非饱和土的应力理论研究

On the basis of thermodynamics and continuum mechanics, a systematical research on stress state variables of saturated soil and unsaturated soil will be carried out theoretically. Firstly, combining the research productions of thermodynamics and soil mechanics, the types and the characteristics of variabes to be used for complete describing the equilibrium state of soil. Nexst, the concrete expressions of stress state variables for saturated soil and ubsaturated soil will be deduced using two theoretical methods,i.e., the stress state variables will be obtained from the equilibrium equation of soil skeleton in the ground of stress theory of continuum mechanics on the one hand, and stress state variables will be determined in accordance with the average stress theorem of unhomogeneousf media on the other hand. Third, each stress state variables used in literatures will be analyzed and its shortcoming in theory will be pointed out. Fourth, the selection criteria to choice the stress state variables for unsaturated soil will be proposed according to comprehensive consideration in theory and in application as well as in logical relationship. Finally, a series of tests of unsaturated soil will be done to verify the stress state variables of unsaturated soil. A series of questions about stress state variables of unsaturated soil in literature will be resolved theoretically, and the friuts of the project will enrich and perfect the theories of soil mechanics of unsaturated soil.

以热力学和连续介质力学为基础，从理论上系统研究饱和土与非饱和土的应力状态变量。首先，结合热力学和土力学的研究成果，提出完整描述土处于平衡状态时所需要的变量种类，并分析各类变量的特征。其次，应用两种理论方法分别推导描述饱和土与非饱和土的应力状态的变量的具体表达式：一是依据连续介质力学的应力理论，从土骨架平衡方程出发进行推导；二是依据非均质介质的平均应力定理进行推导，以资比较；第三，用理论方法对文献中所使用的描述非饱和土的各种应力状态变量进行分析评价，指出各自的理论缺陷；第四，综合理论、应用、逻辑关系和试验验证4个方面的考虑，提出选择非饱和土的应力状态变量的原则；最后用非饱和土力学试验对提出的应力状态变量进行验证。本项目的成果将从从理论上回答关于非饱和土的应力理论（特别是应力状态变量）研究中提出的一系列问题，丰富和完善非饱和土力学的应力理论。

以热力学和连续介质力学为基础，以改造升级的非饱和土三轴仪为工具，从理论上系统深入地研究了饱和土与非饱和土的应力状态变量。取得的主要成果如下：（1）结合热力学和土力学的研究成果，提出了完整描述土处于平衡状态时所需要的4类变量（包括几何变量、力学变量、电磁变量、化学变量），并分析了各类变量的特征；（2）应用两种理论方法分别推导了描述饱和土与非饱和土的应力状态的变量的具体表达式：一是依据连续介质力学的应力理论，从土骨架平衡方程出发进行推导；二是依据非均质介质的平均应力定理进行推导，二者的结果相互印证；（3）用理论方法对文献中所使用的描述非饱和土的各种应力状态变量进行了分析评价，指出了各自的理论缺陷；（4）提出了选择非饱和土的应力状态变量的4项原则，即理论合理、应用方便、逻辑关系正确、经试验验证，据此推荐了合适的应力状态变量；（5）用9组22个非饱和土三轴试验验证了所推荐的应力状态变量的合理性。本项目的成果从从理论上回答了关于非饱和土的应力理论（特别是应力状态变量）研究中提出的一系列问题，夯实了两个应力状态变量的理论基础和试验基础，丰富和完善非饱和土力学的应力理论。.发表学术论文28篇，其中12篇被EI检索。1篇获中国土木工程第十二届优秀论文二等奖（2016），1篇在2013年入选领跑者F5000（中国精品科技期刊 顶尖学术论文）。.成功举办了第6届亚太非饱和土学术会议（AP-UNSAT 2015）和第一届全国非饱和土与特殊土力学及工程学术研讨会，协办了非饱和土的应力-强度理论与变形特性等4次全国会议等。.陈正汉为2014年黄文熙讲座主讲人，在AP-UNSAT 2015上作keynote 报告，在全国会议上作特邀报告14次，主题报告2次，大会报告2次； 应邀在同济大学、武汉大学、华中科技大学、湖南大学、西南交大、河海大学、中科院岩土所、中科院山地所等单位作专场学术报告31场次。.培养博士1名，硕士5名；获重庆市 2014 年优秀硕士学位论文 1 篇。.