非饱和土土水特性试验研究

在改进的非饱和土三轴仪上对洛阳地区非饱和土开展了三轴试验,并依此对非饱和土土水特性、试样重塑对基质吸力的影响进行了分析研究。研究表明:试件的基质吸力随围压的增大而非线性减小,基质吸力随饱和度的增大而连续减小,饱和度与基质吸力的关系是连续的。     

非饱和土土水特征曲线特性研究

土水特征曲线是岩土工程界的热点问题。土水特征曲线是土的含水率或饱和度随基质吸力变化的一个特征曲线。饱和土是由气态、液态、固态三相比例指标组成。饱和土体土水特征曲线研究基本成熟,非饱和土体土水特征曲线特性研究还有不足。文章利用英国欧美GDS三轴仪测得围压值不变但基质吸力变化下的非饱和土土水特征曲线的试验数据,并绘制土水特征曲线,结果表明,基质吸力小于100 kPa,粘聚力与基质吸力是非线性增长,增长曲线逐渐变缓;基质吸力大于100 kPa,粘聚力与基质吸力呈线性增长。     

非饱和重塑黏土干湿循环特性试验研究

针对非饱和重塑黏土,结合收缩曲线和土水特征曲线探讨试样在干燥收缩过程中基质吸力与孔隙比之间的关系,研究结果表明,当基质吸力增大到某一特定吸力时,基质吸力的增大对试样收缩变形并无显著影响,称此基质吸力为缩限吸力ss。屈服吸力s0和缩限吸力ss将试样收缩过程分为3个阶段:弹性阶段、弹塑性阶段和缩限阶段;为探讨试样的土水特征曲线和收缩系数对净平均应力的相关性,采用GDS非饱和土三轴仪在控制试样净平均应力条件下进行干湿循环试验。试验结果表明,试样收缩系数和土水特征曲线密切地依赖于净平均应力;试样在吸湿过程中,在低净平均应力下试样发生膨胀,而在较高净平均应力下试样在膨胀后发生坍塌。     

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。     

某公路弱膨胀土土水特征与非饱和渗透特性

文章对湖北某高速公路某高路堑边坡弱膨胀土的土-水特征进行了试验研究,吸力量测采用气相法与渗析(液相)方法,并获得了吸力范围为0.01～309MPa的土-水特征曲线;并根据Fredlund和Xing的对数函数形式表达的数学模型对试验结果进行了拟合分析;在此基础上,利用Childs等人建立并多次修改的预测模型,预测了试验土样的相对渗透系数.土样土-水特征曲线的减饱和过程具有明显边界效应段和过渡段,但残余段不够明显,其非饱和相对渗透系数随吸力(含水量)变化呈非线性变化,吸力增加(含水量降低)渗透性快速降低.     

非饱和粉质粘土的土水特性试验研究

本文简要介绍了非饱和土的吸力概念与土水特征曲线,针对土水特征曲线难以描述的问题,对北京地区普遍分布的非饱和粉质粘土进行研究。利用Tempe压力板吸力仪测出粉质粘土的土－水特征曲线,通过线性拟合分析得出其吸力方程,并对方程进行了误差分析。     

非饱和土的土水特征曲线研究

本文分析了影响土水特征曲线的几个重要因素 ,在此基础上进行了大量的对比试验。通过试验 ,对土水特征曲线有了进一步的认识 ,并为土水特征曲线在工程中合理应用提出一些建议。最后 ,给出了一个适合于击实土的土水特征曲线的拟合模型 ,该模型具有简单、实用的特点     

土水特征曲线在非饱和粘性土强度中应用的试验

实际工程中遇到的土大多是非饱和土,抗剪强度是土的重要力学指标。先通过试验量测粘性土的土水特征曲线,后利用土水特征曲线预测土的抗剪强度,并将预测值与等吸力直剪抗剪强度值进行对比分析。试验表明土水特征曲线预测土的抗剪强度值比直接通过等吸力直剪试验得到的强度值小,因为土水特征曲线是反映的含水量对基质吸力的影响,而忽略了其它因素对吸力的影响。     

非饱和粉质粘土的土水特性试验研究

本文简要介绍了非饱和土的吸力概念与土水特征曲线,针对土水特征曲线难以描述的问题,对北京地区普遍分布的非饱和粉质粘土进行研究.利用Tempe压力板吸力仪测出粉质粘土的土-水特征曲线,通过线性拟合分析得出其吸力方程,并对方程进行了误差分析.     

非饱和重塑土的干燥收缩试验研究

基质吸力和净平均应力的增大均可引起土体的压缩变形。针对砂土、粉土、黏土和软土4种不同类型土体,结合试样收缩曲线和土水特征曲线分析了土体干燥过程中基质吸力和孔隙比的关系。试验结果表明:土体干燥收缩过程中随着基质吸力的增大试样不断发生收缩,当基质吸力增大到某特定值时,基质吸力的增大对试样收缩变形无明显影响,称此基质吸力为缩限吸力。屈服吸力s0和缩限吸力ss将试样收缩过程分为弹性阶段、弹塑性阶段和缩限阶段3个阶段。并且不同类型土体的缩限吸力不相同,缩限吸力值与土体的塑性指数密切相关。在干燥收缩过程中,当试样的饱和度减小到90%时试样完成了绝大部分收缩,当试验饱和度达到70%时土样的孔隙比基本保持不变。     

