地球表面的非饱和土分布广泛,非饱和土的工程性质与饱和土存在很大差异。由于非饱和土研究比较复杂,目前的研究成果还远远没有达到工程建设所需要的程度。用饱和土的理论来近似估算非饱和土的强度参数,对实际工程的造价和安全等方面来说是不利的。特别是在基坑及边坡工程中,利用饱和土参数进行设计偏于保守,而一旦降雨入渗又会影响边坡的稳定性。因此,如何充分利用非饱和土的抗剪强度特性是基坑及边坡稳定性分析的重要研究问题之一。河北省石家庄地区地下水位较低,多数土体处于非饱和状态。随着城市地铁和高层建筑的兴建,基坑及边坡稳定问题对该区域非饱和土的研究提出了更高的要求。因此,本课题针对石家庄地区区域性非饱和土的强度特性展开研究,主要完成以下工作:(1)测量了石家庄地区区域性非饱和粉质黏土原状土及其重塑土的土-水特征曲线。研究表明,试验中原状土与重塑土在经过抽气饱和与不经过抽气饱和过程条件下,土-水特征曲线没有明显的差别。试验用原状非饱和土进气值在50kPa-80kPa之间,而重塑非饱和土的进气值在80kPa-130kPa之间,表明相同试验条件下原状土与重塑土的土-水特征曲线是有区别的。(2)利用代表性的Garden方程和Fredlund&Xing方程对试验测定的土-水特征曲线进行拟合分析,发现该区域性土采用Garden方程的拟合结果优于Fredlund&Xing方程,但总体拟合结果不尽如人意。本文提出针对该区域非饱和土的三参数方程,其拟合结果优于Garden方程。(3)对该区域性原状非饱和土进行直剪快剪、三轴UU和非饱和土三轴CD试验,发现非饱和土的抗剪强度指标试验结果差异较大。非饱和原状土直剪快剪的强度指标小于三轴UU试验的强度指标。饱和原状土与原状非饱和土UU试验得到的土样内摩擦角比较接近,但饱和后土样的黏聚力小于原状非饱和土样的黏聚力。(4)非饱和土三轴CD试验表明,基质吸力对该区域非饱和土的有效内摩擦角影响较小,对土样有效黏聚力影响较大。试验中基质吸力由100kPa增大到300kPa,由基质吸力产生的有效黏聚力占总有效黏聚力的比例由68.3%提高到91.75%。(5)结合土-水特征曲线测定,选取不同基质吸力下的强度指标,利用ABAQUS对非饱和土边坡在降雨条件下的稳定性进行数值分析。发现当土体强度指标高时,在降雨时间同样达到72h时,边坡土体竖向沉降比低强度指标时减小了14.6%,边坡稳定性提高。