干密度对重塑花岗岩残积土土水特征曲线影响

采用压力膜仪法对深圳市福田区某基坑底部的花岗岩残积土重塑土样进行不同干密度下的土水特征曲线试验,研究不同干密度对花岗岩残积土土水特征曲线的影响,并采用Van Genuchten模型、FredlundXing模型及Gardenr模型进行土水特征曲线拟合,以给工程设计提供参考。试验结果表明:不同干密度对土水特征曲线有显著影响,且主要影响土水特征曲线的过渡段,干密度越大其持水性能越强、进气值越大; 3种模型均可较好模拟花岗岩残积土重塑样土水特征曲线。     

非饱和重塑弱膨胀土孔隙结构与土–水特征曲线试验研究

为研究压实程度对非饱和重塑弱膨胀土孔隙结构的影响,探讨膨胀土孔隙结构改变对土–水特征曲线的影响。以新疆哈密地区重塑膨胀土为研究对象,采用压汞试验测定压实程度对土样的微观孔隙结构影响,并利用热力学关系模型对膨胀土分形维数进行研究;采用滤纸法试验测量不同初始干密度下重塑土样的土–水特征曲线,提出可考虑压实作用影响的膨胀土土–水特征曲线双参数拟合模型,最后,基于土体孔隙特征,借助毛细管原理计算并结合滤纸法试验数据修正其土–水特征曲线。研究结果表明：随压实程度的增加,新疆哈密地区非饱和弱膨胀土孔隙呈初始三峰状并逐渐趋于双峰状分布,其在微观上表现为大孔隙的压缩引起的大孔隙向小孔隙的转化,孔隙内壁的粗糙程度及孔隙结构的复杂程度提高;土体基质吸力随含水率的增加而降低,相同体积含水率下,土体初始干密度越大,基质吸力越大,双参数模型可较好反映土体初始干密度对膨胀土土–水特征曲线发展规律的影响;基于毛细管原理的土–水特征曲线计算值同滤纸法实测曲线有相同函数模型发展规律,且随试样初始干密度的增加两者呈逐渐“远离”趋势发展;土–水特征曲线修正模型可统一描述非饱和弱膨胀土基质吸力随孔隙结构、含水率及密度状态的发...     

荆门膨胀土土–水特征曲线特征参数分析与非饱和抗剪强度预测

 为探讨荆门原状、压实、石灰改良膨胀土的非饱和抗剪强度与土–水特征曲线(SWCC)的相关关系,利用Fredlund-Xing模型对3种膨胀土的SWCC试验数据进行非线性拟合,获得相应模型参数;利用Fredlund公式(1996年)对3种膨胀土控制吸力下的固结排水剪三轴压缩试验抗剪强度成果进行相关分析。分析结果表明：(1) 使用Fredlund-Xing模型拟合3种膨胀土SWCC试验数据的效果均较好。(2) 荆门原状、压实、石灰改良膨胀土的进气值分别为210,68和18 kPa;石灰改良膨胀土的持水能力(水稳定性)最强,压实膨胀土次之,原状膨胀土最弱;3种膨胀土的残余吸力可均取为3 000 kPa。(3) 3种膨胀土的有效内摩擦角(j´)和与基质吸力相应的内摩擦角(jb)均非常数;j´与基质吸力相关,jb与基质吸力和应力状态均相关,这意味着Mohr-Coulomb破坏包面是双向弯曲的。(4) 使用Fredlund公式,能够在较大的吸力范围内较好地预测荆门膨胀土的非饱和抗剪强度,原状、压实、石灰改良膨胀土的土性参数κ分别为2.4,2.7及3.4。(5) 预测值与实测值间存在差别的主要原因是Fredlund公式本身未考虑到jb与应力状态相关,若要考虑该因素,可将应力状态对SWCC的影响引入到Fredlund公式中。     

