受地下水分布及气候影响,自然界中土体的干湿状态总是在不断变化当中,干湿状态的变化导致土体内部基质吸力变化,土中基质吸力对非饱和土抗剪强度有较大影响,现阶段所应用抗剪强度公式均适用于饱和土,基质吸力对土体抗剪强度的影响未曾体现,导致工程应用中产生浪费,因此本文对基质吸力所提供非饱和土抗剪强度进行了研究。由于基质吸力不易量测,通常测绘土-水特征曲线得到基质吸力与含水率的关系,用含水率代替基质吸力以方便计算。此外实验室所测得土-水特征曲线多为无应力状态下,原状土应力历史条件较为复杂,为更好的分析原状土土-水特征曲线需进行不同应力状态下重塑土土-水特征曲线测绘。本文以张家口地区典型性粉质黏土为例,对非饱和粉质黏土进行了土-水特征曲线测绘、微观分析、三轴抗剪强度方面的研究。(1)采用非饱和土固结仪、非饱和土三轴仪对土体在无应力状态下,轴向应力状态下,等向围压状态下进行实验,得到不同应力状态下非饱和土土-水特征曲线。对比原状土及不同受力状态下重塑土土-水特征曲线,曲线整体走势相同,在进气值、含水率降低速率、残余含水率等方面相差较大,认为土体的应力历史对非饱和土土-水特征曲线影响较大。经拟合采用Gardner模型对土-水特征曲线进行分析,提出采用二次求导、对数公式对模型参数进行确定。(2)采用蔡司体式显微镜观察土体表面孔隙分布,发现重塑土样经过预固结后,土体表面更为平整,孔隙分布更加均匀。利用BSD-PS2型比表面积及孔径分析仪对基质吸力为385 kPa条件下非饱和土进行低温氮吸附实验,测得的土样孔径结果分析发现当基质吸力达到一定值后,重塑土试样在无压条件下土体内部微孔孔径分析指标较大,不同受力条件下土体内部孔径分析指标与原状土孔径指标极为接近,因此较无应力条件下所得残余含水率,土体在不同受力条件下所得残余含水率与原状土更为接近。(3)通过非饱和土的三轴试验得到土体在不同基质吸力条件下的应力-应变曲线,曲线整体呈现双曲线状态。非饱和土偏应力随基质吸力的增加出现先增加后减小的趋势。随围压的增加,土体大小主应力之比逐渐减小。随含水率的减小,大小主应力之比呈现先增加后减小的趋势。基质吸力对土体内摩擦角影响微弱,对土体粘聚力影响较大。采用轴平移技术对非饱和土总粘聚力进行分析,得到随基质吸力的增加土体总粘聚力呈现抛物线状态。经分析得到土体随基质吸力变化得到的抗剪强度公式,当土体达到残余阶段时,非饱和土抗剪强度公式适用性变低。结合非饱和土土-水特征曲线中基质吸力与体积含水率所存在的关系,认为采用体积含水率计算非饱和土抗剪强度公式同样适用且易于测量,经分析总粘聚力与体积含水率呈抛物线关系进而得到体积含水率与非饱和土抗剪强度的关系式,经验证该公式当土体达到残余阶段时同样适用。