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。     

基于新型真三轴仪的非饱和土试验研究

基于西安理工大学研制和开发的真三轴仪,针对现有压力室密封性差以及试样的孔隙水压力、孔隙气压力、试验过程中液压囊加载侧向变形的准确控制和量测等缺陷,研发了一种轴向刚性加载、侧向柔性加载的真三轴仪压力室试样密封和侧向变形量测装置,实现了试样有效密封,试样孔隙水、气压力和侧向变形的独立控制和量测。开展了非饱和重塑黄土在不同固结应力、不同中主应力比控制基质吸力条件下的真三轴试验,其结果验证了该技术具有良好的应用价值。     

非饱和土真三轴双剪新强度准则及验证*

依据非饱和土的双应力状态变量理论,在俞茂宏双剪新强度准则的基础上,建立了适用于非饱和土的真三轴双剪新强度准则,并用文献非饱和粉砂刚性与柔性真三轴试验结果进行了验证.研究结果表明:该分段线性的真三轴双剪新强度准则能反映非饱和土强度的中间主应力效应及其区间性与单轴拉压不等特性,且可线性逼近拓展的非线性Spatially Mobilized Plane准则;Mohr-Coulomb强度准则的预测值偏小、外接圆Drucker-Prager准则的预测值明显偏大,这两个准则对非饱和土的真三向应力状态及试验数据均不具有很好的适用性.     

基于三剪强度准则的非饱和土库仑主动土压力

基于三剪强度准则,结合非饱和土抗剪强度理论,推导得到考虑多种因素影响的挡土墙库仑主动土压力表达式。该式考虑土体非饱和因素,更合理地反映中间主应力在土体强度中的作用,可用于复杂情况下的土压力计算,经算例验证了其推导合理性。相关影响因素分析表明,土压力计算值随三剪强度参数b的增大而减小;随基质吸力的增大非线性减小,而随基质吸力角的增大呈线性减小趋势,其中基质吸力变化对土压力影响较为显著。应用该式,合理确定相关土体参数,可优化设计,提高经济效益,为非饱和土地区工程实践提供了参考。     

非饱和膨胀土强度特性的常规三轴试验研究

以南阳膨胀土为例,对南阳膨胀土的强度特性进行了研究,依据常规三轴试验结果提出了非饱和膨胀土的吸力强度与饱和度之间的非线性关系式。这一非线性关系式更便于在工程推广中应用,对有关工程的设计与施工具有实用价值。     

非饱和红粘土三轴试验研究

利用非饱和三轴系统进行不同围压和不同基质吸力的三轴剪切试验,求出了该典型红粘土的强度指标,并分析强度指标随基质吸力变化的规律;结果表明,强度指标在进气值前后差异很大,且基质吸力大于进气值后出现了非线性变化的趋势,其中表观凝聚力最为突出;最后,验证了用幂函数拟合表观凝聚力与基质吸力的关系是行之有效的.     

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.     

吸力控制下非饱和土的动力特性

以非饱和粉砂为研究材料,利用非饱和土动三轴仪,在3种不同净应力和5种不同基质吸力的工况下,对试样进行循环荷载下的动三轴试验,得出了非饱和粉砂的动弹性模量与阻尼比,并讨论了它们随着动应变、净应力、基质吸力的变化规律:1)在净应力和基质吸力一定的情况下,动弹性模量随着动应变的增大而减小,阻尼比随着动应变的增大而增大;2)在净应力和动应变一定的情况下,动弹性模量随着基质吸力的增大而增大,阻尼比随着基质吸力的增大而减小;3)在基质吸力和动应变一定的情况下,动弹性模量随着净应力的增大而增大,阻尼比随着净应力的增大而减小.     

基质吸力对非饱和土抗剪强度影响的试验研究

在非饱和土条件下产生的负孔隙水压力(基质吸力)对于预测如边坡、挡土墙、挖方工程、基础工程之类的土石结构的稳定性十分重要.为了探讨基质吸力对非饱和土抗剪强度的影响,采用非饱和土固结排水三轴剪切试验对此进行了研究.试验采用恒定的净周围压力和变化的基质吸力,以反映基质吸力的变化对抗剪强度的影响.通过对试验结果的分析可以得到如下的结论:表示基质吸力对抗剪强度的平均增加率的参数Φb为20.7°,在较小的基质吸力范围内基质吸力与抗剪强度之间存在着线性关系.     

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。     

上海软土非饱和压缩特征

通过室内吸力控制的非饱和1维压缩试验,获得了上海软土在不同吸力下的压缩—回弹—再压缩曲线,进而获取了非饱和土2个重要压缩性指标——回弹指数和压缩指数;分析探讨了基质吸力对非饱和土强度的影响,并采用Alonso弹塑性模型对试验实测数据进行了拟合分析,获取了前期固结压力随基质吸力的变化关系曲线.试验结果表明,随着基质吸力的增加,土的压缩性不断降低;当前吸力条件下,孔隙比随竖向压力变化曲线阶段特征明显,包括弹性阶段、弹塑性阶段以及回弹与再压缩阶段;非饱和压缩过程中,前期固结压力随基质吸力减小而减小,土的孔隙比与基质吸力和竖向应力之间呈曲面关系.     

陶瓷板和多孔渗透膜对非饱和土三轴试验的影响及其数值模拟

通过陶瓷板和多孔渗透膜两种轴平移技术的非饱和三轴试验,获得了吸力一定时真砂土（完全风化的花岗岩）的应力应变曲线及排水变形特征,并利用有限单元法对三轴试验进行数值模拟。试验结果表明,使用多孔渗透膜时试样的饱和度大于使用陶瓷板时的饱和度,且试样在剪切过程中排水量更小。数值计算得到的试样的应力应变曲线与三轴试验获得的基本一致。剪切过程中,试样内部的吸力和饱和度呈现不均匀分布,与陶瓷板相比,多孔渗透膜可以更好地控制剪切过程中试样的吸力。数值模拟结果表明,非饱和土三轴试验是一个边界值问题而非土体的单元力学行为。     

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。     

人工神经网络预测非饱和土的特征参数

针对测定非饱和土的吸力既费时,费钱,又困难,而且往往是通过水分特征曲线间接求取,以致其精度不够理想这一问题,尝试采用人工神经网络进行预测研究,将部分已有的试验数据（含水量,吸力数据）作为输入模式进行训练,然后利用网络参数进行相应的参数预测。结果表明,神经网络预测技术十分有效,为工程应用提供了一种新的工具。     

三轴剪切仪微机控制及检测系统

介绍了国产三轴剪切仪由手动操作和人工测量改为微机控制及检测的系统. 该系统对土工实验进行数据自动采样、显示、绘图、制表, 以及完成人工操作实验中无法完成的数据处理工作. 在系统软件的支持下, 实验土样变形较大时进行自动补偿, 从而提高了土动力性能实验的水平和精度.