不同干密度下玄武岩残积土土水特征曲线分析

采用美国SOILMOISTRUE综合压力板仪法,测试了原状与重塑玄武岩残积土样在不同密度下的土水特征曲线。试验结果表明:不同干密度下玄武岩残积土的进气值不同,干密度大的土样进气值较小,即相同含水率条件下土样的基质吸力随干密度的增大而增大;当基质吸力超过850kPa后,体积含水率随基质吸力的变化很小,重塑土与原状土土水特征曲线基本平行。进一步地采用Van Genuchten模型(简称VG模型)、Fredlund 3参数模型和Fredlund 4参数模型对试验所测的曲线进行了拟合,结果表明:VG模型能较好地拟合本次试验结果,同时给出了拟合参数,拟合的相关系数均大于0.99;对比Fredlund 3参数模型和Fredlund 4参数模型的拟合数据,可以看出假定残余含水率θr等于0是合理的,三种模型对玄武岩残积土土水特征曲线均具有良好的适应性,但VG模型拟合效果最为良好。     

土水特征曲线参数的概率统计及敏感性分析

为了研究不同类型土体的土水特征曲线(SWCC)特性,以Fredlund-Xing模型的3种模式及van Genuchten模型的3种模式为SWCC拟合模型,以MATLAB编程语言中的3种函数为拟合方法,以UNSODA数据库中的黏土、砂土、广西膨胀土及合肥膨胀土为研究对象,对大量的基质吸力-体积含水率数据进行了曲线拟合及参数统计,分析了拟合模型与拟合方法对模型参数的影响,得到了这4类土的SWCC参数概率分布特征;提出了考虑变量间相关性时对体积含水率进行参数敏感性分析的计算公式。拟合结果表明：拟合方法对SWCC参数有一定影响;在低吸力部分,各种拟合模型的SWCC基本一致;在高吸力部分,FX2与VG2、FX3与VG3的SWCC基本一致;体积含水率对参数a的敏感性很小,对参数n与m的敏感性较大。     

非饱和膨胀土强度及土水特性室内试验研究

依托某浅埋膨胀土隧道工程,制备不同含水率的土样进行直剪试验,建立了膨胀土强度参数随含水率变化的经验公式,采用滤纸法测得膨胀土在吸湿过程中基质吸力随含水率的变化规律,并依据试验数据对土—水特征曲线按V-G模型进行拟合并确定拟合参数,结果表明:现场膨胀土属于低压缩性土,具有中等膨胀潜势,土体摩擦角随含水率的增加呈线性减小,黏聚力随含水率的增加呈二次抛物线形减小,土—水特征曲线与V-G模型拟合程度较好。     

花岗岩残积土的土水特征曲线参数概率

土水特征曲线(SWCC)用于描述非饱和土中含水量与基质吸力的关系,在非饱和土力学中具有重要的作用。在SWCC拟合模型中有多个拟合参数,各值通过实验方法获得且具有很大的不确定性。采用贝叶斯理论对拟合参数的不确定性进行分析,将SWCC拟合参数作为随机变量,采用Van Genuchten模型拟合花岗岩残积土的土水特征曲线试验数据。以马尔可夫链蒙特卡罗方法的延迟拒绝适应性算法获得模型参数后验分布抽样,获得了不同置信区间的SWCC及其对应参数值。     

全风化泥岩持水特性研究及其预测

以全风化泥岩为研究对象,采用压力板法、滤纸法和饱和盐溶液蒸气平衡法3种方法研究在全吸力范围内压实样的脱湿阶段持水特性;压汞试验测试土样的孔径分布,来解释宏观持水现象,并用此分布曲线推算持水曲线;利用瞬态吸湿脱湿系统(TRIM)快速测量土水特征曲线;以BrooksCorey、Van Genuchte和FredlundXing模型为基础进行预测,比较了拟合结果。试验结果表明:全风化泥岩压实样的进气值约为75 k Pa;与经典的持水曲线不同,过度段不是一条直线,中间出现了水平台阶状。基于瞬态理论的TRIM测试方法可以较好地对持水性进行预测。此外,饱和样为单峰孔隙结构,经受过吸力38 MPa的土样为双峰孔隙结构;饱和样孔隙的孔径主要集中在102~103 nm左右,随着吸力的增加,这个孔径范围的孔隙量减少最大。Van Genuchte和FredlundXing模型拟合曲线能很好地与试验数据吻合;其它预测持水曲线在很干和近饱和的状态与试验数据有一定的偏差。     

