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     

非饱和豫东粉土水力~力学特性试验研究

为了研究非饱和豫东粉土的水力~力学特性,进行了土水特征试验及直剪试验,探究了含水率、法向应力、压实度及干密度等因素的影响。土水特征试验结果表明:豫东粉土的土~水特征曲线具有显著的滞后现象,且压实度较小时,该现象更为显著。直剪试验结果表明:随着含水率和法向应力的增大,土体剪切变形逐渐由软化表现为硬化,且干密度越大这一现象就越显著;黏聚力随含水率的增大呈减小趋势,且其关系曲线呈折线形,其转折点出现在最优含水率附近;而含水率对内摩擦角的影响较小,且相同含水率时,内摩擦角随干密度的增大而增大。     

降雨入渗下非饱和土边坡稳定性影响研究

运用分形模型预测非饱和土的水理特性,主要研究了降雨条件下非饱和土边坡的稳定性变化及影响边坡稳定性的各个因素:土质特性参数(分维、进气值与饱和导水系数)、降雨强度、边坡几何特性参数及初始地下水位深度等.土体的饱和导水系数、降雨强度对降雨过程中的非饱和土边坡稳定性影响较大;非饱和土边坡在降雨过程中的最小安全系数与土体饱和导水系数之间的临界关系可用Sigmoid曲线模型拟合;降雨强度直接影响了非饱和土边坡的稳定性,降雨过程中边坡的最小安全系数与降雨强度的关系曲线可用MMF模型拟合;另一方面,非饱和土的分维、进气值、边坡几何特性参数及初始地下水位深度的影响相对较小.     

非饱和砾石土土水特征曲线研究

以武汉某土石坝砾石土为研究对象,采用压力板仪对9组不同级配以及不同干密度砾石土的土水特征曲线进行试验研究。研究表明,压实度越大的土样,孔径较小且分布均匀,持水能力好,排水困难。当压实度一定时,细粒较多、粗粒较少的土样排水效率高于其他粗粒较多的级配,在500kPa压力下残余含水量远低于其他级配。这与级配较不均匀的砾石土有着更低的孔隙率密切相关。采用Brooks Corey模型、Van Genuchten模型以及Gradner模型分别对不同影响因素下的土水特征曲线进行拟合,发现Van Genchten模型与Gardner模型对砾石土拟合效果很好。将各个土样的干密度与Van Genuchten模型和Gradner模型各参数进行非线性回归,总结了非饱和砾石土干密度与Van Genuchten模型和Gardner模型参数之间的规律公式。试验数据可为日后非饱和土的研究提供参考。     

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。     

风积沙路基土土-水特征曲线温度效应研究

风积沙非饱和土是沙漠地区公路路基主要填筑材料，其力学性能受赋存气候环境温度影响显著。为研究温度变化对风积沙路基土土-水特性影响规律，在考虑温度对非饱和土表面张力和润湿系数综合影响的基础上，推导建立能够反映温度变化效应的土-水特征曲线模型方程，并基于ASTM D5298滤纸法测试不同干密度风积沙路基土土样在20℃、40℃和60℃条件下达到平衡时的土-水特征曲线，验证建立模型的合理性。结果表明：风积沙土-水特征理论模型曲线与实测值吻合良好，相关系数均在0.93以上，模型合理有效；在高温或低吸力区，温度对风积沙土-水特性影响显著，随着温度升高，土-水特征曲线整体向右下方偏移；在含水率较低的高吸力区，风积沙基质吸力对干密度变化更加敏感，干密度越大，基质吸力越大。所得结论为利用非饱和土理论研究风积沙路基土力学性能奠定了理论基础。     

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。     

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。     

晚更新世黄土脱湿-吸湿全过程土水特征曲线研究

非饱和土土水特征曲线(SWCC)在非饱和土性质的研究中是很重要的。通过现场原位渗水试验、室内试验,结合数值反演得到了晚更新世黄土(Q3黄土)脱湿和吸湿土水特征曲线。用压力板仪测量Q3黄土脱湿过程中不同含水率下的吸力,之后用Van Genuchten经验公式对试验数据进行拟合,得出了Q3黄土脱湿SWCC曲线的数学表达式。在现场渗水试验的基础上,用随机搜索和经验逼近相结合的方法,通过数值计算反演Q3黄土吸湿过程中的土水特征曲线参数。此外,还实测了Q3黄土竖直向的饱和渗透系数。结果表明:Q3黄土脱湿路径的进气值为4.16 k Pa,饱和体积含水量为0.52;吸湿路径的进气值为3.92 k Pa,饱和体积含水量为0.48。残余体积含水量为0.01,残余饱和度为2.0%,残余的气体含量为4.06%。竖直与水平向渗透系数的比率为1.62,水平向饱和渗透系数为7.08*10-6m/s,竖直向饱和渗透系数为1.147*10-5m/s。室内实测竖直方向饱和渗透系数为2.71*10-5m/s,反演值与实测值是属于同一数量级的。     

