非飽和粉質(zhì)粘土的持水性能和壓縮變形特性研究.pdf

1、土水特征曲線是土體孔隙的持水能力隨吸力狀態(tài)變化的規(guī)律曲線，是獲得非飽和土持水性能的重要途徑。結(jié)合飽和土的相關(guān)參數(shù)可以預(yù)測非飽和土的滲透系數(shù)、水分擴散系數(shù)及抗剪強度等，它在非飽和土力學(xué)中有著非常重要的意義。在巖土工程中，如一些基礎(chǔ)工程、道路和橋梁等，都需要考慮上覆荷載和循環(huán)作用對土的持水性能的影響。但如何獲得固結(jié)壓力和干濕循環(huán)共同作用下土的持水性能以及其影響機制和吸力作用下壓縮變形特性，學(xué)者們還沒有達成一致意見。
　　本研究引進了一

2、套多功能土水特征曲線試驗儀，開展了固結(jié)壓力和循環(huán)作用下粉質(zhì)粘土的土水特征曲線試驗和壓縮變形特性實驗，從孔隙結(jié)構(gòu)和持水性能方面研究固結(jié)壓力和干濕循環(huán)作用對粉質(zhì)粘土持水性能的影響及其壓縮變形特性，并建立預(yù)測其土水特征曲線的新方法的形狀參數(shù)模型。研究的主要內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　1）引進了一套多功能土水特征曲線試驗儀，該儀器采用簡單易行的試樣成形方法，減小制樣工作量的同時提高了試樣制作質(zhì)量。采用氣壓加載的方式施加軸向荷載，實現(xiàn)了干濕循環(huán)和

3、固結(jié)壓力同時作用。采用變形測量系統(tǒng)測量試樣在試驗過程中的變形量來修正試驗結(jié)果，通過試驗儀器自帶的高精度排水測量管直接測量試樣排水量，試驗結(jié)果的準確性得到保證。完善了儀器的操作規(guī)程，介紹了儀器操作注意事項，為后續(xù)試驗提供了技術(shù)支持。
　　2）為揭示固結(jié)應(yīng)力對土體的持水性能的影響機制，利用能考慮固結(jié)壓力和循環(huán)作用的SDSWCC多功能土水特征曲線試驗儀，開展了三種不同固結(jié)壓力作用下粉質(zhì)粘土的土水特征曲線試驗，并測量試樣在增（減）濕過程中

4、土體的體積脹縮量來修正體變對其體積含水量的計算誤差。結(jié)果表明，粉質(zhì)粘土在減濕過程中，土體的體積發(fā)生明顯的收縮，在增濕過程中體積則變化較小，且隨著循環(huán)增加，體積的變化量越來越接近。固結(jié)應(yīng)力對粉質(zhì)粘土持水特征曲線的進氣值、增（減）濕速率影響較大，固結(jié)壓力越大其進氣值越大、減濕速率也越大。
　　3）利用能考慮循環(huán)作用的 SDSWCC多功能土水特征曲線試驗儀，開展了三種不同吸力作用下粉質(zhì)粘土的壓縮回彈曲線試驗，并測量壓縮過程中土體的體積脹

5、縮量。結(jié)果表明，粉質(zhì)粘土在壓縮過程中體積發(fā)生明顯收縮，不同吸力作用下收縮量不同，但隨著循環(huán)次數(shù)增加，收縮量的改變變小。在壓縮過程中其壓縮率增加，且隨著循環(huán)次數(shù)增加，壓縮率的改變量微小。在回彈過程中回彈率增加，回彈模量降低。在壓縮回彈中有明顯的滯回現(xiàn)象，其滯回圈面積隨著吸力增加在不斷增加，隨著循環(huán)次數(shù)增加而減小，且趨于穩(wěn)定。
　　4）以非飽和土力學(xué)基本理論為研究基礎(chǔ)，結(jié)合土水特征曲線經(jīng)驗預(yù)測模型，考慮參數(shù)的擬合方法，建立了一種能夠考