砂性土采用浸水饱和法；渗透系数大于10^-4cm/s的粘性土采用毛细管饱和法；渗透系数小于、等于10^-4cm/s的粘性土采用抽气饱和法。

饱和土毛细管饱和法

1.选用叠式或框式饱和器，试样上、下面放滤纸和透水石装入饱和器内并旋紧螺母。

2.将装好的饱和器放入水箱内注入清水，水面不宜将试样淹没，关箱盖。浸水时间不得少于两昼夜。

3.取出饱和器，松开螺母，取出环刀，擦干外壁，称环刀和土的总质量。

饱和土抽气饱和法

1.选用真空饱和装置，将装有试样的饱和器放入真空缸，真空缸与盖之间涂一层凡士林盖紧。

2.将抽气机与真空缸接通，开动抽气机。当真空压力表读数与一个大气压力值相等时，微开管夹使清水徐徐注入真空缸。在注水过程中，真空压力表读数宜保持不变。

3.待水淹没饱和器，停止抽气。开管夹使空气流入真空缸，静止一段时间，粘性土宜为10h。

4.打开真空缸，从饱和器内取出试样，称试样质量，并计算饱和度。当饱和度低于95%时，应继续抽气饱和。

饱和土中弹性波的传播

饱和土中波传播问题是岩土工程、地震工程及地球物理等学科领域的重要课题。由于饱和土是一种流固两相多孔介质，故与一般均质弹性介质相比,其中的波传播问题要复杂得多，有关的研究尚待进一步深入。

弹性波传播特性：

(l)饱和土中P1波和S波的频散性很小，而P2波的频散性较大，特别是当频率很低时，P2波退化为扩散过程。三种波的衰减均随频率的增大而增大，其中P2波的衰减较P2波和S波的衰减要大得多。

(2)饱和土存在一个特征频率关，据此可将波频划分为高、中、低频段。工程测试及室内试验频率一般均在低频段。在特征频率附近,三种体波的速度和衰减的变化相对显著。

(3)饱和土中三种体波的速度与孔隙率近似成线性关系，随孔隙率增大，P1波的速度减小，P2波和S波的速度增大。可以利用这种关系测试饱和土孔隙率。

(4)饱和土中P2波和S波的速度受渗透性和流体粘滞性的影响不大，而P2波速度及三种波的衰减通常受这两种参数的影响相对较大，因此可望利用波衰减信息来测试饱和土渗透性和流体粘滞性。

(5)P2波传播速度低而衰减又快，因此在工程测试中较难探测，其作用也一般被忽略。但是P2波的存在必将携带、消耗部分能量，而且在某些特定条件下(如在透水边界)其作用将被激发。

饱和土中端承桩纵向振动特性

一、桩顶复刚度特性

1.振幅随桩长逐渐衰减。

2.随模量比的增加，振荡的幅度和波长也逐渐增大，表明土越软，桩土体系的相对刚度和阻尼的振幅越大。

3.渗透力对桩的动刚度因子和等效阻尼的影响较小，随渗透力的增大，动刚度因子和动阻尼的振幅略有减小。当渗透力很大或渗透系数很小时，饱和土体近似一个封闭系统，这时水相与固相的相对运动减弱，因而阻尼减小。

二、桩顶速度幅频响应及时域特性分析

1.随着长径比的增加，幅频曲线的振幅及时域曲线的底部反射减小。当长径比达80时，两种曲线的振幅己很小，趋于直线。因此在桩基实测中存在临界长度。

2.随着模量比的增长，幅频曲线及反射波曲线的幅值增长，而幅频的初始刚度值降低。

3.渗透力的影响较小，表明了在很短的时间内孔隙水的影响难以体现。

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天然的土体是地壳表层的岩石经历长期(特别是第四纪以来)的风化、搬运、磨蚀和沉积作用形成的，由固体颗粒、颗粒周围的水分和颗粒与颗粒之间为气体所充满的孔隙组成,所以土体为三相体。

若土中的孔隙全部由水填充时，称为饱和土。相应的，若土中的空隙全部由空气填满时，称为干土。干土和饱和土都是二相体。

《土工试验方法标准》的“试样制备和饱和”一节中明确给出了饱和标准是“饱和度不低于95﹪”（颗粒粒径小于60mm的土）。有的编录教程上，砂类土根据饱和度Sr划分，稍湿（Sr≤50%），潮湿（50%≤Sr≤80%）；但并不为勘察规范所提倡。 正因为饱和度在确定上的困难，规范用湿度和液性指数分别表达粉土和粘性土的含水状态。考虑到实际应用，粗粒土是否饱和的界线是地下水位；粘性土是否饱和的界线是毛细饱和带；这两种条件下的土，饱和度统一按照100%考虑。

