含硫酸钠风积沙路基土土-水特征曲线试验研究与模型修正

针对中国西北部沙漠地区风积沙路基土出现的硫酸钠盐渍化现象，为探究水盐耦合效应对含硫酸钠风积沙路基土水力、力学性质的影响，实验室配置不同Na₂SO₄盐分含量的风积沙路基土试样，基于ASTM D5298-16规范中滤纸法测试其基质吸力、总吸力并绘制土-水特征曲线，分析含盐量对基质吸力、总吸力土-水特征曲线的影响规律，在v-G模型的基础上进行含盐量修正，建立可以考虑水盐耦合效应的风积沙路基土土-水特征曲线模型并通过试验数据对模型拟合验证。结果表明：Na₂SO₄盐分含量对风积沙基质吸力、渗透吸力和总吸力均有影响，当体积含水率较高时，含盐量主要通过影响渗透吸力而对总吸力影响较大，而当体积含水率较低时，含盐量会对基质吸力产生一定影响；含盐量改变主要对v-G模型中参数a产生影响，含盐量修正后的v-G模型在拟合阿拉善地区含硫酸钠风积沙路基土基质吸力和总吸力土-水特征曲线时适用性较好。研究结果可为该类土体相关工程实践提供理论指导。     

川西非饱和混合土土水特征曲线研究

川西地区地质构造和气候条件复杂,交通荷载和降水入渗经常会引发处于非饱和状态的混合土公路路基变形过大或滑坡破坏,非饱和土的工程性质主要与其吸力值紧密相关。为掌握川西非饱和混合土矿物成分与初始干密度对其土水特征曲线的影响规律,针对川西山区3种崩坡积混合土,采用滤纸法和压力板仪法相结合的试验方案,缩短试验时间,测得各自在不同初始干密度下的土水特征曲线,并通过微观特征来分析宏观现象,探究混合土特征因素的影响机理。试验结果表明:矿物成分对土水特征曲线有显著影响,亲水矿物含量越高,基质吸力越大且曲线走势越平缓;反之,含有较多石英矿物和较少黏粒时,基质吸力通常较低;在相同基质吸力条件下,干密度越大,土体含水量也越大;同时,干密度对土水特征曲线的影响程度随着含水量的减小而增大。最后,采用Van Genuchten(VG)模型拟合川西混合土土水特征曲线,其拟合参数与颗粒级配、非饱和程度相关,拟合曲线与试验曲线吻合较好。     

考虑干密度与含水率的压实粉土持水性能研究

为研究豫东黄河冲积粉土的持水特性,采用压力板仪研究了脱湿过程中粉土土水特征曲线的干密度与压实含水率效应,着重分析了粉土特殊孔隙结构对其持水性能的影响。结果表明:干密度对粉土土水特征曲线形态影响较小,均表现为典型的双折线形。在小基质吸力时,压实干密度越大,相同基质吸力时粉土体积含水率越小,但随着基质吸力增大并超过某一临界值后,压实干密度越大,体积含水率越大。这与粉土样中黏粒含量偏少,从而导致其类"骨架"结构有关。制样含水率对粉土土水特征曲线也存在一定的影响,表现为初始含水率越大,体积含水率越大,但进气值基本     

风积沙填筑路基土基质吸力影响因子分析

风积沙填筑路基土在荒漠区独特的水、热、盐等赋存环境条件下,其基质吸力特征曲线也具有特殊性,对荒漠区道路的各项服务性能指标影响较大。为探究不同因素作用下荒漠区风积沙路基土基质吸力的变化规律,并对各影响因素的显著性进行排序,以荒漠区风积沙路基土为试验土样,选取初始干密度、初始含水率、含盐量、含盐种类、平衡温度为变量,使用滤纸法进行不同变量条件下土样基质吸力影响因素研究;使用数理统计分析方法设计正交试验,对各因素影响的显著性进行对比分析。结果表明:各因素对基质吸力影响的显著性顺序由大到小分别为初始含水率、初始干密度、含盐量、平衡温度。其中初始含水率和初始干密度对基质吸力的影响最为显著,初始含水率的增大使基质吸力急剧减小而后减小速率变缓;基质吸力与初始干密度呈正相关关系;含盐量及平衡温度均对风积沙路基土基质吸力有一定的显著性影响,控制含水率不变,土中基质吸力值与平衡温度及含盐量呈正相关关系;控制含盐率不变,Na_2SO_4盐渍土中基质吸力相对Na_2CO_3盐渍土更大。初始干密度、平衡温度以及含盐量与初始含水率的多重耦合作用均对土中基质吸力有显著影响。研究结果可用于指导荒漠区风积沙填筑路基土工程施工。     

