滤纸法测定非饱和膨胀土土水特征曲线试验

针对现实中土体含水量任意变化的情况,采用滤纸法测定非饱和膨胀土任意循环路径下对应的总吸力和基质吸力,得到了任意含水率变化下的总吸力曲线和土水特征曲线。将曲线进行拟合,利用毛细滞回内变量模型进行计算,通过与试验结果对比,验证了该模型对于膨胀土的适用性。结果表明:滤纸法测得的土水特征曲线与传统方法测得的曲线大致相同。含水量任意变化下的曲线不与完整脱、吸湿曲线重合,相同含水率下,脱、吸湿开始点之间含水率差值越小,脱湿后吸湿的曲线,基质吸力越高;吸湿后脱湿的曲线,基质吸力越低。毛细滞回内变量模型适用于非饱和膨胀土,计算结果与实际值能较好吻合。     

滤纸法在多种土类吸力测量中的应用

为提高利用滤纸法测定土壤吸力的准确性,采用不同浓度的NaCl溶液和多种饱和盐溶液对Whatman NO.42定量滤纸进行水气饱和,开展总吸力校准试验。同时利用体积压力板仪对该滤纸进行基质吸力校准试验,获得该滤纸的总吸力和基质吸力校准曲线。利用所得的总吸力、基质吸力校准曲线,分别测定了沙滩海砂、硅藻土、黄土等6种土样的吸力及土水保持曲线。探讨了滤纸在总吸力和基质吸力校准时的平衡时间,得到在25℃恒温条件下,基质吸力校准所需平衡时间为7 d,而总吸力校准所需平衡时间至少10 d。     

基于滤纸法的裂隙膨胀土土水特征曲线试验

针对传统测量吸力试验方法存在的缺陷,采用滤纸法进行了裂隙膨胀土的吸力测定试验,得到了裂隙膨胀土的土水特征曲线,该曲线形态与无裂隙膨胀土的基本相同,均可分为3个阶段,为倒“S”形。相同含水率条件下,脱湿路径下制备的试样基质吸力比吸湿路径下的大,存在明显的滞回现象,可用已有的土水特征曲线计算模型进行拟合分析。试验结果表明,滤纸法可获得任意状态下土体的吸力,不干扰土体的初始状态,可作为测量裂隙膨胀土等特殊性土吸力的一种有效方法。     

非饱和黄土状土基质吸力试验研究

以豫西地区黄土状土为研究对象,在室内进行非饱和土试验,研究不同密度及水分状态下土的基质吸力变化规律。试验结果表明:基质吸力随黄土状土含水量的增大,基质吸力减小;相同围压下,在含水率为7%时,基质吸力随干密度的增加缓慢增加,在含水率为10%和13%时基质吸力随干密度变化先增大后减小,并且有明显峰值的非线性关系;黄土状土的黏性只对基质吸力大小产生影响,对其基本变化规律无影响。     

非饱和残积土土-水特性研究及基质吸力估算

残积土在我国南方分布十分广泛,是工程建设及地质灾害评估中主要遇到的土体之一。非饱和状态下,残积土边坡土体的工程性质不仅取决于土的组成、结构和应力状态,还与土中的吸力密切相关;土-水特征曲线表达了土体中含水量与吸力的关系,是非饱和土研究的重要内容之一。选取福建省有典型代表的凝灰质砂砾岩残积土、凝灰岩残积土以及花岗斑岩残积土3种类型土作为试验土样,测定土样完整的脱湿、吸湿循环过程的土-水特征曲线。鉴于基质吸力测量困难,在Barden非饱和土分类方法的基础上,通过分析具有实际工程意义的含水量情况(饱和度介于50%~90%),总结出的利用饱和度预测基质吸力的简易方法具有针对性和实用性。     

改性玄武岩残积土土-水特征曲线试验研究

为研究地下水对改性玄武岩残积土的影响,采用经过石灰、粉煤灰和水泥改性处理的两种不同配比及未处理土(对照组)进行土-水特征曲线试验,并对试验数据进行了数学模型拟合.研究结果表明:①土-水特征曲线由下降段和平缓段组成,下降段基质吸力对非饱和土的性质影响显著,平缓段影响不显著;②体积含水率随基质吸力的增大而逐渐减小,同时改性...     

