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.     

非饱和土路基毛细作用分析

为研究毛细作用对非饱和土路基土含水量的影响,分析了非饱和土路基毛细作用现象机理,探讨了毛细水上升高度的影响因素,在土颗粒等粒径假设下导出了毛细水上升高度与时间、土颗粒大小排列关系及毛细水半径效应;利用多孔介质理论建立路基土毛细作用多孔介质模型,探讨了多孔介质模型下的非饱和土渗透率关系;基于毛细水流质量守恒和路基毛细作用模型及土-水特征曲线,求得路基毛细水达到最大高度所需要的时间和单位体积路基土毛细作用下含水量的变化关系。路基含水量与地下水位(GWL)具体试验观测数据对比表明:毛细作用对路基含水量变化的影响较显著。     

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。     

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.     

考虑降雨对土体强度影响的公路高边坡稳定分析

边坡工程中,土体一般处于非饱和状态,将非饱和土力学理论应用于边坡稳定分析,已成为当今岩土工程研究中的一个热点。总结了非饱和土力学理论,特别是土水特征曲线的研究现状,利用土水特征曲线,建立了一个非饱和土含水量与强度的关系式,并用来对粤赣高速公路残积土高边坡进行了稳定分析。揭示了土体含水量在高边坡稳定分析中的重要作用,提出把含水量作为边坡稳定分析的一个重要参数,该计算分析思想在高速公路高边坡设计和施工中具有广泛的参考价值。     

基于PF土-水特征曲线的非饱和土渗透特性预测

在分析总结基于土-水特征曲线预测非饱和土渗透系数方法的基础上,根据VanGenuchten土-水曲线关系式及Mualem提出的水分特征曲线与非饱和土透水系数的关系式,采用PF土壤水分特征曲线仪,以彭湖高速公路路堤填土、地基换填土为试验对象,得出填土、地基土的非饱和渗透特性随含水量和吸力变化的关系式.     

红黏土毛细水上升影响因素对比试验研究

通过实测红黏土颗粒分析曲线、土水特征曲线,对两种红黏土进行毛细水综合试验,分析土颗粒大小、压实度、土体类型、土水特征曲线对红黏土毛细水上升的影响;根据含水率分布规律,建立了一定时间内毛细水上升高度与含水率、密实度的关系,得出毛细水上升高度随着土体压实度增大而减小、水位变化对毛细水上升有很大影响、土水特征曲线对毛细水上升...     

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。     

红黏土土水特征曲线试验及拟合实用技术研究

随着西部公路建设的快速发展和公路等级的提高,出现了更多的高填方路基及桥涵等构造物。为了验算高填方路基及桥涵等构造物的整体强度和稳定性,需要预测非饱和地基土的抗剪强度,而通过土水特征曲线预测非饱和土的抗剪强度方便实用,故此土水特征曲线试验及拟合技术研究具有重要的工程实用价值。本文系统地介绍了土水特征曲线的基本特点、常用的经验公式、渗析法的基本原理及操作步骤、曲线拟合的实用方法。试验和曲线拟合的成功经验可为同类试验作借鉴,试验所得土水特征曲线成果可为工程实践提供参考。     

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。     

非饱和土抗剪强度理论的关键问题与研究进展

非饱和土抗剪强度与其矿物组成、细观结构和含水率等因素密切相关,许多学者先后提出了多种非饱和土抗剪强度的形成机理、计算方法以及测试手段。为总结现有研究成果,深化对非饱和土抗剪强度理论的认知,综述了非饱和土抗剪强度理论发展中的若干关键问题。首先讨论了不同类型土体的细观结构差异,分析了非饱和土抗剪强度形成的细观机理,对比分析了砂性土与黏性土非饱和抗剪强度变化规律的差异性;其次总结了几种较为典型的非饱和土抗剪强度计算公式,对不同非饱和参数的取值方法进行了分析;最后介绍了多种用于非饱和土抗剪强度测试的新仪器与新方法,如非饱和土直剪、非饱和三轴以及非饱和土环剪装置等,部分国外已有研究成果在中国仍处于空白状态,值得中国同行借鉴。根据上述分析,对非饱和土抗剪强度理论的研究方向进行了展望：①应进一步从细观角度开展不同结构土体土颗粒之间的相互作用以及土、水相互作用对宏观非饱和抗剪强度影响的研究;②应根据土质类型、含水状态和应力状态等因素综合确定非饱和土抗剪强度计算参数,提出相应的抗剪强度计算方法,并逐步尝试将非饱和土强度理论应用至工程实际;③进一步改进现有非饱和抗剪强度测试仪器,使之可以控制多种试验变量,优化测试方法,进一步提高试验效率与精度。     

