加湿条件下膨胀土土水特征曲线的试验研究

以合肥市膨胀土为研究对象,利用渗析法和滤纸法试验测得土体不同初始干密度下重力含水率与基质吸力的关系;利用加湿试验测得土样加湿时孔隙比与重力含水率的关系。基于理论分析,求得土体在不同初始干密度下考虑体积膨胀的体积含水率与基质吸力的关系。结果表明:不同初始干密度对应的重力含水率-基质吸力曲线在曲线中部大致重合;不同初始干密度对应的体积含水率-基质吸力曲线与重力含水率-基质吸力曲线的形状有所区别;土样接近饱和时,各初始干密度对应的体积含水率-基质吸力曲线出现交叉。     

上海软土土水特征的室内试验研究

详细介绍了滤纸法、渗析法与气相法3种室内土样吸力量测方法,并采用这3种方法获取了上海浅层②1层土在0～1400 kPa范围以及全吸力范围上的土水特征曲线。由此可得以下结论:①明确上海第②1层软土的进气值在110～250 kPa之间;②上海第②1土层的残余饱和度对应的吸力值约为20 MPa;③上海地区软土的减饱和过程具有明显的阶段特征;④低吸力范围内,上海软土土水特征曲线存在明显的滞后性。     

非饱和重塑弱膨胀土孔隙结构与土–水特征曲线试验研究

为研究压实程度对非饱和重塑弱膨胀土孔隙结构的影响,探讨膨胀土孔隙结构改变对土–水特征曲线的影响。以新疆哈密地区重塑膨胀土为研究对象,采用压汞试验测定压实程度对土样的微观孔隙结构影响,并利用热力学关系模型对膨胀土分形维数进行研究;采用滤纸法试验测量不同初始干密度下重塑土样的土–水特征曲线,提出可考虑压实作用影响的膨胀土土–水特征曲线双参数拟合模型,最后,基于土体孔隙特征,借助毛细管原理计算并结合滤纸法试验数据修正其土–水特征曲线。研究结果表明：随压实程度的增加,新疆哈密地区非饱和弱膨胀土孔隙呈初始三峰状并逐渐趋于双峰状分布,其在微观上表现为大孔隙的压缩引起的大孔隙向小孔隙的转化,孔隙内壁的粗糙程度及孔隙结构的复杂程度提高;土体基质吸力随含水率的增加而降低,相同体积含水率下,土体初始干密度越大,基质吸力越大,双参数模型可较好反映土体初始干密度对膨胀土土–水特征曲线发展规律的影响;基于毛细管原理的土–水特征曲线计算值同滤纸法实测曲线有相同函数模型发展规律,且随试样初始干密度的增加两者呈逐渐“远离”趋势发展;土–水特征曲线修正模型可统一描述非饱和弱膨胀土基质吸力随孔隙结构、含水率及密度状态的发...     

滤纸法测定南阳中膨胀土土水特征曲线试验研究

介绍了滤纸法量测非饱和土吸力的工作原理,以及滤纸接触法量测土体基质吸力和非接触法量测土体总吸力的试验方法和注意事项。利用NaCl盐溶液法建立了国产“双圈”No.203型滤纸的总吸力率定曲线,得到了总吸力率定曲线的双线性表达式。分析了“双圈”No.203型滤纸的总吸力率定曲线和王钊等率定得到的基质吸力率定曲线的关系特性。应用滤纸法分别测试了不同含水率下南阳中膨胀压实土的总吸力和基质吸力值,分别给出了含水率介于16~30%之间的南阳中膨胀压实土的总吸力和基质吸力土水特征曲线。     

渗析法确定土水特征曲线的试验研究

土水特征曲线(SWCC)描述的是土体基质吸力与含水率之间的关系,它对于非饱和土的研究具有重要意义。在测定SWCC的各种方法中,渗析法的试验过程较简单、安全且可靠。本文以合肥地区非饱和膨胀土为研究对象,详细介绍了渗析法获得SWCC的试验过程和技术要领,并采用水浴恒温振荡器代替磁力搅拌器改进了渗析试验。结果表明:采用水浴恒温振荡器进行渗析试验是合理可行的,其优点是一次可以进行相同环境条件下多个浓度的渗析试验;使用水浴恒温振荡器对合肥地区膨胀土进行渗析试验时,其渗析平衡时间约为8天。在此基础上,采用Fredlund-Xing模型的3种型式对渗析试验结果进行了曲线拟合,得到了试验土体的SWCC及其拟合参数,可知模型3种型式的区别主要在高吸力部分。     

膨胀土干湿循环裂隙演化及其土-水特征曲线研究

周期性的蒸发和降雨作用导致膨胀土裂隙发育,而裂隙对土体的水力及强度特性有很大影响.为研究膨胀土在干湿循环作用下的裂隙发展规律及其土水特征,采用CT扫描技术和图像处理程序定量分析裂隙的发育演化过程;利用压力板仪进行合肥膨胀土土水特征曲线的干湿循环效应试验.研究结果表明:基于CT图像可以得到试样内部裂隙的二维、三维结构及其...     