初始干密度对脱湿红土含水吸力特性的影响

以昆明非饱和红土为研究对象,以脱湿作用作为控制条件,考虑初始干密度的影响,通过滤纸法试验,研究初始干密度对昆明脱湿红土含水吸力特性的影响。结果表明,各脱湿含水率下,脱湿红土的质量含水率、滤纸含水率随初始干密度的增大分别呈缓慢减小、波动减小的变化趋势;各初始干密度下,土-水特征曲线呈现出基质吸力与体积含水率的变化趋势相反的特征;初始干密度一定时,脱湿红土的基质吸力总体上随着体积含水率的增加呈现缓慢减小～快速减小的变化趋势,突变体积含水率为26.5%;体积含水率一定时,随着初始干密度的增大,脱湿红土的基质吸力呈波动升高的变化趋势;基质吸力一定时,脱湿红土的体积含水率随初始干密度的增大亦呈波动升高的变化趋势。初始干密度不同,脱湿过程中红土颗粒的持水能力不同。     

非饱和高液限土土-水特性试验研究

为研究非饱和高液限土土-水特性及其不同条件下土-水特性试验的适用性,分别采用滤纸法、非饱和土固结仪法和现场试验法对公路边坡工程中非饱和高液限土进行测量土-水特征曲线的试验研究。结果表明:滤纸法测得的土-水特征曲线与室内方法存在差距,大部分在室内测得土-水特征曲线的回滞圈内,对曲线进行拟合得到含水率与基质吸力对数呈线性关系;室内非饱和土固结仪法试验得到的土-水特征曲线出现滞回效应,曲线利用VG模型可较好地拟合;现场监测得到的土-水特征曲线(SWCC)与室内试验方法的结果存在差距,但大部分在吸湿曲线和脱湿曲线之间,更接近吸湿曲线,曲线受土体上覆应力影响,上覆应力越大曲线越陡,且基质吸力与含水率成负相关,二者不存在滞后现象,曲线可利用线性函数较好地拟合。     

基质吸力对非饱和黏土抗剪强度的影响

通过直剪试验,探讨了基质吸力与非饱和黏土抗剪强度的关系,结果表明:含水量对非饱和黏土基质吸力的影响较大,随着基质吸力的增大含水量减小,这种减小的趋势在基质吸力小于400 kPa时较明显;非饱和黏土抗剪强度与基质吸力之间的关系是非线性的,且存在转折点;基质吸力对非饱和黏土抗剪强度的提高有限。     

膨胀土的土水特性试验研究

膨胀土具有吸水膨胀和脱水收缩的特性,利用非饱和土固结仪对南阳地区膨胀土试样进行了土—水特征试验,并根据试验得到的土—水特征曲线得到:试样的含水率随着基质吸力的增大显著减小;随着轴压的增大,孔隙比减小。当吸力相同时,含水率随孔隙比的减小而增大。     

土工织物加筋尾矿砂界面力学特性试验研究

为研究土工织物加筋尾矿砂界面力学特性,在不同的尾矿砂含水率、试验拉拔速率和竖向压强下开展一系列土工布及土工格栅的拉拔试验。比较相同条件下的土工格栅与土工布拉拔试验结果可知:土工布对细粒尾矿砂的加筋效果优于土工格栅的加筋效果,竖向压强较大时两者的拉拔力峰值差值增大;随尾矿砂含水率增加,界面剪应力峰值明显减小,界面剪应力峰值在含水率1.2%时比含水率8.4%时增加50%以上,表观黏聚力先增加后减小,在最优含水率附近时达到最大,界面摩擦角先快速减小后缓慢减小;随试验拉拔速率增加,界面剪应力峰值缓慢增加,表观黏聚力先增加后减小,界面摩擦角先减小后增加;各工况下剪应力峰值均随竖向压强的增大而增大。研究结果可为土工织物加筋尾矿坝工程设计提供参考。     

滨海盐渍土土-水特征曲线试验研究

针对黄骅港滨海非饱和盐渍土,采用滤纸法对不同含盐量、不同含水率土样的吸力进行试验研究,分析其土-水特性及含盐量与各吸力之间的关系,以及吸力的影响因素及变化规律,并拟合建立基质吸力与体积含水率,渗透吸力与含盐量、体积含水率的数学模型。结果表明:含盐量的改变对总吸力和渗透吸力影响较大;基质吸力与体积含水率呈指数关系;拟合得到的渗透吸力与含盐量、体积含水率模型具有较高的拟合优度。研究成果可为分析非饱和盐渍土工程特性提供参考。     

南阳膨胀土冻融循环后的土水特征试验研究

南水北调中线工程的膨胀土渠道容易遭受季节性冻融的影响。为探究冻融作用对膨胀土土水特征的影响规律,以南阳膨胀土为试验对象,采用滤纸法测定经历不同冻融次数的膨胀土土样的总吸力和基质吸力,绘制其试验散点图,并分别采用VG模型和幂函数模型对基质吸力及总吸力与土体含水率的关系进行拟合。结果表明:随着冻融循环次数的增加,基质吸力和总吸力土水曲线整体向左下方偏移,进气值逐渐减小,持水性能降低;渗透吸力在含水率增大时逐渐减小,但不同冻融次数的渗透吸力数值并无显著差别;采用VG模型和幂函数模型分别拟合本试验中的基质吸力土水曲线和总吸力土水曲线,相关系数高,形式简单,模型参数在冻融循环中逐渐趋于稳定值。研究成果可供处在季节性冻土区的膨胀土工程建设及维护提供参考。     

