竖向应力及干湿循环对黄土土-水特征曲线的影响

土-水特征曲线是描述非饱和土水力特性的重要参数之一。本文利用非饱和土固结仪对2组5个压实非饱和黄土试样进行土-水特征试验,研究了不同的竖向应力和干湿循环对压实非饱和黄土土-水特征曲线的影响。试验表明,随着竖向应力的增大,压实黄土的进气值和脱湿率逐渐增大;在一个干湿循环中,同一基质吸力下脱湿曲线所对应的含水率大于增湿曲线所对应的含水率,脱湿率大于增湿率;第2次干湿循环所产生的滞回圈大小小于第1次干湿循环;滞回圈大小随竖向应力的变化而变化。     

考虑密度与干湿循环影响的黄土土水特征曲线

采用Ku-pF非饱和导水仪和压力膜仪实测不同干密度和不同干湿循环状态下重塑黄土的土水特征曲线,给出黄土土水特征曲线的进气值与残余含水率等特征值,同时利用环境扫描电镜观测黄土试样的微结构特征,统计黄土孔隙结构的变化情况,从宏观和微观2方面分析干密度和干湿循环作用对黄土土水特征曲线的影响,并利用已有模型对实测曲线进行拟合。研究结果表明:干密度对黄土的土水特征曲线有显著影响;干密度大的土样具有较低的初始饱和含水率、较高的进气值和良好的持水性能,土水曲线形态平缓,土体进气值的对数随干密度增大呈线性增长规律;干湿循环作用促使土中胶结物被溶蚀,孔隙贯通或扩张,大孔隙增多,土体的持水性能降低;Van Genuchten模型可以很好地描述和预测非饱和黄土的土水特征曲线。     

影响GCTS土水特征曲线仪试验结果的因素及曲线合理性分析

使用GCTS土水特征曲线(SWCC)仪对几种干密度的重塑黄土试样进行土水特征曲线试验,针对该仪器在使用中影响测定结果的因素:扩散气泡及气泡冲刷的频率与基质吸力的关系、含水量测定、陶土板进气值、基质吸力平衡标准问题进行讨论,分析了考虑上述因素后实测土水特征曲线的合理性,并提出了由实测数据点确定边界减湿曲线的数据处理方法.     

PS对非饱和重塑黏土的土-水特征曲线的影响

采用扫描电镜测试PS加固前后黏土微观结构的变化,研究黏土矿物、孔隙结构和土体收缩特性3种因素对加固以后非饱和重塑黏土的土-水特征曲线的影响.研究结果表明:PS与土颗粒的反应是非常复杂的物理化学反应,在反应中大量的黏土矿物被消耗,形成一种较致密的结构,力学强度提高,同时,孔隙壁变得光滑、平直,土颗粒磨圆度增大,膨胀性降低,这些因素导致非饱和黏土的土-水特征曲线发生明显变化;PS加固后饱和含水率和残余含水率都有一定程度下降,进气值较高,斜率变陡,下降速度快.Van Genuchten模型(即VG模型)对PS作用前、后的土-水特征曲线的拟合效果较好.研究结果证明PS材料加固土遗址的良好性能.     

应力状态对土-水特征曲线的影响规律

为系统地探讨不同应力状态对土-水特征曲线的影响,以河南新乡地区的黏土为对象,采用非饱和固结仪与双室三轴仪分别研究K0和等向应力状态对压实黏土的土-水特征曲线的影响规律。试验结果表明:低应力(小于100 kPa)下等向应力状态对土-水特征曲线的影响与K0状态相似,固结后孔隙比不同决定着土-水特征曲线的形状有所差异。土体的空气进入值随着孔隙比的减小而增加,土体进气后,干燥与增湿曲线的斜率随着孔隙比的增加而增大,且孔隙比较大时土体的滞回特性更明显。     

基于体积压力板仪及压力膜仪法的土水特征曲线研究

土水特征曲线是解释非饱和土工程现象的一项基本本构关系,它的研究有助于解决工程实践中非饱和土的试验研究既费时又费力的问题。土水特征曲线特性（SWCC）表示了土中含水量与吸力之间的关系。本文针对非饱和土干–湿循环过程中的吸力变化特征,采用体积压力板仪与Tempe仪开展试验研究,测得某土样的进气值与残余含水量。     

