考慮裂隙網(wǎng)絡動態(tài)發(fā)展的裂隙土土水特征曲線研究.pdf

1、裂隙土廣泛分布于自然界及實際工程中。土中裂隙的存在能夠為液相在土中的滲流提供優(yōu)勢通道,導致土體的滲透系數(shù)顯著增加,抗剪強度降低。裂隙是引起諸如邊坡失穩(wěn)、大壩破壞、地下污染物遷移等巖土工程問題的關鍵因素。裂隙土土水特征曲線(SWCC)的研究對分析裂隙對諸多巖土工程問題的影響至關重要。雖然越來越多的學者開始關注裂隙對土體土水特征曲線的影響,但是土中的裂隙非常復雜,由于理論指導和試驗儀器的缺乏,目前針對非飽和裂隙土土水特征曲線的研究報道較少。

2、有些學者在進行膨脹土土水特征曲線的研究時往往忽略裂隙的存在或不考慮裂隙的動態(tài)變化,由此產(chǎn)生的誤差難以預計;而通過間接方法得出的結(jié)論的可靠性也有待驗證。因此通過理論和試驗方法進行考慮裂隙網(wǎng)絡動態(tài)發(fā)展的裂隙土土水特征曲線的研究十分必要。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、爬脠D像處理技術對干濕循環(huán)過程中裂隙土試樣表面的裂隙進行定量研究,得到不同含水量(吸力)條件下試樣表面的裂隙率和裂隙開度分布,由此分析不同干濕循環(huán)條件下裂隙土表面裂隙的開展規(guī)

3、律。結(jié)果表明,實驗室內(nèi)自由蒸發(fā)和均勻灑水的干濕循環(huán)過程中裂隙的開展過程可以分為三個階段;而滲透儀內(nèi)的干燥過程裂隙開展可以分為三個階段,濕潤過程裂隙率先略有增大而后裂隙幾乎不發(fā)生閉合。
　?、聘鶕?jù)雙重介質(zhì)理論,把裂隙土看作是裂隙網(wǎng)絡系統(tǒng)和土體系統(tǒng)兩部分連續(xù)介質(zhì)的疊加;根據(jù)毛細定律和多孔介質(zhì)的孔徑分布特征,應用理論方法推導考慮裂隙網(wǎng)絡動態(tài)變化時裂隙土的土水特征曲線,并用該方法預測經(jīng)歷干濕循環(huán)的裂隙土試樣的土水特征曲線。結(jié)果表明,在干濕

4、循環(huán)過程中考慮裂隙網(wǎng)絡動態(tài)變化時裂隙土的土水特征曲線呈雙峰特征,裂隙對裂隙土土水特征曲線的影響主要表現(xiàn)在較低吸力范圍內(nèi),較高吸力時裂隙土的土水特征曲線主要受土體所控制。
　?、茄兄七m用于測量考慮裂隙網(wǎng)絡動態(tài)發(fā)展的裂隙土土水特征曲線的大尺寸滲透儀。該儀器可以滿足裂隙土表征單元體積(REV)、在較低基質(zhì)吸力時能夠精確控制吸力以及試驗過程中能夠觀測試樣中裂隙開展情況的要求。首先,大尺寸滲透儀能夠容納直徑280mm,高度不大于200mm的

5、試樣,能夠基本滿足裂隙土試樣表征單元體積和裂隙開展的要求。其次,根據(jù)多孔連續(xù)介質(zhì)的毛細吸力理論,考慮到裂隙土中裂隙的孔徑(開度)較大的特點,試驗儀器能夠精確控制10kPa以內(nèi)的基質(zhì)吸力,精度為0.005kPa。再次,試驗儀器的壓力室壁由透明有機玻璃制成,易于觀測試驗過程中裂隙的開展情況。
　?、韧ㄟ^室內(nèi)試驗,利用自制的大尺寸滲透儀測量了考慮裂隙網(wǎng)絡動態(tài)發(fā)展的裂隙土的土水特征曲線。試驗結(jié)果表明,考慮裂隙網(wǎng)絡動態(tài)發(fā)展時裂隙土的土水特征