蒸发条件下非饱和土水分迁移的数值模拟

大气的蒸发效应引起土体内部含水量及温度的重新分布,本文旨在研究蒸发条件下非饱和土中水分及热量的迁移规律.对于土体在蒸发条件下总吸力和温度的变化特征,采用非饱和土水-热迁移模型加以描述,该模型中液态水和气态水的迁移分别是基于Darcy定律和Fick定律而建立的.探究了利用土体基本物性指标和气象因素预测模型计算中相关参数及边界条件的方法,利用上述模型及预测方法只需获取土体基本物理性质便可获取任意时刻非饱和土中含水量及温度的分布情况.该理论被用来模拟Wilson土柱蒸发试验实测结果,其理论结果和试验实测结果是较一致的.     

非饱和土的渗透函数方程

从非饱和土土水特征曲线方程出发,根据渗透函数和土水特征曲线的关系,推导出了非饱和土渗透函数方程。用拟合土水特征曲线试验结果所得参数形成的渗透函数方程与测量结果一致,由于土水特征曲线方程和渗透函数方程含有相同参数,说明了两个方程之间有内在联系。     

非饱和上海软土的土-水和变形特性

使用压力板法和滤纸法测量非饱和上海软土的吸力,得到第②,③,④层上海原状土和第②,③层上海重塑土的土-水特征曲线,以及土体脱水干燥过程中吸力和孔隙比之间的关系.土-水特性试验结果表明:第②,③,④层上海原状土和第②,③层上海重塑土的进气值分别为150～180,220～250,650～800,260～310,550～600 kPa.干燥收缩试验结果表明:上海黏土的收缩过程可分为3个阶段,即弹性阶段、弹塑性阶段和缩限阶段.当基质吸力较小时,收缩变形较小,土体处于弹性阶段;当基质吸力增大到一定值时,收缩变形明显,土体处于弹塑性阶段;当土体变形基本不随基质吸力变化时,土体处于缩限阶段。     

非饱和土的有效应力原理与弹塑性模型研究

从孔隙水的保存状态出发,利用向后雄二的吸力效果理论,将饱和土的弹塑模型推广到非饱和土,推广方法概念清楚,适用性广,新引入的试验参数少且能由三轴试验测定,是否可行还能通过三轴试验加以检验,具有较大的实用性。     

非饱和土的强度准则及其吸力摩擦角

为揭示非饱和土的强度特征和吸力作用机理,根据水气状态和联通特点对非饱和土进行了重新分类。在此基础上,基于球形颗粒数学上的理想排列方式建立了理想非饱和土模型的强度准则。该强度模型以莫尔—库仑准则为基础,与理想排列方式不同饱和阶段的强度特征匹配良好。考虑土颗粒并不是大小一致的球形,且颗粒的级配具有多样性和复杂性等特点后,建立了以基质吸力为参数的连续可导的强度公式,并进一步给出了与非饱和性相关的吸力摩擦角及其发展规律。研究表明,吸力摩擦角随吸力的增加而增加并逐渐趋近于其渐近线。     

非饱和土的渗透性函数试验研究

非饱和土渗透系数同时受到土的孔隙比和饱和度变化的强烈影响,不能假定为常数,它是体积含水量的函数,也遵从达西定律规律。本文通过体积压力板仪绘制非饱和土土-水特征曲线目,得到体积含水量的最大值和最小值,然后根据Marshall和Kunze．的修正公式推求非饱和土的渗透系数。     

控制吸力条件下非饱和击实粉土特性的试验研究

为在控制吸力条件下实现非饱和土特性的三轴试验,描述了一种改进的非饱和土三轴仪,此三轴仪可以进行非饱和土的CD,CU,常含水量试验以及各向等压压缩试验,讨论了在该仪器上室内击实粉土的试验方法,过程和第一次试验,结果在吸力分别为50kPa,100kPa,200kPa的条件下完成了7个样品的排水剪试验,研究了试验土样的应力－应变关系、体变,强度,含水量变化特征,该项试验的项目是研究这种粉土的强度和变形特性,并为建立本构模型和数值计算提供必要的参数。     

蒸发状况下土壤中热湿迁移的非稳态数值模拟

给出了计算不饱和土壤中热湿迁移的二维数学模型,对蒸发状况下土壤中的热湿迁移过程进行了非稳态数值分析,探讨了土壤热湿迁移对环境参数和土壤内部参数（质地、结构参数）的动态响应特性。     

寒区非饱和土体混合态水分迁移研究进展

综合分析了冻土液态水和气态水迁移机制以及水热耦合数值模型,归纳了土水势理论和水汽迁移成冰理论的研究进展,综述了冻土传统水分迁移驱动力理论和水汽迁移驱动力理论,分析了工程地基土体增水机理,对水热力和水热汽耦合作用理论进行了总结分析,并对比了不同数值模型的特点。因冻土冰水相压力的不明确,Clapeyron方程在冻土中的适用性还需进一步探究;水汽遇冷冷凝作用和水汽蒸发凝结作用很好地解释了非饱和土体的增水机理;传统水分迁移理论多是基于液态水展开研究,忽略了水汽运移的影响,水汽迁移成冰理论很好地解释了水汽运移引起的工程冻害;水热力耦合迁移理论没有充分表征应力场的作用,不能完全揭示土体冻胀的形成和发展过程。     