考虑初始干密度影响的SWCC预测方法研究

首先研究了3个典型的土水特征曲线模型(van Genuchten模型、Fredlund-Xing模型和Brooks-Corey模型)对不同类型土(黏土、粉土及砂土)的SWCC拟合效果。其次,为了分析各模型对SWCC的干密度相关性拟合效果,讨论了各模型的参数随土体初始孔隙比的变化规律。最后,提出了一种考虑初始干密度影响的SWCC预测方法。方法中假定同一吸力下初始孔隙比与饱和度间存在着线性对应的关系。并且利用该方法对试验结果进行了验证,证实了其合理性。     

干湿循环对土-水特征曲线影响的预测模型

土-水特征曲线在非饱和土的研究中占有重要地位,目前用来预测土-水特征曲线的模型尚有待完善。引用生物学中的Logistic曲线方程,建立了能够较好预测非饱和土的土-水特征曲线的Logistic模型;并以某滑坡土作为试验土样,完成了3次干湿循环过程的土-水特征曲线;然后采用改进的Logistic模型对巴东滑坡土、南阳膨胀土及厦门残积土的试验数据进行拟合分析,发现Logistic模型可以较好地拟合土-水特征曲线,并建立了模型参数与干湿循环次数的关系,从而提出了一种预测模型,可以根据第1次干湿循环试验数据预测多次干湿循环后的土-水特征曲线关系,同时验证了该模型的适用性。     

纤维改性膨胀土的土水特征曲线研究

为了研究纤维改性膨胀土的土水特征,以合肥某工地膨胀土为研究对象进行土水特征曲线(SWCC)试验,研究3种干密度和4种纤维含量对纤维改性膨胀土土水特征的影响。对试验结果按van Genutchen模型进行拟合。结果表明:干密度对纤维改性膨胀土SWCC的影响有明显规律,随着干密度的增大,同一基质吸力对应的饱和度相应增加;纤维含量对纤维改性膨胀土SWCC的影响无明显规律。通过曲线拟合,得到了纤维改性膨胀土SWCC的拟合参数值及其统计量,指出参数n、ws的变异性较小,m的变异性中等,a、wr的变异性最大。     

渗析法确定土水特征曲线的试验研究

土水特征曲线(SWCC)描述的是土体基质吸力与含水率之间的关系,它对于非饱和土的研究具有重要意义。在测定SWCC的各种方法中,渗析法的试验过程较简单、安全且可靠。本文以合肥地区非饱和膨胀土为研究对象,详细介绍了渗析法获得SWCC的试验过程和技术要领,并采用水浴恒温振荡器代替磁力搅拌器改进了渗析试验。结果表明:采用水浴恒温振荡器进行渗析试验是合理可行的,其优点是一次可以进行相同环境条件下多个浓度的渗析试验;使用水浴恒温振荡器对合肥地区膨胀土进行渗析试验时,其渗析平衡时间约为8天。在此基础上,采用Fredlund-Xing模型的3种型式对渗析试验结果进行了曲线拟合,得到了试验土体的SWCC及其拟合参数,可知模型3种型式的区别主要在高吸力部分。     

膨胀土及其改良土静动力特性对比分析

研究了膨胀土及其改良土的基本物理性质，进行了膨胀土的静动三轴试验。通过资料对比，发现膨胀土的静应力-应变曲线呈硬化型，改良土的呈软化型，改良土的静强度和粘聚力比膨胀土的大：发现两类土的动应力都存在一个门槛值，由此将土体的变形分为稳定型及破坏型，得到了累积塑性变形与循环荷载次数间的关系表达式：还研究了两类土的骨干线、动弹性模量-动应变曲线的变化规律，未发现动荷载频率对土体变形有显著影响。     