考虑固液二相互态特性的流固耦合模型

为研究岩土体内的流固耦合作用对道路工程中道路建筑物/构筑物的变形和沉降，聚焦于构建考虑固液二相互态特性的流固耦合模型，首先构建以含水率为参数的固相物性参数方程（弹性模量、体积模量、极限偏应力）和以孔隙比为参数的液相物性参数方程（饱和含水率、残余含水率、Gardner模型参数），其次建立考虑固液二相互态影响的固相本构方程（邓肯-张模型）和液相本构方程（Gardner模型），之后将新构建的本构方程与固液二相控制方程联合使用构建出考虑固液二相互态特性影响的流固耦合模型。以非饱和黄土为研究对象，利用数值模拟软件构建考虑固液二相互态影响的非饱和土流固耦合数值模型，探索固液二相互态特性对非饱和土流固耦合影响机制。研究结果表明：随着含水率的增大，固相物性参数（弹性模量、体积模量、极限偏应力）均呈减小的趋势；含水率增大使得土体强度减小，表现为达到相同的应变，土体的应力减小；含水率增大，相同的变形情况下，土体所承受的荷载变小。随着孔隙比的增加，饱和含水率线性增加，残余含水率线性减小，Gardner模型参数β呈指数减小，土体内有效饱和度也随之增加；孔隙比增大还会导致土体饱和渗透能力的减小，非饱和相对渗透系数增加。在相同的载荷条件下，相较于未考虑互态影响的流固耦合模型，考虑互态影响的模型模拟的土体变形量较大，含水率、压力水头较小。     

级配对粗粒土力学特性影响的颗粒流模拟研究

运用三维颗粒流软件PFC3D的内置FISH语言,进行二次开发,模拟粗粒土真实级配,建立一个研究高铁填方路基粗粒土力学特性的颗粒流模型,标定了表征粗粒土细观力学性质的模型参数,并验证了模型的有效性。考虑粗粒土曲率系数和不均匀系数对颗粒级配的影响,模拟并研究了五种不同级配下粗粒土在三种不同围压下的力学特性。结果表明:当粗粒土有效粒径与中值粒径及限制粒径的差距过大时,粗粒土中颗粒填充及致密性将变差,变形增大,强度降低;级配良好且不均匀系数较大,其力链分布越均匀,颗粒的挤压效果越显著,力的传递和分配也越均匀。     

基质吸力对黄河大堤非饱和土边坡稳定的影响

非饱和土不同于饱和土的根本原因就是非饱和土中吸力的存在。对于一般土体来说,非饱和土体的吸力主要是指它的基质吸力。非饱和土的基质吸力随着含水量的变化而变化。根据黄河大堤非饱和土工程特性的试验结果,用极限平衡法分析黄河大堤边坡稳定性,得出基质吸力对边坡影响的规律。     

非饱和软土路基在长期荷载作用下的一维固结沉降研究

将Kelvin蠕变模型与Duncan非线性弹性模型串联为非线性粘弹性蠕变模型，来描述非饱和软土路基的本构关系。本构方程结合非饱和土有效应力方程和孔隙水压力与孔隙气压力控制方程，推导出非饱和软土路基在长期荷载作用下的一维固结-蠕变耦合方程，可以求解非饱和土路基任意时间任意位置的孔隙水压力、孔隙气压力。利用求得的孔隙水压力和孔隙气压力通过积分可求得路基的竖向沉降量，并结合工程实例对方程进行了验证。     

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。     

基于孔隙结构的土体未冻水含量滞回效应研究

冻结特征曲线（SFCC）是描述负温与土体内部未冻水含量之间的关系曲线，是非饱和冻土研究的重要基础。冻融循环是冻土研究的关键因素。以粉土和黏土为试验对象，采用低场核磁共振（NMR）技术，测得了土体在冻融循环作用下的冻结特征曲线和孔隙结构分布图，研究土体在冻融循环作用下冻结特征曲线的变化。试验结果表明：随着循环次数的增加，土体孔隙分布发生了变化，进而导致冻结特征曲线滞回圈和特征温度点的变化，冻结特征曲线变化的本质是孔隙结构的变化；从微观结构出发得到了基于孔隙结构的SFCC表达式，指出融化过程的冻结特征曲线是主冻结特征曲线；结合试验数据的对比分析，模型有效展示了多次冻融循环下土体冻结特征曲线的滞回效应，适用于多次循环下的非饱和冻土。     

基于广义吸力的非饱和土强度理论

基于非饱和土的剪切强度是由于可变吸力和表现凝聚力折减之后构成,其可变吸力对强度的贡献不仅取决于吸力的大小,还取决于土粒接触点处孔隙水面积,是粒间作用力和作用面积动态变化的结果.分析结果表明:表现凝聚力对强度的贡献与饱和度的变化路径相关,随着饱和度的增加,表现凝聚力对强度的贡献逐渐减小,当土体达到饱和时,表现凝聚力对土体...