非饱和黄土渗透系数对其强度的影响

基于非饱和土渗透系数与其强度相关的特性,将黄土视为非饱和土,分析研究不同压密状况对其渗透系数的影响规律。在试样土体初始含水量相同的情况下,采用水气运动联合测试仪进行渗透试验,测定5种不同干密度试样土体的渗透系数。试验研究证明,试样土体干密度不同,其渗气系数变化趋势相同;干密度的变化对土体渗气、渗水系数的影响较大,土体渗气系数和渗水系数均随干密度增大而减小;土体干密度减小,渗水系数随渗气系数的增大而增大。     

压实石灰黄土压缩特性试验研究

通过击实试验，获得了不同石灰掺量石灰黄土的最大干密度和最佳含水量。通过对不同压实度、石灰掺量和龄期的压实石灰黄土进行压缩试验，得到了各参数对压缩变形的影响规律及施工中选择依据。绘制出不同压实度石灰黄土的归一化压缩曲线，从而可方便地计算不同压实度石灰黄土路基的沉降。发现侧限割线模量和压力成正比，表明侧限压缩割线模量分析法适用于压实石灰黄土。给出了计算压实石灰黄土路基沉降的3种方法。     

非饱和粉质黄土拟超固结特性试验研究

通过对西安地区粉质黄土进行压缩试验,研究了非饱和扰动黄土的拟超固结特性。试验表明,不同含水量试样的压缩曲线差别很大,含水量较小时压缩曲线中孔隙比随有效应力的增大近似呈线性减小,含水量愈低,前期固结压力愈高,拟超固结比愈高,拟超固结愈明显。含水量较高时,其e-lg p曲线符合灵敏粘土特性,曲线初始阶段平滑。当荷载超过前期固结压力后,曲线呈急剧下降趋势。这些特性对该区工程建设有一定参考价值。     

压实黄土路基导水参数的试验研究

基于黄土路基压实后土体的基本性质,根据路基土中水分运动的基本方程,通过室内一维土柱入渗试验,得到不同压实度的黄土湿润锋湿度与平均湿度、水分入渗速率的关系曲线。由黄土中水分再分布过程确定压实黄土路基的导水参数和水分扩散参数,并分析压实黄土路基内水分迁移,得出相应的黄土路基中水分入渗规律,为黄土路基严格控制压实度提供重要的理论依据。     

冻融循环对压实黄土湿陷变形影响的过程和机制

为研究冻融循环对压实黄土湿陷变形影响的过程和机制,对压实黄土进行补水条件下的冻融循环试验,测试了冻融循环前后压实黄土的温度、水分、变形、干密度、孔隙比和湿陷变形。结果表明:反复的冻融循环引起了压实黄土反复的冻胀和融沉变形,土样中水分不断增加且向中上部聚集,干密度减小,孔隙比增加,最终导致黄土湿陷变形增加;冻融循环和增湿作用引起的压实黄土结构疏松和强度弱化是黄土地基和路基湿陷变形增加的主要原因。研究成果为季节冻土区黄土湿陷产生的原因和机制研究提供了一种新的思路和解释,为黄土湿陷灾害防治提供了科学依据。     

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。     

压实黄土应力-应变-时间特性

为研究压实黄土应力-应变-时间的关系,对比分析了Singh-Mitchell、Mesri、Lin-Wang等经验模型,在甘肃省陇西Q3压实黄土的室内一维固结试验基础上,利用参数变异法推导出适用于压实黄土的Singh-Mitchell修正模型。其中应力-应变关系与应变-时间关系都用幂次关系模拟。模型中3个参数物理意义明确,均可由室内一维固结试验得出,并分析了干密度与含水质量分数对参数的影响规律。研究结果表明,模型计算结果与实测结果一致,为研究压实黄土应力-应变-时间特性提供了一种新方法。