考虑应力引起孔隙比变化的土水特征曲线模型

土水特征曲线在非饱和土力学中扮演着非常重要的角色,它已在岩土工程和环境岩土工程得到广泛应用。利用GCTS土水特征曲线仪,测定了无压和一定固结压力下的非饱和黄土土水特征曲线,引入“水土体积比”对已有文献中Saskatchewan粉土、Indian Head冰碛土和黄土的土水特征曲线数据进行分析,结果发现水土体积比随基质吸力的变化在一定应力所致孔隙比（预先固结和固结所致）和基质吸力范围内可归结为一条曲线。基于此认识,对van Genuchten模型进行改进,提出了一种考虑应力引起孔隙比变化的土水特征曲线模型,并验证了该模型的正确性,为研究非饱和土的力-水耦合本构关系提供了一条新思路。     

应力作用下非饱和重塑黏土土水特征曲线研究

利用最新研制的全自动非饱和土固结仪,研究了竖向应力对非饱和重塑黏土土水特征曲线的影响,并采用FX模型,通过最小二乘法对试验结果进行拟合。结果表明,竖向应力越大,试样的空气进入值越大,曲线越平缓,水越难排出,相同吸力下含水率越高。FX模型可以较好的描述本次试验各组试样的土水特征曲线。通过分析拟合参数,提出一个只与竖向应力有关的土水特征曲线经验公式。     

孔隙介质土水特征曲线简化模型研究

考虑残余含气量的毛细滞回内变量模型必须给定三条边界土水特征曲线,即初始脱湿曲线(IDC)、主脱湿曲线(MDC)、主吸湿曲线(MWC)才能对非饱和土的高阶扫描线进行计算。而土水特征曲线的测定需要花费较长时间,费时费力。基于非饱和介质微观理论,研究了孔隙介质的吸/脱湿现象及毛细滞回现象,结合已有经验模型,提出不需要任何参数的经验模型来计算主脱湿曲线。若根据试验数据已知初始脱湿曲线、主吸湿曲线,则该模型不需要任何参数便可直接计算得出主脱湿曲线。最后通过试验数据对模型进行验证,结果表明所提出的模型预测效果较好。     

温度对非饱和土土水特征曲线的影响研究进展

总结了影响非饱和土土水特征曲线的因素,包括固结压力、竖向应力、孔隙比、初始含水量、吸力范围等。分析温度对非饱和土土水特征曲线的影响,从理论模型、影响机理和试验研究3个方面进行深入研究。研究表明：当含水量一定时,随着温度的升高,吸力逐渐降低,相应的土水特征曲线向下移动。最后,在分析目前研究现状的基础上,提出了进一步研究的方向。     

压实黄土土水特征曲线及孔隙结构分析

采用Ku非饱和导水率测量系统和扫描电镜照片,实测并分析压实黄土土水特征曲线特征,试验结果表明:黄土干密度与土水特征曲线具有密切相关性,并讨论了干密度影响土水特征曲线的微观机理。     

应力作用下非饱和土土-水特征曲线研究

总结有关土-水特征曲线的研究成果,利用非饱和土固结仪进行非饱和重塑粘土试样的土-水特征曲线试验,分析了竖向压力和固结压力对土-水特征曲线的影响,并利用Fredlund 3参数模型对试验数据进行拟合。研究结果表明,竖向压力越高,土-水特征曲线越平缓,空气进入值越大,同吸力下的土体饱和度越大。固结压力的影响与竖向压力相似。     

非饱和泥岩土水特征曲线试验及数学模型研究

非饱和土对水分存在吸力,严重影响土体的工程特性。以一高速铁路地基泥岩为研究对象,应用滤纸法研究含水率及压实作用对其吸力的影响。研究结果表明:随着含水率的增加,基质吸力及总吸力呈非线性减小,减小过程分为骤减阶段、速率减小阶段和吸力稳定阶段;在低含水率情况下,土体中水分以气态形式进行迁移,此时接触滤纸量测的吸力为总吸力;接触滤纸的平衡含水率随着土体含水率的增加呈线性增加;干密度对低饱和度下土样的总吸力影响较大,同一饱和度下土样干密度越大,则基质吸力越大;在单对数坐标中,土水特征曲线近似呈\"S\"形,选用典型的SWCC模型对试验数据进行了拟合,拟合效果良好。试验结果可用于该类土体相关工程特性的预测及建模。     

