBM中LC线 58
3.4.2BExM中LC线 58
3.4.3水分滞回与LC屈服线 60
第4章 黄土的强度特性 66
4.1黄土的抗剪强度 66
4.2黄土的抗拉强度 67
4.2.1黄土抗拉强度的测试仪器和测试方法 67
4.2.2黄土的抗拉强度特性 68
4.3黄土的断裂强度 71
4.3.1试验方法 71
4.3.2几种典型断裂破坏准则对黄土的适应性 71
4.3.3黄土断裂准则的建立 72
4.4非饱和黄土的强度 74
4.4.1三种非饱和土的强度表示形式 74
4.4.2非饱和黄土等吸力三轴压缩试验 74
4.4.3用等吸力三轴压缩试验确定的强度参数 81
4.4.4非饱和黄土的三轴压缩试验方法研究 84
4.4.5用有效应力新表达式表述的非饱和黄土的强度 89
4.5非饱和黄土的屈服强度准则 93
4.5.1屈服强度准则的建立 93
4.5.2原状黄土真三轴试验 96
4.5.3总应力和有效应力条件下应力参数的区别 100
4.5.4常见的几个屈服强度准则 101
4.5.5几个典型屈服强度准则对黄土的适应性 102
第5章 黄土弹塑性模型试验研究与应用 104
5.1土性指标和试验简介 104
5.1.1土性指标 104
5.1.2试验介绍 104
5.2黄土的变形特性 105
5.2.1总应力-应变关系 105
5.2.2塑性应力-应变关系 106
5.3常规三轴条件下弹塑性模型 109
5.3.1临界状态线 109
5.3.2确定拟似初始屈服面 109
5.3.3弹塑性模型 110
5.3.4黄土的弹塑性模型的特点 111
5.4三维应力条件下的弹塑性模型 112
5.4.1黄土的屈服强度准则 112
5.4.2三维应力条件下弹塑性模型 113
5.5应变空间中弹塑性本构关系 113
5.5.1单独作用屈服面 113
5.5.2奇异屈服面本构关系 114
5.5.3应力空间屈服函数向应变空间转换 115
5.5.4三维应变空间的流动法则 115
5.6弹塑性有限元分析 116
5.6.1弹塑性帽盖模型有限元方法 116
5.6.2程序编制说明 117
5.7宝鸡峡98km黄土渠道高边坡稳定分析 119
5.7.1工程概况 119
5.7.2滑坡形成的原因分析 120
5.7.3土坡整治方案及稳定性评价 121
5.7.4边坡整治方案有限元计算 121
第6章 非饱和黄土增湿变形试验研究与应用 123
6.1土样概况 123
6.2试验方法及成果分析 123
6.2.1初始孔隙气压力和孔隙水压力 123
6.2.2不同偏应力下的吸力值变化 123
6.2.3湿陷性黄土增湿变形过程孔压变化规律 124
6.2.4非饱和湿陷性黄土增湿变形特征 127
6.3湿陷性黄土在增湿变形条件下的有效应力 130
6.4黄土增湿湿陷过程的三维有效应力分析 132
6.4.1黄土湿陷应力-应变关系的数值表示 132
6.4.2计算实例 134
第7章 新疆坎儿井破坏机理及加固技术 137
7.1新疆吐鲁番地区坎儿井概况 137
7.1.1坎儿井工程及应用现状 137
7.1.2坎儿井工程病害 138
7.2吐鲁番坎儿井黄土的工程特性 139
7.2.1坎儿井黄土物理性质与地层湿度分布规律 139
7.2.2饱和黄土的强度和变形特性 141
7.2.3非饱和黄土的强度和变形特性 145
7.3坎儿井暗渠破坏机理 150
7.3.1本构模型 150
7.3.2坎儿井地层计算参数选取与网格 151
7.3.3不同上覆土层厚度下黄土暗渠变形计算成果分析 153
7.3.4坎儿井破坏机理分析 155
7.4坎儿井暗渠加固处理新技术 157
7.4.1坎儿井暗渠加固新技术 157
7.4.2加固后坎儿井变形、应力分析 158
第8章 南水北调中线工程穿黄南岸连接段明渠高边坡稳定性分析 162
8.1工程概况及研究任务 162
8.1.1工程概况 162
8.1.2土层与地下水情况 163
8.1.3研究任务 165
8.2黄土边坡变形失稳机理与特点 165
8.2.1天然黄土边坡失稳类型 165
8.2.2南水北调中线穿黄南岸连接段明渠高边坡失稳形式分析 166
8.3边坡地下水渗流计算 167
8.3.1计算方法、模型边界及计算参数的选取 167
8.3.2稳定渗流计算结果 167
8.3.3非稳定渗流计算结果 168
8.4极限平衡法边坡稳定计算 168
8.4.1计算方法与参数 168
8.4.2原设计方案计算结果 169
8.4.3修改设计方案计算结果 171
8.5高边坡静力有限元计算 172
8.5.1计算模型与参数 172
8.5.2原设计方案静力计算分析 174
8.5.3修改设计方案静力计算分析 178
8.6高边坡动力有限元计算 179
8.6.1计算模型与参数 179
8.6.2计算步骤 181
8.6.3进口段计算成果分析 182
8.6.4出口段计算成果分析 184
8.7工程类比确定工程的稳定性 184
8.7.1与陕西省宝鸡峡引渭工程98km塬边渠道高边坡工程类比 184
8.7.2已建黄土高边坡工程实践经验总结 186
第9章 非饱和膨胀土增湿变形试验研究与应用 188
