干密度对非饱和黄土土-水特征曲线的影响试验

在改进的压力板仪上,通过动态多步流动法试验,对不同干密度的非饱和黄土进行脱湿过程的土-水特征曲线测定,分析干密度对土-水特征曲线的影响.结果表明:利用改进后的压力板仪进行试验,结合非平衡状态下非饱和土的饱和度演化方程,能节省大量试验时间,并能降低试验误差;不同干密度非饱和黄土的土-水特征曲线存在差异,干密度越大,进气值...     

非饱和土土-水特征曲线试验及在工程中的应用

利用Fredlund SWCC仪器控制从0~1 500 kPa的吸力,并测得相应吸力的含水量,再用MATLAB软件对试验结果进行拟合,得到土-水特征曲线.将所得土-水特征曲线应用到数值模拟软件中得到考虑地下水作用时的地表沉降曲线,以Peck公式计算得到的地表沉降曲线为参考,并将此曲线与不考虑地下水作用的数值模拟所得到的地表沉降曲线进行对比,其结果与工程实测曲线吻合较好,验证了应用本文提出的计算方法的可靠性和适用性.     

非饱和土渗透系数试验与模型预测及验证

为探究不同方法的适用性,通过压力板仪对江西某地区红土进行土-水特征曲线试验,结合动态多步溢出法、一维土柱试验的湿润锋前进法、CCG模型预测和VGM模型预测4种方法,获得土体在不同压实度下渗透系数与饱和度的关系。利用有限元软件Geo-Studio对一维土柱试验进行仿真分析,将采用VG模型拟合的土-水特征曲线及4种不同方法计算得到的渗透系数函数作为边界条件,得到了相应条件下的浸润锋时程曲线。分析模拟与试验结果发现:CCG模型预测的非饱和土渗透系数与动态多步溢出法计算的结果较为接近且略小于实际渗流情况。由于湿润锋前进法土柱试样较大,其渗透系数较动态多步溢出法大10倍左右,且最接近于土柱试验实际渗流情况。     

土水特征曲线为直线的非饱和土一维固结计算

基于Bishop有效应力原理,将土水特征曲线与固结方程相结合,提出土水特征曲线为简单直线型的非饱和土一维固结的计算方法.假定土体固结分为2个阶段:第一阶段为不排水、不排气阶段,土体的变形只是因为气体压缩所引起的;第二阶段为排水、排气阶段,土体的变形是因为孔隙水和孔隙气的排出而引起的.在此过程的基础上,建立并求解非饱和土一维固结方程,分析影响非饱和土一维固结的因素.影响非饱和土一维固结速率的最重要因素是孔隙流体的渗流路径.在相同边界条件下,非饱和土固结过程与饱和土固结过程中孔隙流体压力沿深度的分布随时间的变化规律相同.     

降雨和库水位升降条件下考虑非饱和渗透系数空间变异的边坡可靠度分析

降雨和水位升降对库岸边坡具有显著影响,传统确定性分析难以准确评估其稳定性。考虑降雨和水位升降联合作用下水力参数的空间变异性,进行非饱和土边坡可靠度分析具有重要意义。以赣江库区中的莒洲岛边坡为研究对象,以贝叶斯方法校准的多元水力参数的联合随机场为基础,建立非饱和土边坡的稳定性分析方法。根据有限的岩土力学室内试验数据,采用贝叶斯方法校准土水特征曲线的模型参数,并从VGM、VGB、VG和FX模型中选出最优模型;联合多元水力参数的随机统计特征,生成非饱和土边坡渗透系数的随机场空间分布;针对2021年5月赣江水位快速升降并伴随暴雨的工程背景,将上述方法应用于莒洲岛库岸边坡的稳定性分析。研究结果表明,暴雨与水位变化的联合作用对边坡安全系数的影响显著,确定性分析的边坡安全系数偏低,考虑非饱和渗透系数空间变异性后计算所得到的SWCC综合可靠指标不能满足规范要求,需采取额外的边坡工程加固措施以保证边坡的长期稳定性。     

粉土最优土水特征曲线模型

基于压力板仪的轴平移技术,对粉土试样开展室内试验。测试多组特定吸力下试样的含水率,选用Van Genuchten模型、Gardner模型、Fredlund-Xing模型3种幂函数形式的土水特征曲线(SWCC)模型对试验数据进行拟合,得到各模型的拟合参数。3种函数模型的拟合方差依次为Van Genuchten模型>Fredlund-Xing模型>Gardner模型,即3种SWCC模型中Van Genuchten模型对试验用粉土的SWCC拟合精度最高,结果最优。     

小浪底水库1~#滑坡非饱和土土-水特性试验研究

通过小浪底1#滑坡非饱和土三轴试验对非饱和土土-水特性及围压对基质吸力的影响进行分析.结果表明:基质吸力随体积含水率的增大而连续减小;天然含水率非饱和土工程性质受含水率的影响很大;相同体积含水率试件的基质吸力随围压的增大而非线性减小,含水率同基质吸力之间的关系是连续的.利用多项式函数模型对土-水特征曲线进行拟合并建立土-水特征方程,同时探讨了土-水特征曲线与强度之间的关系并依此建立强度公式.     