降雨入渗条件下非饱和土路基渗流分析

在阐述由非饱和土土水特征曲线的预估渗透系数的基础上,进一步介绍了非饱和土入渗过程与饱和-非饱和土渗流计算原理,针对彭湖高速公路K26+150路基建立二维降雨渗流模型.设置中雨、大雨、暴雨3个降雨量,4种降雨历时进行计算,推出随着降雨强度、持续时间变化,含水率、基质吸力的分布规律.     

基于MK模型推算非饱和膨胀土土-水特征曲线

根据非饱和膨胀土基本土性参数,应用MK模型推算非饱和土土-水特征曲线.模型把毛细管力和粘附力相耦合,二者均会诱发吸力的变化.并在西安--汉中高速公路(GZ40)槐树关段K5+120取膨胀土土样,测定基本土性参数.结果表明:毛管力的饱和度Sc在低吸力值时起到重要的作用,而当毛细水散失,粘附力的饱和度Sa起到决定性作用.与采用离心试验确定的土-水特征曲线相比较,基于MK模型根据基本土性参数推算非饱和膨胀土土-水特征曲线,其推算值与实测值较为接近,推算与实测土-水特征曲线形状相吻合.     

非饱和土基质吸力量测试验研究与探讨

土-水特征曲线能够解释非饱和土力学的许多力学特性。土-水特征曲线的获取依赖于试验设备、试验技术、试验方法,土-水特征曲线的准确获取能够促进非饱和土力学的发展。结合目前的非饱和土力学研究,对现有主要非饱和基质吸力量测试验进行了归纳总结。     

路基非饱和粉土的力学特性研究

利用重塑土样开展了土体的水土特征曲线试验和直剪试验，分析压实度、干密度、含水率及法向应力指标对非饱和粉土力学特性的影响规律。研究结果表明:非饱和粉土的水土特征曲线有典型滞后规律，尤其当土体压实度较低时，滞后规律更为显著；法向应力及含水率提升，非饱和粉土由早期剪切变形表现为软化，逐步转化表现为硬化特征，这一特征随土体干密度的提升而更加明显；随土体样本含水率提升，非饱和粉土黏聚力逐步下降，将这一规律进行线形拟合，整体拟合曲线表现为折线特征，且转折点与最佳含水率高度重合；含水率与内摩擦角间无明显相关影响规律，同等含水率水平下，土样干密度越大，内摩擦角也相对更大。     

闽南砂性填料土水特征曲线的滤纸法试验研究

针对闽南地区典型砂性土填料，采用滤纸法试验测定滤纸含水率与平衡土体含水率，根据滤纸率定方程计算出土体基质吸力；进而采用三种数学模型拟合试验数据，选取最适合的V-G模型拟合得到其基质吸力的土水特征曲线。研究表明:同一干密度下，基质吸力随体积含水率下降而增大，初始增速缓慢，但随着含水率减小，基质吸力显著增大。由于闽南地区砂性土填料持水能力较弱，在设计时可考虑基质吸力引起的附加剪切强度以增大地基承载力，维持边坡稳定性。     

湖南非饱和红粘土工程性质的试验研究

为了研究湖南广泛分布且天然含水量较大的高液限红粘土的非饱和性质,以便有利于指导高速公路路基填筑及边坡防护的施工设计.本文主要通过非饱和土试验研究了红粘土的土-水特征曲线(SWCC)及非饱和土的力学土性参数,且分析了土的粒径对土水特征曲线的影响及不同吸力下红粘土的强度变化情况.     