土体中含有气体使非饱和土的性质远比两相的饱和土复杂，饱和土的某些原理对非饱和土不再适用，或者需要重新论证。弄清非饱和土的基本性状和工程性状及其主要影响因素，在此感性认识的基础上进行性质抽象和关系抽象，建立非饱和土研究的基本思路，探索在工程中考虑这些性状的本构关系和定性的、定量的分析方法，提出合理的计算公式，选择合适的特性参数试验方法（尤其是吸力的量测技术），确定各特性参数量值的范围，并将分析结果在实践中进行验证和修正等：这些就是非饱和土力学研究的主要任务。

非饱和土体中存在着大小和形状多变的孔道体系，当水分很少时，水分只能占据细的“狭颈”孔道，且互不连续，这时气相与外界大气连通（平衡）。这种状态在俞陈划分法中称为“气开敞”。另一种与此相反，当土中的水分很多时，液相不仅占据了全部小孔道，而且也占据了大孔道，气相被液体分割包围，形成弧立气泡悬浮于液体中，气相完全被封闭，与大气不能连通，固液气三相的界面现象消失，这时，非饱和土与饱和土的性状差别主要在于前者孔隙中的液体是可压缩的，而后者孔隙中的液体不可压缩，此即为气相的“完全封闭状态”。上述两种情况比较极端，也比较简单，介于上述两阶段之间的形态，则要复杂得多。对此，有不同的划分法，三阶段划分法将其称为“双开敞”阶段，即气相和液相均向大气开敞的意思，但这样划分似乎过于简单化了。事实上，“双开敞”的形态是一个很不稳定的阶段。当水分从“气相完全连通形态”增大时，土体中的部分不连续水相可以逐步地接续起来，并与外界相通。但这种情况只是部分发生，其余部分仍保留着气相与外界（大气）连通的状况。在这一阶段，土体受压后的变形将是相当迅速的。这阶段在“四形态的划分”中称之为“气相的部分连通形态”。当土中的水分继续增多时，不连续水的接续现象会继续发展和漫延，由于毛细水的迁移，在土体的表部首先将会形成连续的水膜，从而把气相与大气暂时隔离开来。这时，气相仅在土体内部存在连通现象，它在四形态划分中称为“气相的内部连通形态”。研究表明，非饱和土处于“内部连通”与处于“部分连通”时的性状将有显著的不同。在上述四种形态中，不言而喻，部分连通与内部连通两种形态将是非饱和土力学的主要研究对象。因为对于完全连通状态，可以看作“干土”，问题比较简单；而对于完全封闭形态，则可将它简化为内部充满可压缩流体的饱和土，许多饱和土的成果可以延伸和利用，故不是非饱和土研究的重点。

非饱和土是一种三相土，与饱和土不同，非饱和土中不仅有固相（土粒及部分胶结物质）和液相（水和水溶液），而且还有气相（空气和水汽等）存在。气相的存在使土的性质大为复杂化，它的基本特性与饱和土有所不同，这些特性给非饱和土工程性状的研究带来了许多困难，以致目前对非饱和土基本性质的研究仍不很成熟，而非饱和土的理论原理和计算方法以及它们介入工程的程度则还处于初步阶段。

一般认为土壤由固相（土壤颗粒）、液相（土壤水）和气相（土壤所含气体）三相构成，在土壤颗粒空隙完全由液相填充，即水占土壤空隙的比例为百分之百时该土壤称之为饱和土。反之，土壤孔隙由水和空气填充，即饱和度小于100%时但大于0时，该土壤为非饱和土。

基质吸力为研究非饱和土特性的一个重要参数，基质吸力多用于描述土体雨水入渗的能力，比如大坝土体入渗、降雨入渗，其可通过水土特征曲线描述——试验测得土中基质吸力与土体体积含水率变化的一组数据表示。