基质吸力对灰岩区滑带土强度影响的试验分析

基质吸力是非饱和土中水-土耦合作用的重要力学参数,对于研究非饱和土抗剪强度、降雨或库水位变化诱发的滑坡稳定性具有重要意义。为了探究降雨诱发的基质吸力变化对灰岩区滑带土的影响,通过标准应力途径三轴试验系统,对4组不同基质吸力条件下、3组不同净围压下的试样进行试验,分析得到基质吸力与最大剪应力的关系曲线、应变与剪应力的关系曲线、净围压与剪应力的关系曲线,采用非饱和土双应力变量强度理论进行分析。结果表明:相同基质吸力条件下,剪应力随着剪应变的增加呈现快速增长和缓慢增长2个阶段,其界限点在剪应变10%处;在相同围压条件和非饱和条件下,剪应力随着基质吸力的增加而增加;总黏聚力与基质吸力呈线性关系,其增长斜率夹角即基质吸力相关角为15.5°;当基质吸力为0,30,60,90 kPa时,其总黏聚力分别为22.7,33.4,43.8,46.9 kPa,内摩擦角分别为21.8°,23.6°,26.2°,24.5°。根据Fredlund和Ralaadjo非饱和土双应力强度理论,提出了该滑坡滑带土的抗剪强度修正公式,研究成果可为非饱和土抗剪强度的进一步研究提供参考。     

干湿循环对坝体土体孔隙影响研究

针对干湿循环对土体结构的影响,通过模型试验获取模型坝坡不同部位基质吸力变化,据此绘制土水特征曲线;根据土水特征曲线分析土体孔隙孔径,在假定土体孔隙为球体的基础上分析受旱过程中孔隙半径的变化,据此研究整个受旱过程中土体孔隙体积的改变。研究表明,对于未产生裂缝的土体在受旱过程中孔隙体积将增大,且这种变化受干湿循环条件影响越大越明显,孔隙体积的增大将降低土体的密实度,威胁填土工程的安全。     

新型高量程张力计在吸力量测中的应用

一般张力计仅能量测低于100kPa的吸力，超过该吸力后张力计将由于量测系统汽化等原因失去可用性。采用国产普通压力传感器研制了一种能够直接量测大于100kPa吸力的新型高量程张力计。在室内试验中吸力量测值与土样预加吸力一致，验证了400kPa吸力范围内该高量程张力计的响应速度和准确度。把此高量程吸力计应用于0～500kPa范围内高岭土土水特征曲线试验，并与应用轴平移法的压力板仪试验结果比较，进一步验证了该高量程张力计的准确性、持久性和对干湿循环过程的可用性。应用新型张力计在室外进行了长达25天的吸力监测试验，证明了该张力计的长历时可用性和反应速度。应用结果表明，所研制的高量程张力计具有量值准确、反应灵敏、持时长及量测稳定等良好工作性态。     

新型高量程张力计在吸力量测中的应用

一般张力计仅能量测低于100kPa的吸力,超过该吸力后张力计将由于量测系统汽化等原因失去可用性。采用国产普通压力传感器研制了一种能够直接量测大于100kPa吸力的新型高量程张力计。在室内试验中吸力量测值与土样预加吸力一致,验证了400kPa吸力范围内该高量程张力计的响应速度和准确度。将此高量程吸力计应用于0～500kPa范围内高岭土土水特征曲线试验,并与应用轴平移法的压力板仪试验结果比较,进一步验证了该高量程张力计的准确性、持久性和对干湿循环过程的可用性。应用新型张力计在室外进行了长达25d的吸力监测试验,证明了该张力计的长历时可用性和反应速度。应用结果表明,所研制的高量程张力计具有量值准确、反应灵敏、持时长及量测稳定等良好工作性态。     

粉质砂土的土-水特征及一维应力变形试验研究

浅层非饱和土的力学特性与其土-水特征密切相关,研究自重应力作用下土体的土-水特征曲线及一维应力变形对于边坡、基坑等工程的稳定性分析具有重要意义。采用应力相关的压力板仪对西南某地区的粉质砂土进行了干燥试验及k₀固结试验。结果表明:在较低的竖向应力状态下,应力大小变化对粉质砂土的土-水特征曲线影响不大;在一定的净竖向应力状态下,粉质砂土的体积应变随吸力的增加呈线性增大;在一定的吸力状态下,粉质砂土的k₀固结变形是非线弹性的,净竖向应力越大,土体的体积应变越大,孔隙比越小。