基于神经网络算法土颗粒大小分布的参数模型

公路路基用土都为非饱和土,土水特征曲线定义了非饱和土中吸力与含水率之间的关系。采用Arya-Paris模型可根据土颗粒大小的分布确定非饱和土的土水特征曲线,因此获得土颗粒大小分布的参数模型显得极为重要。提出采用神经网络算法,根据土颗粒分析结果建立土颗粒大小分布的参数模型。工程实例表明,此方法能够满足实际工程精度要求,并具有一定的工程适用性。     

非饱和土水分特征曲线特性

为了描述非饱和土基质吸力与含水量的关系特性,进行了室内外土体水分特征曲线(SWCC)测试,分析了试样物质成分、塑性指数、孔隙结构、应力状态等因素对SWCC测试的影响;在自然边坡、挖方边坡、填方边坡上进行了基质吸力变化规律的实测,对比了在不同应力、填土条件下基质吸力变化规律的差异性。研究结果表明:同一土体的SWCC并不惟一;可以通过同条件下的室内吸湿曲线来模拟现场基质吸力和含水量的关系;当基质吸力为100~1 000 kPa时,SWCC呈线性关系,使得基质吸力监测的可操作性大大提高。     

交通荷载作用下风积沙低路基动力响应分析

通过建立三维地基与路基模型，对交通荷载作用下风积沙换填地基与风积沙低路基动力响应进行了数值计算，分析了竖向位移、应力沿深度变化的规律以及动力响应的滞后效应，得到了动力时程曲线，确定了路基动力响应影响深度约为1.9 m。     

连续降雨入渗作用下非饱和土路基稳定性研究

为了分析连续降雨入渗对非饱和土路基稳定性的影响，依托G30₁₁线（青海境）察尔汗-格尔木高速公路工程，基于非饱和土路基降雨入渗机理，建立公路路基降雨入渗计算模型，对比分析了非饱和土路基在降雨入渗作用下的孔压、沉降、位移与含水率随时间、空间（水平向、竖向）的分布规律，同时界定了路基降雨入渗影响范围。结果表明:在降雨入渗过程中，地表饱和区域逐渐向路基上部非饱和区域扩展，上部路基基质吸力和土体强度逐渐降低，但土体孔压和含水率逐渐增大。     

榆神高速公路风积沙路基压实工艺研究

在调查和收集国内外沙漠公路有关资料的基础上,结合榆神高速公路风积沙路基的施工过程,通过室内试验及现场压实试验并结合理论分析,对风积沙压实特性进行了研究,总结了松铺厚度、碾压遍数、振动频率以及含泥量等因素对压实度的影响,提出了科学、合理的风积沙压实工艺。     

土-水特征曲线在黄土边坡稳定分析中的应用研究

以南水北调中线穿黄工程南岸连接渠边坡为研究对象，采用压力板法获得了非饱和黄土边坡的土-水特征曲线，用Van Genuchten模型对试验数据进行了拟合，将拟合参数代入Vanepalli非饱和土的抗剪强度经验公式，预测不同吸力和含水率下的非饱和土的抗剪强度值，并与常吸力三轴剪切试验结果进行对比，验证了预测公式的准确性；试验结果和预测结果都表明非饱和黄土吸力和含水率的变化对黏聚力影响显著，对内摩擦角影响较小。通过建立含水率与非饱和黄土抗剪强度的关系，将不同含水率的抗剪强度运用到非饱和黄土边坡稳定性分析中，不但能对该区域黄土边坡的稳定性给予科学的评价，还可以减少不必要的浪费。     

原状黄土的孔径分布特征分析

基于土-水特征曲线,以陇东高原典型黄土为研究对象,对原状黄土的孔径分布进行理论计算,得到了原状黄土的比表面积和总孔隙体积值、基质吸力与孔隙半径、单位质量土体孔隙体积与平均孔径、单位质量土体的累积孔隙体积与平均孔径的关系。数据拟合的结果表明:基质吸力的对数与孔隙半径呈幂函数关系,当孔隙半径50 000时,基质吸力随着孔隙半径的增大而迅速减小,而在孔隙半径50 000以后,基质吸力随孔隙半径的增大变化量很小。单位质量土体的孔隙体积与平均孔径近似呈线性关系,而单位质量土体的累积孔隙体积与平均孔径呈指数关系。研究结果可为黄土的物理力学特性及水理特性研究提供理论基础。