9.1试样制备和土的物理、化学性质简介 188
9.1.1刘家梁膨胀土样 188
9.1.2开发区膨胀土样 189
9.1.3试样的制备 190
9.2安康膨胀土的土水特征曲线试验 191
9.3膨胀土一次浸水膨胀变形规律 191
9.3.1不同初始干密度、含水率土样无荷一次性浸水膨胀试验 192
9.3.2不同初始干密度、含水率土样一次性浸水膨胀后压缩试验 193
9.3.3不同初始干密度土样侧限压缩稳定后一次性浸水膨胀试验 196
9.3.4不同初始含水率土样侧限压缩稳定后一次性浸水膨胀试验 197
9.3.5膨胀力试验 198
9.4膨胀土侧限增湿变形试验 199
9.4.1膨胀土增湿膨胀后侧限压缩试验 199
9.4.2膨胀土侧限压缩后增湿膨胀试验 201
9.4.3原状膨胀土样膨胀变形试验 203
9.5膨胀土三轴增湿变形试验 204
9.5.1试验仪器简介 204
9.5.2膨胀土三轴浸水变形试验 204
9.6膨胀土增湿剪切试验研究 209
9.6.1试验仪器和试验方法简介 209
9.6.2不同初始含水率的膨胀土常规直剪试验 210
9.6.3膨胀土增湿剪切试验 211
9.6.4两种不同剪切试验抗剪强度比较 219
9.7膨胀土增湿变形计算模式 222
9.7.1相同含水率不同初始干密度的膨胀土侧限膨胀力的计算模式 222
9.7.2一次性浸水饱和情况下膨胀土侧限膨胀率计算模式 223
9.7.3增湿情况下膨胀土侧限膨胀率计算模式 226
9.7.4膨胀土三轴应力条件下增湿变形计算模式 231
9.8膨胀土增湿变形条件下的有效应力 236
9.8.1吸力与剪应变、吸力与球应变曲线确定 236
9.8.2膨胀土在增湿变形条件下的有效应力 237
9.9膨胀土增湿变形计算模式的应用 238
9.9.1膨胀土渠道地基浸水变形试验的基本情况 238
9.9.2膨胀土渠道地基土性室内试验资料简介 239
9.9.3计算模式选用 239
9.9.4宁夏膨胀土渠道地基计算 241
第10章 膨胀土地基及渠道离心模型试验 242
10.1离心模拟技术 242
10.2试验设备及测量仪器 242
10.2.1LXJ-4-450土工试验离心机 242
10.2.2土压力传感器 243
10.2.3位移传感器 243
10.2.4模型箱及加水装置 244
10.3非饱和土基质吸力量测研究 245
10.3.1基质吸力传感器 245
10.3.2传感器的饱和 247
10.3.3传感器的标定 248
10.3.4传感器的埋设和测量试验 248
10.4模型制作和试验步骤 251
10.4.1土样概况 251
10.4.2模型制作 251
10.4.3试验方法和步骤 256
10.5试验结果及分析 256
10.5.1模型1试验结果与分析 256
10.5.2模型2试验结果与分析 259
10.5.3模型3试验结果与分析 262
第11章 新疆水磨河细土平原区硫酸（亚硫酸）盐渍土的盐-冻胀试验 266
11.1水磨河细土平原区硫酸（亚硫酸）盐渍土分布 266
11.2硫酸（亚硫酸）盐渍土主要工程性质和工程地质问题 269
11.3试验土料选择 272
11.4试验研究内容 273
11.5制样和试验设备简介 274
11.6硫酸（亚硫酸）盐渍土单次盐-冻胀变形试验 274
11.6.1不同含水量的单次盐-冻胀试验 274
11.6.2不同干密度、不同硫酸钠含量的单次盐-冻胀试验 279
11.7硫酸（亚硫酸）盐渍土无荷载多次盐-冻胀变形试验 286
11.7.1试样的制备 286
11.7.2无荷载条件下不同干密度、不同硫酸钠含量的多次冻融盐-冻胀变形随温度变化关系 287
11.7.3无荷载、同一硫酸钠含量和不同干密度条件下多次冻融盐-冻胀规律 292
11.7.4无荷载和不同硫酸钠含量条件下的多次冻融盐-冻胀规律 295
11.8硫酸（亚硫酸）盐渍土有荷载多次盐-冻胀变形试验 296
11.8.1试样的制备情况 296
11.8.2有荷载条件下不同硫酸钠含量多次冻融盐-冻胀变形随温度变化关系 297
11.8.3有荷载条件下不同硫酸钠含量多次冻融盐-冻胀规律 304
11.8.4有荷载条件下最终、最大和不同冻融次数的盐-冻胀率 308
11.9硫酸（亚硫酸）盐渍土盐-冻胀力试验 314
11.9.1试样制备 314
11.9.2不同干密度、不同含水量、不同硫酸钠含量的盐-冻胀力随温度变化关系 317
11.9.3不同干密度、不同硫酸钠含量的盐-冻胀力规律 323
11.9.4不同含水量、不同硫酸钠含量的盐-冻胀力规律 325
第12章 硫酸（亚硫酸）盐渍土工程特性在水利工程中的应用 329
12.1新疆水磨河细土平原区硫酸（亚硫酸）盐渍土盐-冻胀评价 329
12.1.1盐渍土填筑土体盐-冻胀计算深度确定 329
12.1.2盐渍土填筑土体盐-冻胀变形计算与原位观测对比分析 335
12.2硫酸（亚硫酸）盐渍土盐-冻胀变形和土体压实度降低规律 342
12.3硫酸（亚硫酸）盐渍土填土允许硫酸钠含量分析 344
12.4填土盐-冻胀变形对渠道衬砌结构的影响分析 346
12.5填土水平盐-冻胀力对挡土结构稳定分析 348
参考文献 351