盐渍土土水特征曲线的研究

通过对以洛阳黄土加NaCl配成的盐渍土物理性质分析,利用压力板仪对不同含盐量、不同干密度、不同含水量的盐渍土在不同压力条件下的基质吸力和含水率关系进行试验研究,并根据试验结果,绘制盐渍土的土水特征曲线,进行比较,分析其变化规律,得出结论：（1）基质吸力随着含水率减小而增大;（2）土水特征曲线有交叉现象出现,即不同条件的试样基质吸力相同;（3）干密度对盐渍土基质吸力影响不大;（4）含盐量对盐渍土的基质吸力有一定的影响。     

非饱和黄土土水特征曲线的研究

利用高速离心机法测试了在不同温度和密度条件下的非饱和黄土的土水特征曲线。试验数据分析表明:基质吸力随含水率的增大而减小;基质吸力随密度的增大而增大;温度、密度、基质吸力与含水率之间符合幂函数的变化关系。最后推导出了一个综合考虑温度、密度、基质吸力对含水率影响的非饱和黄土土水特征曲线拟合公式,可以用来直接计算不同温度、不同密度和不同基质吸力条件下的非饱和黄土的含水率。     

Shear strength of an unsaturated weakly expansive soil

To study the weakly expansive clay obtained from a slope along Wuhan—Shiyan expressway in Hubei Province,soil-water property tests and some unsaturated triaxial tests with suction control were conducted,and the soil-water retention curve（SWRC） and unsaturated shear strength of this soil were obtained.Results show that the air-entry suction and the residual degree of saturation of the tested soil are 106 kPa and 8%,respectively.The boundary effect zone and the transition zone can be identified on the desorption curve,but the residual zone is not so obvious.The unsaturated shear strength increases as suction increases within the range of controlled suction in the test,and friction angle,b,in the triaxial shear test is 17.6°.Based on the results,constitutive models for predicting the unsaturated shear strength using the SWRC were evaluated,and comparisons between prediction and measurement were made.It is concluded that for engineering purpose,the constitutive model should be carefully selected based on soil properties when predicting the unsaturated shear strength using the SWRC.     

基于非饱和土理论的简化强度判断公式研究

非饱和土的抗剪强度理论研究已有近40年的历史,目前研究者提出了多种抗剪强度公式。但是这些公式大多都将基质吸力作为单独一个变量考虑,而实际工程中基质吸力的测试是非常困难的。笔者在研究分析前人提出的抗剪强度公式基础上,进一步归纳出基于区域性土水特征曲线数据库的＂无基质吸力项＂的非饱和土强度判断公式。     

非饱和土稳态渗流试验装置的研制与应用

非饱和土稳态渗流试验装置是用于实验室量测非饱和土土水特性和导水系数参数的装置。该装置以在稳态渗流状态下测定土壤对水分的吸持能力为基础,用来量测非饱和土在脱水、吸湿两种循环状态下的土壤水分特征曲线;同时可以量测上述两种过程中各级基质吸力所对应的非饱和土的导水系数。在相同的条件下,所测试结果与美国Soilmoisture公司生产的1250型压力板仪所得的试验结果具有很好的一致性和稳定性,可以在实验室中推广应用。     

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。     

一种基于物理化学基础分析的土水特征曲线模型

土水特征曲线是非饱和土的一个重要的本构特性。它对于研究非饱和土的物理力学特性至关重要,同时也是非饱和土动态水力分析的一个必要条件。长期以来对这一特性的理论解释一直是对研究者的一个挑战。由于岩土内部结构的复杂多变性,而非饱和土的含水状态又涉及到许多物理及化学的影响因素,至今还未能有一个圆满的数学模型在描述这一特性时能够全面概括这些机理。首先综述了目前国际上的主要研究成果。之后,在传统的孔隙介质分析方法的基础上,利用现代表面科学的理论,分析并存于非饱和土孔隙中的水、汽两相的物理化学行为,最后利用平均理论推导出一个宏观尺度下的土水特征曲线的理论表达式。这一理论表达式揭示了土水特征曲线背后的物理化学机理,对该表达式的数学分析发现它能够很好地解释实验中所观察到的现象。最后根据这一理论表达式,提出了一个简化的土水特征曲线拟合模型。通过对多种土壤以及其他孔隙材料的实验结果的模拟证明这一模型不仅能非常好地拟合实验结果,而且优于其它现有的主要模型。     

全吸力范围红黏土干湿循环土–水特征曲线

采用轴平移法、滤纸法以及饱和盐溶液蒸汽平衡法3种方法相结合,对单峰(泥浆土)和双峰(压实土)孔隙结构的重塑红黏土土样进行了一系列室内试验,研究了全吸力范围内(0～286.7 MPa)孔隙结构和初始孔隙比对土–水特征曲线(SWCC)的影响,分析了干湿循环下两种土的滞回性及体积变化规律。试验结果表明:不论泥浆土还是压实土,初始孔隙比对SWCC的影响均主要体现在低吸力阶段;孔隙结构对SWCC影响显著,压实土和泥浆土的SWCC分别呈现"双台阶"和"单台阶"特征;初始孔隙比相同时,泥浆土的进气值更大,持水性能更好;干湿循环下压实土的滞回性明显小于泥浆土,但泥浆土的体变更大。