考虑干密度和压实含水率影响的弱膨胀土土水特征曲线研究

通过采用常规压力板仪对压实含水率、制样干密度、土样结构等3种因素对非饱和弱膨胀土土水特征曲线的影响进行研究,通过采用Van Genuchten模型、Fredlund-Xing模型,通过最小二乘法对所测土水特征曲线进行拟合,着重分析了土样孔隙结构对土水特征曲线的影响。结果表明,常用的土水特征曲线模型Van Genuchten模型和Fredlund-Xing模型均可较好地对压实膨胀土样和原状样土水特征曲线进行拟合,但对于石灰改性膨胀土Fredlund-Xing模型的拟合效果较好。     

合肥新桥国际机场原状非饱和膨胀土的土水特性研究

土水特性影响并控制着非饱和膨胀土的工程特性。基于扫描电子显微镜试验和GDS非饱和应力路径系统试验,对合肥新桥机场场地原状非饱和膨胀土在失水和吸水过程中土水特征曲线进行研究,并数值反演相应的土水特征曲线、相对渗透系数和土水扩散系数,研究得出工程区域原状膨胀土微结构易于形成微裂隙,吸湿土水特征曲线较失水过程的土水特征曲线存在明显的滞后性。数值分析结果表明,Fredlund模型与实测结果吻合较好,研究结果为新桥机场膨胀土地基处理方案的制定提供了一定依据。     

土水特征曲线参数的概率统计及敏感性分析

为了研究不同类型土体的土水特征曲线(SWCC)特性,以Fredlund-Xing模型的3种模式及van Genuchten模型的3种模式为SWCC拟合模型,以MATLAB编程语言中的3种函数为拟合方法,以UNSODA数据库中的黏土、砂土、广西膨胀土及合肥膨胀土为研究对象,对大量的基质吸力-体积含水率数据进行了曲线拟合及参数统计,分析了拟合模型与拟合方法对模型参数的影响,得到了这4类土的SWCC参数概率分布特征;提出了考虑变量间相关性时对体积含水率进行参数敏感性分析的计算公式。拟合结果表明：拟合方法对SWCC参数有一定影响;在低吸力部分,各种拟合模型的SWCC基本一致;在高吸力部分,FX2与VG2、FX3与VG3的SWCC基本一致;体积含水率对参数a的敏感性很小,对参数n与m的敏感性较大。     

土水特征曲线滞后模型的研究

介绍了以热力学为基础的土水特征曲线的滞后模型,该模型通过引入内变量来考虑与滞后有关的各种效应。由于满足了热力学定律,使这种模型更具有一般性和适用性。利用边界面理论,可以得到扫描线与边界面之间的关系,从而可以利用边界面来确定出其中的扫描线的情况。在前人工作的基础上,提出了一个修正的简化模型,把不可恢复的含水率作为其中一个内变量。修正后的模型对原有模型的不足之处进行了改进,使得扫描线在刚开始靠近边界面时的斜率不会出现无穷大,同时保留了原有模型的优点,只有一个参数,便于实际应用。通过与实验结果进行比较,可以看到修正后的模型能更好地反映非饱和土性质和实际情况。     

荆门膨胀土土–水特征曲线特征参数分析与非饱和抗剪强度预测

 为探讨荆门原状、压实、石灰改良膨胀土的非饱和抗剪强度与土–水特征曲线(SWCC)的相关关系,利用Fredlund-Xing模型对3种膨胀土的SWCC试验数据进行非线性拟合,获得相应模型参数;利用Fredlund公式(1996年)对3种膨胀土控制吸力下的固结排水剪三轴压缩试验抗剪强度成果进行相关分析。分析结果表明：(1) 使用Fredlund-Xing模型拟合3种膨胀土SWCC试验数据的效果均较好。(2) 荆门原状、压实、石灰改良膨胀土的进气值分别为210,68和18 kPa;石灰改良膨胀土的持水能力(水稳定性)最强,压实膨胀土次之,原状膨胀土最弱;3种膨胀土的残余吸力可均取为3 000 kPa。(3) 3种膨胀土的有效内摩擦角(j´)和与基质吸力相应的内摩擦角(jb)均非常数;j´与基质吸力相关,jb与基质吸力和应力状态均相关,这意味着Mohr-Coulomb破坏包面是双向弯曲的。(4) 使用Fredlund公式,能够在较大的吸力范围内较好地预测荆门膨胀土的非饱和抗剪强度,原状、压实、石灰改良膨胀土的土性参数κ分别为2.4,2.7及3.4。(5) 预测值与实测值间存在差别的主要原因是Fredlund公式本身未考虑到jb与应力状态相关,若要考虑该因素,可将应力状态对SWCC的影响引入到Fredlund公式中。     

