利用雙應(yīng)力狀態(tài)變量表示方法，建立了考慮干燥裂縫時(shí)吸力沿深度均勻分布和隨深度線性減小兩種情況下垂直切坡極限自穩(wěn)高度表達(dá)式。研究表明，自穩(wěn)高度 不僅依賴于土的強(qiáng)度，而且與基質(zhì)吸力有關(guān)。一方面基質(zhì)吸力提高了土的抗剪強(qiáng)度，從而有助于提高垂直邊坡的穩(wěn)定性；另一方面地表干燥裂縫深度隨吸力的增大而 增大，從而吸力的增大又將削弱邊坡的穩(wěn)定性。與不考慮干燥裂縫情況相比，考慮干燥裂縫時(shí)垂直切坡的極限自穩(wěn)高度將有所降低，這些結(jié)果對(duì)基坑無支護(hù)開挖具有 理論指導(dǎo)意義和工程應(yīng)用價(jià)值。

  0引言基坑開挖與支護(hù)是城市高層結(jié)構(gòu)工程建設(shè)中的一項(xiàng)重要內(nèi)容.由于多數(shù)基坑工程屬于臨時(shí)工程，在保證安 全的前提下，應(yīng)盡可能地充分發(fā)揮土的天然強(qiáng)度，以最大限度地減少支護(hù)工作量和降低工程造價(jià)。同時(shí)由于我國西北、西南大部分地區(qū)位于干旱或半干旱地帶，大量 的公路、鐵路、機(jī)場等基礎(chǔ)設(shè)施往往直接修建在非飽和土地基上，加強(qiáng)非飽和土工程性質(zhì)及其工程應(yīng)用的研究是急需解決的實(shí)際巖土工程課題。

   非飽和土空隙中存在水與氣?？紫稓鈮毫εc孔隙水壓力之間的壓力差稱為基質(zhì)吸力，這種基質(zhì)吸力使得非飽和土的變形與強(qiáng)度特性比完全飽和土的工程特性更為復(fù) 雜.一般認(rèn)為，基質(zhì)吸力將提高土的強(qiáng)度，從而在基坑開挖中，隨著吸力的增加，垂直或接近垂直邊坡的自穩(wěn)高度將有所增加。當(dāng)在整個(gè)地下水位以上吸力沿深度為 常數(shù)時(shí)，自穩(wěn)高度隨吸力的增大而線性地增加；當(dāng)在地下水位以上吸力沿深度線性減小時(shí)，自穩(wěn)高度將隨吸力呈拋物線形變化。單方面地從上述角度看，吸力固然能 提高土的強(qiáng)度；但從另外角度看，當(dāng)吸力達(dá)到一定程度時(shí)，地表必然出現(xiàn)干燥裂縫，裂縫的出現(xiàn)勢必削弱邊坡的穩(wěn)定性。因此可以預(yù)計(jì)，垂直切坡的自穩(wěn)高度并不總 是隨吸力的增大而增大，而是不僅依賴于土的強(qiáng)度，而且取決于土的吸力沿深度的分布模式及其所誘導(dǎo)的地表裂縫的綜合效應(yīng)。本文對(duì)此問題進(jìn)行全面分析。

   1非飽和土的應(yīng)力狀態(tài)與強(qiáng)度分析一般認(rèn)為，非飽和土由固體（礦物顆粒）、氣體和液體（通常是水）三相組成，而實(shí)際上土中水與氣體的分界面即收縮膜的性質(zhì) 既不同于水，也不同于氣體，有人認(rèn)為應(yīng)將其按第四相獨(dú)立考慮。正是由于收縮膜的存在導(dǎo)致了表面張力的存在，從而產(chǎn)生毛細(xì)現(xiàn)象和基質(zhì)吸力。其中土骨架和收縮 膜兩相在力的作用下發(fā)生變形；而氣體和水兩相在應(yīng)力梯度下發(fā)生流動(dòng)。

  對(duì)于完全飽和土，根據(jù)Terzaghi有效應(yīng)力原理，土的變形和強(qiáng) 度取決于有效應(yīng)力狀態(tài)變量e′為孔隙水壓力。而非飽和土的變形與強(qiáng)度特性更為復(fù)雜，目前對(duì)于非飽和土所建議的應(yīng)力狀態(tài)變量已有十余種形式，其中 BishopAitchison與Jennings等所建議的形式得到了比較一致的認(rèn)同與廣泛應(yīng)用。Fredlund等應(yīng)用多相連續(xù)力學(xué)原理進(jìn)行了分 析<8、9>，指出非飽和土的全面應(yīng)力狀態(tài)可以用3個(gè)應(yīng)力狀態(tài)變量，即（e-中的2個(gè)獨(dú)立的應(yīng)力狀態(tài)變量）來表示，其中u為孔隙氣壓力， （u）稱為基質(zhì)吸力，（e-u）為總應(yīng)力。雙應(yīng)力狀態(tài)變量（e-u）以矩陣形式表示為Fredlund應(yīng)用“零位”試驗(yàn)對(duì)其理論進(jìn)行了驗(yàn)證。陳正漢則應(yīng)用 連續(xù)介質(zhì)應(yīng)力理論和巖土力學(xué)公理化理論體系的基本定律，論證了用上述兩個(gè)獨(dú)立狀態(tài)變量描述非飽和土力學(xué)性質(zhì)的客觀性與合理性。