含水率及應(yīng)力狀態(tài)影響的土水特征曲線試驗及模型預(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、抗剪強度、滲透性等，因而其研究受到了廣泛關(guān)注?，F(xiàn)在公認的影響SWCC的幾個因素為：土體類型、土體結(jié)構(gòu)、礦物成分、擊實功，擊實含水率，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)是因為土體內(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，進行了壓力板儀試驗。并運用試驗數(shù)據(jù)進行擬合和預(yù)測了外推了一般試驗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)對試驗用土進行了土工試驗，得到了該土樣的基本物理性質(zhì)，為

3、之后的試驗做好了準備。
　　(2)采用GEO-Experts應(yīng)力相關(guān)壓力板儀，在不同應(yīng)力狀態(tài)下對重塑土進行脫濕試驗得到完整的水土特征曲線并且對其進行比較。發(fā)現(xiàn)應(yīng)力對于SWCC的主要影響在于進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)條件下進行壓力板儀試驗，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，其進氣值會隨之增加，同時脫濕段斜率變小，脫濕速率減慢。主要原因是當(dāng)含水率高的時候，其中水的相互作用力更強，因而更加難以被排出。
　　(4)運用Van Genuchten模型、Brooks and Corey模型以及Fredlund-Xing4參數(shù)模型對試驗結(jié)果進行擬合，進行對比，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