重塑非饱和黄土渗透系数分段测量与验证

非饱和土的渗透性随着含水率的变化而变化,但是它与含水率之间的关系却很难确定。在前人研究的基础上,采用直接法和间接法研究了非饱和黄土在大中孔隙排水段和微孔隙排水段的渗透系数。结果表明,在此两段区域内,非饱和土的渗透系数可以通过间接法推导和直接法测量加以确定。     

两种非饱和原状土的持水曲线及孔径分布

分别用轴平移技术和蒸汽平衡技术对原状黄土和红土施加低吸力（s ≤ 1.5 MPa）和高吸力（s ＞ 1.5MPa）,量测土体在不同吸力下的含水率和孔隙比,得到两种土体在广吸力范围内的持水曲线与基本参数(进气值、残余吸力值和过渡段曲线斜率 )。开展土体孔径分布测定试验,揭示两种土体的水力特性存在明显差异的微观机理。最后,基于土体脱湿过程与汞压入过程基本一致的原理,利用孔径分布曲线对土体的持水曲线进行预测。研究结果表明：①黄土持水曲线的过渡段由 3 段不同斜率的直线所构成,为双峰型持水曲线。红土持水曲线的过渡段由单一斜率线段构成,为单峰型持水曲线;②黄土的孔径分布曲线为双峰孔径结构,且大孔径集中分布的峰值大于小孔径集中分布的峰值。红土的孔径分布曲线为单峰孔径结构,且孔径在设备的可探测范围内均有一定量的分布;③利用孔径分布曲线预测的含水率与吸力关系与实测结果基本吻合,表明孔径分布曲线可较为有效预测土体的持水特性。     

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vanGenuehten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,对大量的基质吸力一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。     

重塑饱和黄土应变-加载速率-时间计算模型

基于GDS静三轴仪,对西安重塑饱和黄土进行了不同加载速率的连续加载K0固结试验,研究分析了K0固结过程中加载和孔压消散两个阶段土体的变形特性。通过总结分析相关的经验模型,利用参数变异法推导出重塑饱和黄土在K0固结过程中两个阶段的应变-加载速率-时间关系计算模型,模型中参数均可由室内GDS静三轴试验得到。研究结果表明,加载速率对变形有一定的影响,引入加载速率的模型计算结果与试验测得结果相吻合,为研究K0固结过程饱和土的变形特性提供了一种新方法。     

非饱和重塑土的临界状态研究

临界状态模型是非饱和土结构理论中的一个重要的内容。通过非饱和土排水剪切以及不排水剪切三轴试验,结合非饱和土临界状态模型中的四个状态参量,探讨了非饱和土临界状态的特点。     

压力板仪量测土水特征曲线存在问题的试验验证

采用不同初始干密度的南阳重塑膨胀土和郴州重塑红粘土两种土样,在同一压力板仪中设置对比试验。结果表明:试样因称重需要,经历多次与陶土板的分离-再接触操作而使二者接触不紧密以及该法难免引起的排水管路不饱和,都使SWCC上两种土的重力含水率偏大;因排水稳定标准不合适,同样使两种土的重力含水率偏大;当吸力较高时,试样初始干密度对使用重力含水率表征的SWCC影响不大。根据试验现象和试验结果,对压力板仪量测SWCC试验提出了建议。     

粗粒土颗粒渗透系数计算模型的研究

渗透系数是渗流分析中最基本的也是非常重要的计算参数,研究粗粒土颗粒渗流系数计算模型为工程设计提供相对准确可靠数据尤为重要．基于理想致密圆球的渗流模型,将粗粒土颗粒粒径不同级配折算成基于理想渗流模型下的等效粒径,建立粗粒土颗粒流体的渗透系数计算模型．经理论分析建立起渗流系数与粗粒土颗粒等效粒径关系的计算模型,并通过实测数据验证模型的计算精度．为进一步研究多孔介质多组颗粒粒径混比综合渗流系数的计算提供新的途径．     

增长曲线模型回归系数的主成分估计

对增长曲线模型的回归系数提出了生成分估计，并证明了生成分估计优于最小二乘估计．进一步，对最小二乘估计的任一线性交换，给出其均方误差的一个无偏估计，并应用极小化均方误差的无偏估计的方法，给出了确定偏参数的公式．     

黄土路基回弹模量湿度预估及修正系数确定

为了研究黄土路基湿度与强度的变化规律,调研了大量路基湿度预估模型,结合黄土地区气候环境特征,确定Fredlund&Xing模型作为黄土地区路基湿度预估模型;选取了16种土样做物性参数试验,结合预估模型,得到了黄土路基平衡湿度范围质量含水率为16% ~ 139%,体积含水率为29% ~ 5%;现场实测霍候一级公路、宁夏桃同高速公路以及晋阳高速公路路基平衡湿度,实测值与预估值之差为-1.4% ~ 1.7%;在此基础上,选取7种代表性土样做最佳含水率及平衡湿度情况下的动态回弹模量试验,推荐了山西省黄土路基湿度修正系数,晋北地区修正系数为0.4 ~ 0.5,晋南地区为0.5 ~ 0.6.     

基于T-S模型的透气性鲁棒预测

通过对铅锌烧结过程的机理分析,确定了透气性预测具有模型不确定性以及输入变量的不确定性等特点。将基于满意聚类的Takagi-Sugeno建模方法和机理分析方法结合起来解决这些问题,并采用带有梯度加速的混合粒子群算法进行辨识,来解决运算量大和可能出现不可辨识的情况。仿真结果表明,所提出的方法能较好地克服预测过程中出现的不确定性因素,能较准确地预测透气性,具有一定的鲁棒性。