土-水特征曲线的研究现状及发展趋势

简要地介绍了土-水特征曲线研究的意义,通过回顾土-水特征曲线在工程实际中的应用,阐述目前的研究现状以及未来的发展趋势。     

土建筑遗址表部土体收缩特征曲线测定

为研究土遗址表面雨蚀泥浆的干缩行为及结皮破坏模式,提出液体石蜡法严格测定土的收缩特征曲线的新方法,并利用该方法对遗址土的收缩特性进行研究。试验结果表明:液体石蜡法比传统方法测量的土收缩特征曲线精度更高,而且试验操作简便易行;初始饱和的糊状重塑土土样,其收缩过程由初始的以重力控制的一维竖向收缩逐渐向三维收缩发展;土中封闭微孔中空气的存在,使得实测收缩曲线与理论收缩曲线发生一定程度的偏移;随着黏粒和膨胀性黏土矿物含量的增大,粉土的体积收缩率增大,而达到最终稳定状态时的孔隙比则减小;3种粉土的缩限与塑限相接近,并且缩限比各自的塑限分别低1.1%,1.4%和1.8%。     

土水特征曲线在滑坡预测中的应用性探讨

 通过模型试验与数值分析方法的结果对比,研究土水特征曲线中的主要增湿路径与主要减湿路径对降雨型滑坡预测的影响。研究结果表明,采用不同状态路径的土水特征曲线来进行降雨条件下边坡的有限元渗流分析,会得到不同的基质吸力和孔压变化趋势,进而影响强度折减有限元法的计算结果;而对于相同的基质吸力条件下,采用主要增湿路径所预测的非饱和渗透系数会低于主要减湿路径的预测值,使得主要减湿路径预测滑坡破坏时间较主要增湿路径快。此外,若边坡产生滑动型破坏,则实际滑坡发生时间在主要减湿路径与主要增湿路径的预测值之间。研究成果说明,采用作为界限的主要增湿和主要减湿路径作为土水特征曲线的滞后模型,对降雨型滑坡灾害的防灾预警具有一定的实用价值,可利用主要增湿与减湿路径预测滑坡发生的时间差,规划与建立合适的滑坡雨量预警基准。     

非饱和原状土与重塑土土-水特征曲线对比研究

土-水特征曲线(SWCC)是反映非饱和土工程特性的重要表现形式。由于原状土的取土及试验过程较为繁琐,所以现有非饱和土分析大多用重塑土,而重塑土的土-水特征曲线与原状土的特征曲线的对比研究还不充分。通过对石家庄地区非饱和原状土与同条件下的重塑土土-水特征曲线的测定,分析抽气饱和过程对SWCC的影响,对比原状土与重塑土的进气值、排水速率、排水量大小、残余饱和度对应的基质吸力、固结时间的量化差异。研究结果表明:抽气饱和对SWCC影响不大;原状非饱和土的进气值要低于重塑土的进气值;试验中由于原状土中有历史形成的大孔隙,土-水特征曲线的斜率比重塑土大,排水速率在试验前期大于重塑土;但原状土的排水量没有因这些大孔隙而比重塑土大;原状土达到残余饱和状态时的基质吸力比重塑土小;原状土比重塑土达到残余状态早、达到残余饱和度所需时间短。在此基础上,得到了更适合于石家庄地区区域性非饱和土土-水特征曲线的三参数拟合方程。     

高庙子膨润土的土水特征曲线

近年来，用于高放废物深地质处置工程屏障的高压密膨润土越来越受到关注。经过全国范围内的比较和筛选，内蒙古兴和县高庙子膨润土矿床被确定为我国高放废物处置库缓冲材料的首选矿床。采用渗析法和水汽平衡法来控制吸力技术，通过上水特征曲线测定试验、环境扫描电镜和乐汞试验，研究高庙子高压密膨润土在不同吸力下的持水特性及其微观结构特征。利用压汞试验结果推算膨润土在恒体积条件下的土水特征曲线，并与实测数据进行比较。研究结果表明：在不同吸力作用下，膨润土的持水特性与其微观结构之间有着密切关系。     

混合型缓冲回填材料土水特征曲线测试与修正

 利用压力板法和水汽平衡法,对不同掺砂率和干密度的膨润土–砂混合物在脱湿过程中的土水特征曲线进行测试,探讨不同初始饱和条件、掺砂率与干密度对脱湿过程中混合物持水性能的影响。随着掺砂率和干密度增大,侧限饱和混合物试样持水性能下降;随着掺砂率增大,自由饱和混合物试样持水性能下降,而干密度对其持水性能基本没有影响。引入有效黏土密度和有效含水率的概念对混合物的实测土水特征曲线进行修正,发现饱和条件不同,混合物持水能力的控制因素也不同：侧限饱和条件下混合物持水性能主要受有效黏土密度控制,而自由饱和条件下混合物持水性能主要受掺砂率控制。根据试验数据拟合出侧限饱和与自由饱和后GMZ001膨润土–砂混合物修正土水特征曲线的经验公式,可用来估算高放废物处置工程中混合型缓冲回填材料的非饱和含水率。