黏粒含量对粉质黏土土水特性影响的试验研究

粉质黏土分布广泛,其土水特性受黏粒含量影响显著。为揭示黏粒含量对粉质黏土土水特性的影响规律,采用离心机对不同黏粒含量粉质黏土进行脱水条件下土水特性测试试验。首先,制备六组干密度相同的不同黏粒含量粉质黏土试样,并通过密度计与筛分联合测定法获得试样颗粒级配曲线和黏粒含量。然后,通过调节离心机转速得到不同基质吸力对应的土样总质量与含水量,并基于Van-Genuchten模型拟合土样土-水特征曲线,进而分析黏粒含量对土-水特征曲线的影响。研究结果表明:(1)不同黏粒含量粉质黏土的体积含水率均随基质吸力增加逐渐减小且变化趋势基本一致:当基质吸力小于20 k Pa时,含水率接近饱和含水率,大于20 k Pa后含水率随基质吸力增加快速减小;(2)黏粒含量越高,粉质黏土持水能力越强,土体含水率越大,含水率受黏粒含量增加影响的程度呈现先增大后减小的趋势;(3)相同基质吸力条件下,黏粒含量越高,土体含水率越大,在基质吸力大于80 k Pa后不同黏粒含量土样的含水率相差越来越小;(4)残余含水率偏高,吸附的水分仍达到其饱和状态含水量的40%左右。这为进一步进行非饱和粉质黏土软基的水力特性评估提供了技术支持。     

土水特征曲线预测非饱和黏土的抗剪强度

分别采用压力板法和滤纸法对一种孔隙比大致相同的黏土进行了测量土水特征曲线的试验, 并通过直剪仪试验测得不同含水率下该黏土的抗剪强度(简称强度). 试验结果表明: 压力板法和滤纸法测得的土水特征曲线大致相同; 同样竖向压力下, 抗剪强度随饱和度降低而增大, 但饱和度很低时强度反而减小. 饱和度主要影响黏聚力, 对内摩擦角的影响不大. 另外, 应用土水特征曲线对非饱和黏土的强度进行了预测. 通过引入有效饱和度的概念, 对非饱和土强度公式进行修正, 采用该公式预测非饱和土强度的精度比传统的平均骨架应力预测方法要高.     

考虑初始孔隙比影响的水-土特征曲线计算模型

在FREDLUND&XING模型基础上提出一种水-土特征曲线计算模型,以统一描述初始孔隙比和基质吸力对土的有效饱和度的影响.本文所提模型有较好的连续性和收敛性,适用于不同类型土体的水力特征的描述,其包含的材料参数可以采用最小二乘法由试验结果进行标定.研究结果表明:本模型能够准确地描述非饱和土的水-土特征曲线,并且可反映...     

重塑试样差异性对土-水特征曲线影响试验研究

土水特征曲线(SWCC)是非饱和土研究的重要内容,但其唯一性受到多种因素的影响.为此,试样的差异性将对孔隙结构,进而对SWCC的唯一性造成影响.基于湿捣法制作的4个重塑试样对试样差异性进行试验研究,利用压力板仪和称量法获得相关脱湿试验数据.基于试验结果提出由无序阶段平均值和线性阶段基试样的试验数据组成表征SWCC数据.对比SWCC模型的拟合结果,验证了数据选取的合理性,确定Fredlund&Xing模型更符合试验结果.通过体积含水率和失水量随时间变化研究发现:起始基质吸力对体积含水率差异的产生有明显影响;主排水量在2~3d内完成,应在主排水结束之后进行相关试验,以降低对SWCC的影响.     

田间土壤水分特征曲线参数反演

针对非饱和土壤水分特征曲线传统测定手段耗时长、成本高且精度存在明显不确定性等问题,研究了土壤水分特征曲线参数估计的数值反演方法,建立了数值反演计算的数学模型,提出了反演计算方法,并将反演结果与室内试验数据进行了比较,同时采用田间实测数据进行了验证.结果表明,此反演计算方法推求的土壤水分特征曲线参数与试验实测值具有很好的一致性,可以用于田间复杂情况下参数的推求.     

雨流计数法在土体强度干湿循环效应中的应用

针对土体强度干湿循环试验成果无法应用于工程实践的情况,通过分析雨流计数法的计数原理、计数规则和实现方法,探讨了其应用于土体强度干湿循环效应的可行性和土体应遵循的假设条件;在此基础上,通过具体实例分析,验证了雨流计数法在土体强度干湿循环效应中的应用效果。研究结果表明,土体的干湿循环效应在本质上就是一种疲劳损坏,应用雨流计数法对土体干湿循环中的含水率变化进行统计是完全可行的;通过应用雨流计数法,可把大气影响下土体的不规则含水率波动整理为较规则的含水率数据,并获得各个含水率变化幅度下的循环次数,为室内试验成果与工程实践应用搭建了一个桥梁。     