用有效应力解释非饱和土的弹塑性行为

在BBM模型的框架下,探讨了应用有效应力和应力双变量在解释非饱和土弹塑性行为的不同特点。分析文献实验数据表明,在应力双变量构成的应力空间中,存在两个初始LC屈服面,加载强化过程中也具有两个LC后继屈服面;相反,有效应力空间中,非饱和土具有唯一的初始LC屈服面加载强化过程中也保持LC屈服面的唯一性。两个应力空间中的差别是由于非饱和土的水分滞回的影响。考虑非饱和土在有效应力空间中的特点可以反映水分滞回的影响,简化非饱和土的弹塑性模型。     

关于土水特征曲线滞回特性影响因素的研究

研究土水特征曲线是研究非饱和土的关键。通过GCTS土水特征曲线仪,对不同初始干密度、干湿循环次数和不同应力条件下的非饱和土土水特征曲线进行了测定,利用已经提出的滞回度的概念,计算了各种条件下土的滞回度值并对试验的拟合曲线进行了分析,研究了影响土水特征曲线滞回特性的因素,理论上对其产生这种因素的原因进行了定性分析,分析表明,土水特征曲线滞回特性的性状可归结为孔隙体积的变化,这些成果将更有利的指导非饱和土特性的研究。     

由水份特征曲线确定吸力摩擦角ψ~b的方法

非饱和土的水份特征曲线和吸力摩擦角ψ～b与土体的微结构有内在联系,从非饱和土的微观结构出发,导出由水份特征曲线确定ψ～b的公式,并与试验结果进行比较,结果一致。     

重塑黏土恒压湿化变形试验研究

针对某重塑黏土,通过常规固结仪,研究了恒压下初始孔隙比、应力及初始饱和度对湿化变形的影响。试验结果显示,应力和初始孔隙比e对湿化变形影响明显,低应力下,变形随e的提高逐渐由膨胀变为压缩;高应力下,试样均发生压缩,压缩量随e的增大而增大;定量分析了湿化变形与应力和e之间的关系。试样湿化稳定时间t0受应力和初始孔隙比e影响明显,t0随应力的增加而增大;低应力下,t0随e的增加而增大,高应力下,t0随e的增加先增大后减小。初始饱和度Sr对湿化变形也有较大影响,低压应力下,试样膨胀量随着Sr的增加先减小后增大,可能存在\"最优初始饱和度\",使得变形量最小;高压应力下,试样压缩量随Sr的增加而减小,二者可近似用直线拟合。     

荆门压实弱膨胀土孔隙比－含水率－吸力特征的滞回效应

为探讨水力路径对膨胀土土水特征与体变特征影响中的滞回效应,以压实度为90 %的荆门弱膨胀土为研究对象,采用轴平移技术和等压湿度控制法,开展了控制吸力条件下的脱、吸湿试验,获得了0～391000 kPa吸力范围内的孔隙比－含水率－吸力关系的滞回效应规律,结论如下：(1) 重力含水率－吸力关系的滞回效应显著。脱、吸湿边界线间涵盖了较大区域;脱湿与吸湿边界线并不平行,前者拐点处的斜率明显大于吸湿边界线的相应值。Fredlund-Xing模型能够很好描述土水特征的脱湿与吸湿边界线。脱、吸湿边界线均可分别通过2个特征点划分为：边界效应区、过渡区与残余区;残余吸力与进水值均可取为359100 kPa;进气值为300 kPa;出气值为8 kPa。(2) 孔隙比－吸力关系呈现出显著的滞回效应。利用3参数指数函数可以很好地分别描述主脱、吸湿路径下的孔隙比－吸力关系。(3) 孔隙比－重力含水率关系的滞回效应不显著。采用2参数指数函数可较好地统一描述不同水力路径下的孔隙比－重力含水率关系。 (4) 饱和度－吸力关系呈现出显著的滞回效应。该滞回效应可利用描述土水特征的Fredlund-Xing模型和描述体变特征的3参数指数函数组合描述。 (5) 体变特征的脱湿速率效应显著。     

