含水率及應(yīng)力狀態(tài)影響的土水特征曲線試驗(yàn)及模型預(yù)測研究.pdf

1、土水特征曲線（Soil-water characteristic curve,SWCC）是研究非飽和土的一個(gè)重要性質(zhì)，其地位相當(dāng)于飽和土力學(xué)中的e-lgp曲線。從中可以得到非飽和土的力學(xué)以及水力學(xué)特性，如體變、抗剪強(qiáng)度、滲透性等，因而其研究受到了廣泛關(guān)注?，F(xiàn)在公認(rèn)的影響SWCC的幾個(gè)因素為：土體類型、土體結(jié)構(gòu)、礦物成分、擊實(shí)功，擊實(shí)含水率，干密度、孔隙比、應(yīng)力歷史以及應(yīng)力狀態(tài)等。其中這些影響因素又分為了如土體類型孔隙結(jié)構(gòu)等的內(nèi)部因素，以

2、及如應(yīng)力歷史以及應(yīng)力狀態(tài)等的外部因素?；趹?yīng)力狀態(tài)以及初始含水率對于SWCC的影響，其本質(zhì)是因?yàn)橥馏w內(nèi)部的孔隙大小以及結(jié)構(gòu)發(fā)生了改變這一思想。本文從探究SWCC與應(yīng)力狀態(tài)以及含水率的關(guān)系出發(fā)，結(jié)合土樣孔徑的變化，進(jìn)行了壓力板儀試驗(yàn)。并運(yùn)用試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合和預(yù)測了外推了一般試驗(yàn)條件下無法得到的土水特征曲線，得到了預(yù)測SWCC的較為簡單的方法。本文主要工作和成果如下：
　　(1)對試驗(yàn)用土進(jìn)行了土工試驗(yàn)，得到了該土樣的基本物理性質(zhì)，為

3、之后的試驗(yàn)做好了準(zhǔn)備。
　　(2)采用GEO-Experts應(yīng)力相關(guān)壓力板儀，在不同應(yīng)力狀態(tài)下對重塑土進(jìn)行脫濕試驗(yàn)得到完整的水土特征曲線并且對其進(jìn)行比較。發(fā)現(xiàn)應(yīng)力對于SWCC的主要影響在于進(jìn)氣值以及初始階段的脫濕速率。其主要原因是隨著應(yīng)力的增加，土樣被進(jìn)一步壓縮，土體中孔徑變小，土中水更加難以被排出。
　　(3)對于不同含水率的試樣在相同應(yīng)力狀態(tài)條件下進(jìn)行壓力板儀試驗(yàn)，將得到的SWCC分別用Van Genuchten模型（簡

4、稱VG模型）和Brooks和Corey模型擬合，求得其進(jìn)氣值以及脫濕速率，發(fā)現(xiàn)當(dāng)含水率越高脫濕越困難，其進(jìn)氣值會隨之增加，同時(shí)脫濕段斜率變小，脫濕速率減慢。主要原因是當(dāng)含水率高的時(shí)候，其中水的相互作用力更強(qiáng)，因而更加難以被排出。
　　(4)運(yùn)用Van Genuchten模型、Brooks and Corey模型以及Fredlund-Xing4參數(shù)模型對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合，進(jìn)行對比，得出適用于該黏性土的擬合方程式，并對三種模型的適用性