膨胀土地基承载力研究

根据非饱和膨胀土的分形结构模型,导出了非饱和膨胀土的吸力强度公式,讨论了非饱和膨胀土强度公式的有线性,根据膨胀土的强度特性提出了膨胀土地基承载力公式,运用所提出的承载力公式估算了邯郸和宁夏膨胀土地基承载力值,与实测结果一致,这种膨胀土地基承载力公式可以直接应用于工程实践中。     

土的颗粒组成对电阻率的影响试验研究

土的电阻率是土的基本物性参数之一,与土的物理力学性质及结构特征等息息相关。土的固体颗粒组成是影响土体电阻率的重要因素之一。以膨胀土、黄土及掺灰改良膨胀土为研究对象,通过系统的室内试验,研究具有不同固体颗粒组成的土的电阻率特性,揭示其影响机制。针对黏土颗粒表面导电性难以测定的现实,引入间接测量方法,并通过试验获得膨胀土表面导电性的大小;然后,试验研究不同比例组成的膨胀土-黄土混合物的电阻率大小,分析不同固体颗粒组成对土电阻率的影响;最后,通过掺灰改良膨胀土的电阻率测试,探讨掺灰率及养护龄期对改良膨胀土电阻率的影响。     

脱湿路径下重塑膨胀土的体变修正与土水特征

采用南水北调中线工程河南南阳试验段重塑中膨胀土为试验土样,完成了5种不同初始干密度试样的脱湿试验和平行收缩试验,推导给出了更为合理的体积修正公式。试验结果表明,膨胀土脱湿路径下的体积收缩对其土水特征曲线（SWCC）影响较大,同一基质吸力状态下,体积修正后的试样饱和度/体积含水率明显高于修正前的饱和度/体积含水率,在吸力越高的区域,差别越明显。以Fredlund-Xing模型和试验结果为基础,建立了能考虑膨胀土体积变化的SWCC模型,并结合前人的试验成果深入分析了初始孔隙比对模型参数的影响规律。最后探讨了反映含水率-吸力-孔隙比关系的土水特征曲面的特性,考虑膨胀土试样体变修正时,孔隙比与含水率之间的函数关系为一个三次多项式,而不是线性关系。     

膨胀土与改性膨胀土的动力特性试验研究

在成都绕城路膨胀土路基改性试验研究的基础上,利用动三轴试验研究膨胀土及改性膨胀土在重复荷载作用下的永久变形及动力特性。分析了不同围压下弹性应变、累积塑性应变和动应变与荷载重复作用次数之间的关系,在双对数坐标系中比在普通坐标系中能更好地区分累积塑性应变的3个阶段。当忽略第1和3阶段时,累积塑性应变与荷载作用次数之间在双对数坐标系中近似呈线性关系。膨胀土的动应变与荷载作用次数之间也有类似的关系。比较了膨胀土与改性膨胀土的动力特性(如动弹性模量、动粘聚力、动摩擦角、阻尼比等),表明经改性后膨胀土的力学特性得到了明显增强。     

三轴应力状态下膨胀土增湿变形特性

 在经过改造的三轴仪上对安康击实膨胀土进行增湿变形特性试验研究。试验研究结果表明,在相同应力比的三轴应力状态下,膨胀土浸水过程中的变形为膨胀变形,变形在试样各个方向上都会产生,应力较小时,轴向和径向变形都表现为膨胀变形;应力较大时,轴向变形表现为压缩变形,而径向变形则表现为膨胀变形,但变形量都很小;土样在增湿剪切过程中以体积膨胀为主,体积变化以侧向变形为主,轴向变形较小;同时,对试验资料进行数学拟合,并对拟合公式进行验证。结果表明,试验值与计算值吻合较好。     

膨胀土地基膨胀变形计算方法研究

含水率增加会引起膨胀土地基膨胀变形。室内试验和现场测试结果表明,膨胀率和膨胀力随含水率的增加呈线性增大,大气影响深度范围内膨胀土地基含水率变化随深度呈线性减小,膨胀率与上覆压力可用椭圆形曲线表示。在推导膨胀率计算公式的基础上,建议采用分层总和法计算膨胀土地基膨胀变形。计算表明,计算结果与模型试验结果较吻合,而规范方法计算结果偏大。