粉土土水特征曲线影响因素试验及模型验证

土水特征曲线(SWCC)的影响因素有很多,为了探究其主要影响因素,采用压力板仪测定了初始干密度为1.78 g/cm~3的土样A和初始干密度为1.65 g/cm~3、经固结试验后干密度为1.78 g/cm~3的土样B它们的初始脱湿线,发现二者基本重合。这说明在其他条件相同的情况下,是干密度而非固结压力决定了SWCC形态。测定了土样B的主吸湿线和主脱湿线,并采用毛细滞回简化模型计算了土样的主脱湿线,计算所得主脱湿线和试验得到的主脱湿线基本重合,验证了该模型的有效性。     

非饱和重塑低液限黏土体积变化特性试验研究

采用GDS非饱和土三轴仪,在分别控制试样基质吸力和净平均应力条件下,对重塑非饱和低液限黏土的体积变化和含水率变化特性进行了试验研究.试验结果表明,试样的压缩指数密切地依赖于基质吸力,回弹指数也和基质吸力有一定的相关性,而且试样的收缩系数和土水特征曲线也密切地依赖于净平均应力.在给定的基质吸力条件下,随着净平均应力的增加孔隙比和含水率逐渐降低而饱和度逐渐增加,并在较高基质吸力情况下,试样含水率近似线性地依赖于净平均应力.在给定的净平均应力条件下,随着基质吸力的增加试样发生收缩.当试样基质吸力卸载到0时,试验结果表明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膨胀后发生坍塌.     

关于非饱和土抗剪强度几个问题的探讨

由于孔隙气和收缩膜的存在,非饱和土的应力应变关系、抗剪强度等各方面比饱和土复杂,导致其抗剪强度理论的研究进展相对缓慢。在参阅中外文相关资料的基础上,对目前比较有代表性的非饱和土抗剪强度公式：Bishop 公式、Fredlund 公式、非线性抗剪强度公式、与土－水特征曲线有关的抗剪强度公式等进行了讨论,结合以往学者所作的关于应力状态以及土体类型对非饱和土抗剪强度的影响研究,指出土-水特征曲线（SWCC）是这些影响因素的一个联通点,也是今后非饱和土体强度理论研究的重点。     

用有效应力解释非饱和土的弹塑性行为

在巴塞罗那基本模型BBM模型的框架下,应用有效应力和应力双变量分别解释非饱和土弹塑性行为的不同特点。对文献试验数据的分析表明：在应力双变量构成的应力空间中,存在两个初始LC屈服面,加载强化过程中也具有两个LC后继屈服面;相反,有效应力空间中,非饱和土具有唯一的初始LC屈服面,加载强化过程中LC屈服面也保持唯一。非饱和土在两个应力空间中的不同表现与非饱和土的水分滞回性质相关。与采用应力双变量的弹塑性模型不同,采用了有效应力的弹塑性模型,可直接反映水分滞回的影响。     

基于应力空间变换的原状软土本构模型

根据原状土的高刚度、明显的非线性和各向异性特点,给出了原状土的应力空间和应力增量变换公式。在变换应力空间,屈服面、边界面只能在允许的应力空间中运动(等向硬化或运动硬化),从而合理地反映了土体各向异性与应力路径的影响.借助边界面与损伤的概念建立了可以反映原状软土从小应变到大应变的力学特性的本构模型.土体弹性变形用横观各向同性模型来描述,提出了一种新的边界面与加卸载准则,它同时考虑了塑性体应变与塑性剪应变对原状土体结构性的损伤.与有关试验结果对比表明,本模型是合理的。