阿勒锦岛岸坡非饱和土土-水特性曲线实验研究

研究基质吸力与含水率或饱和度的关系,对天然岸坡无堤利用具有重要意义。采用TFB-1型非饱和土应力应变控制式三轴仪,对阿勒锦岛天然岸坡非饱和原状土土-水特征曲线及变化规律进行实验研究。运用两种实验方法进行对比,采用轴平移技术控制基质吸力,用Van Genuchten模型对土-水特征曲线作拟合分析。结果表明:非饱和土体积含水率随着基质吸力的增加而递减,逐渐趋于稳定值,约为15%,当体积含水率小于15%后,非饱和土的抗剪强度将逐渐提高;整个土-水特征曲线呈现"S"形,符合经典土-水特征曲线大致趋势,且具有明显的阶段性特征。     

基于颗粒分形滑坡土体土水特征曲线评价及预测

滑带土与滑坡的发展、稳定性评价有着密切的关系,以福建永泰旗山滑坡为例,取代表性滑带土样和表层土样进行颗粒级配试验,基于分形理论研究了颗粒分形特征,结合压力板仪测定土样土水特征曲线,对滑带土和表层土进行了评价,并以颗粒分形维数预测了土水特征曲线,研究结果表明,滑带土细粒土含量较表层土含量高,滑坡土存在很好的分形特征,颗粒分形维数越大,细粒土含量越高,土体的持水性能也较好。以颗粒粒径分形维数代替土水特征分形维数,并结合Books-Corey模型来预测土水特征曲线,得到实测值与预测值呈现较好的一致性。     

基质吸力与黏粒含量对砂土抗剪强度影响的研究

当前对于非饱和土的研究,主要集中在纯砂土和纯黏土的土水特征和抗剪强度,而实际工程中,基质吸力对含黏粒砂土的抗剪强度具有显著的影响。根据实际工程中含黏粒砂土的级配,论文采用高岭土和细砂配制不同黏粒含量的砂土,利用5Bar压力板仪得出含黏粒砂土的土-水特征曲线,利用非饱和土四联直接仪得出不同基质吸力条件下含黏粒砂土的抗剪强度指标。研究结果表明：随着黏粒含量的增加,含黏粒砂土的残余含水率增加。随着基质吸力的增加,含黏粒砂土的抗剪强度大部分呈现增大的趋势。但当黏粒含量为15%时,随着基质吸力的增加,含黏粒砂土的抗剪强度先增大后减小,出现了“黏粒效应”。最后,从含黏粒砂土的微观颗粒结构出发,揭示了含黏粒砂土的抗剪强度主要受土体含水量的大小、颗粒之间弯月形水面的数量的多少和面积大小三方面的影响。     

含水量变化对土壤温度和水分交换的影响研究

土壤热容量是土壤热性质的重要参数之一.通过试验和分析,研究了地面土壤含水量日变化及含水量垂向分布变化规律,以及不同含水量对土壤温度的日变化影响.试验结果表明,土壤水分的运动和土壤中热量的传输是一个统一不可分割的系统,无地面水分补给时,土壤中的含水量变化与地温的日变化有关,土壤水的热运动是土壤层向蒸发面供水的最重要的因素之一.     

我国南方岩溶山区环境特点及对道路工程水土保持的影响分析

从道路工程建设水土保持角度对我国南方岩溶山区环境特点进行系统分析,认为该岩溶山区的特殊地形和地表结构,以及山地型亚热带气候的基本特征,有别于其他区域,是影响道路工程水土保持的重要因素和方面,该环境对工程土石方平衡、工程占地、工程措施布设等产生特殊影响,增加了该区域道路工程水土保持的难度和工程量。     

一种适用于水驱开发全过程的新型水驱曲线推导及应用

常规水驱特征曲线可以较好描述中高含水阶段水驱动态规律,但在特高含水阶段,水驱特征曲线会偏离原来直线关系,进而导致对生产动态的预测分析误差增大。本文对高、特高含水阶段油水相对渗透率比值的对数与含水饱和度相关性进行了重新拟合,得出了一条能够准确描述相渗曲线形态特征的油水相对渗透率比值表达式。在此基础上推导出了一种适用于水驱开发全过程的新型水驱特征曲线,表达式中所涉及的相关参数在高含水和特高含水阶段呈线性相关,通过这种线性相关性的外推,可以方便地实现对生产动态的准确预测。与传统水驱特征曲线相比,传统甲型水驱特征曲线也是本文所提出的新型水驱特征曲线的一个特殊表达形式。最后通过数值模拟对新型注水型曲线的准确性进行了论证,通过胜利油田、大港油田和冀东油田典型区块的生产数据对新型注水型曲线的实用性和先进性进行了验证。研究结果表明,新型注水型曲线与传统曲线相比具有更高的精度和可行性。