非饱和下蜀土边坡稳定性数值分析研究

为了避免岩土体滑坡所带来的地质灾害给人民的生命财产安全造成严重危害,考虑到土体处于非饱和状态下,土质边坡的稳定性评价显得尤为重要.以南京市某下蜀土边坡工程为研究对象,根据室内试验得到土体的抗剪强度和非饱和土水土特征曲线,分析了下蜀土的强度变化情况;利用有限元分析软件ABAQUS,采用强度折减法,分析了土质边坡处于饱和状态和不饱和状态下时边坡的稳定性,采用强度折减法来模拟降雨或者水位上升的影响,发现在降雨过程中边坡的安全系数会减小,不利于边坡稳定;对比两种状态下下蜀土边坡的塑性图,发现随着土体饱和度的降低或基质吸力的增加,土坡失稳破坏的塑性区深度加深.     

非饱和土吸力中的路径问题

为了明确非饱和土水分特征曲线中吸力的路径问题,使用可以同时实测吸水和失水曲线的吸引法,对几种士试样进行了试验。依据试验结果,对土的种类、粒度级配与吸力路径的关系进行了阐述。进一步对吸力路径分歧的大小以及评价方法作了讨论。     

非饱和残坡积土强度随含水量变化试验研究

直接研究非饱和土的强度随含水量的变化,建立引入含水量的强度公式,具有重要的实用价值.在普通三轴仪上进行非饱和残坡积土的强度试验,试验结果表明,非饱和残坡积土的抗剪强度随着含水量的增大而明显减小,这说明水分对强度的影响剧烈.引入参数峰残应力比对非饱和残坡积土的应变软化特性进行了量化分析,发现最佳含水量为应力应变曲线从软化转变为硬化的临界含水量,且凝聚力c值随含水量的增加呈指数衰减,内摩擦角φ值随含水量的增加呈线性衰减.在此基础上提出非饱和残坡积土总应力强度公式,公式运用简单便捷,可为工程实际应用提供参考.     

千将坪滑坡非饱和土的土-水特征曲线试验研究

利用能控制吸力的四联非饱和土直剪仪,进行三峡库区千将坪滑坡非饱和土的试验,得到在不同正应力和不同基质吸力条件下土的质量含水量,并根据试验结果,绘制非饱和土的土-水特征曲线,对相应的土-水特征曲线模型进行了拟合,得出其拟合函数.分析得到了应力状态影响了土的进气值,土-水特征曲线随应力的增大而变得平缓.     

多层土质边坡入渗的水流方向演变机理

为研究多层土边坡内入渗雨水方向演变规律,建立均质和多层土质边坡模型,依据VG模型的多土层边坡含水率与基质吸力的控制方程,结合饱和区成形,研究了入渗雨水方向的时空演变特征及影响因素,以及水流方向与有效应力的联系.分析表明:水平方向的基质吸力差决定了水流方向,基质吸力沿水平方向的变化率决定了水流水平方向增速;饱和区成形是垂直流产生的必要条件;降雨停止坡面浅层0~1.3m内迅速产生下坡向水流,深层下坡向水流产生滞后;渗透性差异大的土层交界面上极易产生剧烈的水平渗流;上坡向水流的产生伴随着有效应力降低.     

蒸发状况下土壤中热湿迁移的非稳态数值模拟

给出了计算不饱和土壤中热湿迁移的二维数学模型 ,对蒸发状况下土壤中的热湿迁移过程进行了非稳态数值分析 ,探讨了土壤热湿迁移对环境参数和土壤内部参数 (质地、结构参数 )的动态响应特性     

GDS三轴仪的非饱和土试验操作方法

与传统三轴仪相比,GDS三轴仪有着显著的优势.对GDS三轴仪进行了详细介绍,从其组成部分、工作原理到试验过程中的具体操作,并应用GDS三轴仪研究了某高心墙堆石坝非饱和土填料的强度特征,得到了该土样的抗剪强度参数.     

水分在季节性冻土中的运动

季节性冻土是一种冰水共存的特殊土水体系,在分析冻土中水分运动的驱动力及其影响因素,冻土介质的物理特性（热特性和水力特性）及其参数测定方法的基础上,综述了水分在冻土中运动的基本规律及定量研究水分运动的试验与数值模拟方法。     

含水砂土孔隙中空气湿度的研究

研究砂土孔隙内水分蒸发的机理，提出了土层水蒸汽的迁移模型，模拟分析了砂土的空气受外界不同气候条件影响下的湿度变化特性。