在实际工程中,降雨、渗流等引起土体含水量的变化是土体失稳破坏的主要原因,土体含水量的增加,导致基质吸力的降低,土体的抗剪强度急剧下降,进而引发路基塌陷,大坝失稳等一系列工程事故。目前,国内外研究学者针对不同细粒含量的砂土在非饱和状态下的强度理论及强度变化规律的研究较少涉及高吸力阶段。因此,本文以不同细粒含量的非饱和砂土为研究对象,研究细粒含量及饱和度对非饱和土强度特性、体变特性、土水特征曲线的影响规律。本文主要对不同细粒含量的非饱和砂土在全吸力范围内的抗剪强度变化规律进行研究。室内试验的主要内容包括:配制8%、16%、24%、36%等4种细粒含量的标准砂,50%、65%、80%等细粒含量粗细混合料以及纯细粒的青海粉质黏土,控制相同的击实功制备内径61.8mm,高20mm的饱和环刀土样,在室内进行风干养护得到不同含水率状态的非饱和土样;采用滤纸法并结合WP4C露点水势仪测定基质吸力并绘制不同细粒含量砂土的SWCC曲线;采用四联动直剪仪进行直剪试验,测定不同细粒含量的砂土在不同含水状态下的抗剪强度,进而研究其强度变化特性。基于室内直剪试验数据,计算非饱和砂土在不同含水状态下的内摩擦角和粘聚力等强度参数,同时针对非饱和砂土的抗剪强度,采用现有的非饱和土强度理论和公式进行处理。通过对试验数据进行分析,得到如下研究结论:(1)通过对不同细粒含量砂土的峰值强度-饱和度曲线进行分析,可以发现:不同细粒含量的砂土在全吸力范围内,无论细粒含量的多少,其非饱和土的强度及毛细粘聚力随基质吸力的变化均会出现一个峰值,产生“山峰”效应。(2)在对数坐标系中,峰值强度与饱和度的对数基本成线性关系。对于不同细粒含量的砂土,其峰值强度-饱和度的关系曲线分布在一个扇形区域内。(3)饱和度和细粒含量对非饱和砂土的应力-应变关系曲线形态影响较大,从剪应力-剪切位移关系曲线中可以看出:随着饱和度的降低,土样的破坏形态由塑性破坏逐步转变为脆性破坏,完全干燥的非饱和土样在剪切过程中,剪应力会出现断崖式的陡降段,土体的剪应力急剧降低;各细粒含量的砂土样对应的残余强度均随着饱和度的降低而增大。(4)随着细粒含量的增加,剪切破坏形态的塑、脆性转变点对应的饱和度先增加后降低,这主要是由于细粒土含量的增加改变了土样的颗粒级配和矿物质成分,使土样的宏观力学性质表现出较大的差异。(5)随着饱和度的降低,土体的剪胀性增强,剪缩性减弱;对于细粒含量较高的土样,其饱和度越低,土体的剪缩体应变越小,土体从剪缩转变为剪胀的剪切位移越小。在应力-应变曲线上,土体越干燥,其弹性模量越大,峰值强度出现时的剪切应变也越小。(6)细粒含量较低时,非饱和砂土的进气值和残余值均随细粒含量的增加而增大,随着细粒含量的进一步的增加,进气值和残余值增加的幅度变缓,直至稳定在某一水平;而土样的残余饱和度随着细粒含量的增加呈现先增大后减小规律,当细粒含量超过65%时,其残余饱和度随细粒含量的增加基本保持不变。