收缩膜张力牵引力及湿吸力分析

  气相连续时，收缩膜同土颗粒发生相互作用，影响土的力学性质。早在1976年就认识到了水—气界面（亦即收缩膜）的重要作用，但他认为孔隙水分使土颗粒间产生的水膜粘结力是基质吸力引起的吸力和收缩膜张力两者的简单叠加，即它受温度、水化学性质的影响。虽看到了收缩膜的作用，但简单地将此两种吸力相加是有问题的，因为收缩膜张力具方向性，且应考虑其方向性、环境应力及变形破坏性质。与基质吸力类似，若土颗粒堆积是均匀的，当土体受固体边界的作用，则土体中土颗粒也是处于颗粒四周相同的收缩膜张力作用的平衡力系中，即吸力对土颗粒间的有效应力无贡献。但是，收缩膜的最重要特性是它（象弹性薄膜那样交织于整个土的结构中）能够承受拉力，即在土颗粒相互错动时它具有抵抗颗粒滑动的能力，因而不管边界情况如何，收缩膜张力具有抵抗变形破坏的作用。因此，定义抗滑动的牵引力为收缩膜张力对土粒产生的具抵抗剪切破坏的吸力。在微观上，在收缩膜与土颗粒接触点的切线方向上的分量，即在宏观上，若用牵引力表示由于的作用而使土体单位面积上所受到的具有抵抗剪切破坏的收缩膜吸力，则有如果无边界，则要考虑收缩膜张力在土颗粒中心点连线方向上的分量而使土体单位截面积上所受的有效吸力，此吸力相当于文的湿吸力，它是土颗粒之间的作用力，可以与总应力叠加而成有效应力的一部分。其值为均是由收缩膜引起的，由于收缩膜是否直接接触土颗粒对的影响很大，因而与饱和状态有关。三种含水状态非饱和土—悬挂状非饱和土、索状非饱和土、孤立空气非饱和土遵循的规律不同，但可由下面公式统一表述：主要取决于土的结构和饱和度，其变化规律与悬挂饱和土的不一样。对于索状非饱和土，由于有很多收缩膜已不直接接触到土颗粒固体，因而，虽然索状非饱和土的仍是随着饱和度的提高而增大的，但其增长速率比悬挂状非饱和土的要缓慢得多。有固体边界时，收缩膜对土吸力。