常用的分析非饱和土的软件有midasgts、geostudio、ansys及ABAQUS，Seep3D。

非饱和土在自然界广泛地存在，真正的饱和土在自然界是很少的，尤其在干旱与半干旱地区，由于受气候条件的影响，存在着若干种具有特殊性质的土类，如膨胀土、崩解土（黄土等）、残积土等，统称为“特殊土”。它们均具有非饱和土的基本特性，即土体内通常存在着吸力。这种特征在膨胀土中表现得尤为明显和重要。因此，非饱和土理论就越来越密切地介入到膨胀土的研究中。这样不仅增加了膨胀土研究的活力，开阔了探索的视野，而且鉴于非饱和土力学的理论框架已有一定进展，也使今后膨胀土研究有了比较坚实的理论基础，从而使研究向着更加理性化的方向发展。

非饱和土强度特征

非饱和土与饱和土在力学方面最大的区别是吸力的存在，吸力使得非饱和土性质与饱和土有较大不同，对非饱和土的变形和强度有很大影响，吸力的存在会提高非饱和土的强度。吸力是土体内部土颗粒的表面与孔隙内的水和气相互作用而产生的，与外荷载作用没有直接联系。总吸力通常包含基质吸力和溶质吸力两部分。当不考虑土体中孔隙水化学浓度变化时，溶质吸力的影响可以忽略，此时主要关注基质吸力。基质吸力主要受水-气交界面（即张力收缩膜）的影响，并且与饱和度的变化密切相关，常用土水特征曲线来表征。基质吸力一般又由两部分组成：毛细部分和粘吸部分。毛细部分吸力，对非饱和土的性质和行为有两种作用或影响：①吸力的变化会引起非饱和土的平均骨架应力的变化（通过孔隙内流体的平均压力的变化引起）。②由于毛细水表面的拉力提供了颗粒之间的附加拉力，因此形成了土颗粒之间的一种黏聚力。

1、吸力对抗剪强度的影响

通过大量学者对非饱和土抗剪强度问题的研究和试验，可以观察到两个基本趋势：一是抗剪强度会随着净法向应力的增加而增加；二是抗剪强度会随着基质吸力的增加而增加。但是，净法向应力往往比吸力的作用更加明显。

2、吸力对抗拉强度的影响

虽然土体抗拉能力相对较弱，但土特别是非饱和土仍然可以承受一定的拉力，具有一定的抗拉强度，且这种抗拉强度在一些工程问题中非常重要。当抗拉强度不足时，在拉应力的作用下土体会出现开裂，会对土工建筑物产生极大的危害。非饱和土的抗拉强度来源于颗粒材料内部的黏聚力，黏聚力的产生源于土体内部的各种物理化学作用力。这些作用力中，一类是在饱和土中就存在的，如范德华力、双电层引力或排斥力、溶质沉淀引起的胶结力等。另一类作用力只有在非饱和土中才存在，即表面张力引起的毛细作用，它受含水量或饱和度的影响非常大。

非饱和土渗透性特征

在非饱和土壤中，因土壤孔隙中部分充气，导水孔隙相应减少，因而导水率也相应减少。由于在吸力作用下，土壤水首先从大孔隙中排出，随着吸力的增加，水流仅能在小孔隙中流动。所以，土壤从饱和到非饱和，其渗透性将急剧降低。将饱和土达西定律延伸至非饱和水流中，实践证明达西定律也适合于非饱和土中水的流动。但是非饱和土渗透系数不能假定为常数，同时受到土的孔隙比和饱和度变化的强烈影响，是体积含水量的函数。

非饱和土变形特征

非饱和土是一种三相的多孔松散介质，三相之间不仅具有力学效应复杂多变的收缩膜，而且还存在气、固与固、液之间的电化学作用和物理作用以及它们物理性态变化的影响，这样一种复杂介质结构的单元体受到附加应力作用时，一方面固、液、气三相及收缩膜构成的结构发生变化，最终抵抗附加作用应力；另一方面伴随着结构的体缩，存在液、气相在结构孔隙中的运动。前者不仅包含土粒构架，而且包含了液固间的电化学加固作用、气液固之间的收缩膜加固作用等，它们构成了非饱和土的骨架结构系。结构系中各种要素的调整与变化在于抵抗附加应力作用；后者是指结构系体缩过程中液、气相在结构系孔隙中运动，以便适应土骨架结构系中各种要素的调整变化。因此，非饱和土的固结过程实际上是土骨架结构系中各要素调整变化的过程，也是适应这种变化液、气相在结构孔隙中运动的过程。

非饱和土的固结同饱和土的固结相似，也是土骨架结构系体缩，结构系孔隙中液、气相运动的过程；也是土骨架结构系承担应力增长，液、气相运动驱动压力消散的过程。