江西非飽和紅土土-水特征曲線研究.pdf

1、在工程中,大多數(shù)的巖土工程問題完全或部分屬于非飽和土的范疇。因此,研究紅土的非飽和特性具有重要的理論和實際意義。研究非飽和土特性的首要問題是了解土-水特征曲線(SWCC),掌握不同影響因素下的土水運移規(guī)律。土-水特征曲線的測量不僅需要專門的儀器,而且需要花費大量的時間,尤其是吸濕曲線,從而導致土-水特征曲線在工程應用中并不方便,因此很多學者提出了SWCC模型,但這些模型都具有各自的適用范圍,為了找到合適的SWCC模型,還需要通過試驗進一

2、步驗證。有的學者還提出了利用脫濕曲線預測吸濕曲線的本構模型,這樣雖然可以大大的縮短試驗時間,但是由于土樣區(qū)域性的特點,仍然需要通過試驗來驗證它的適用性。殘余含水量在土-水特征曲線中是一個重要的參數(shù),標志著土樣進入殘余階段,脫水越來越慢,它還與Bishop單應變強度準則中的參數(shù)有關。
　　本文以江西典型的紅土為研究對象,利用GEO-Experts壓力板儀,進行應力相關的土-水特征曲線及其滯后現(xiàn)象的研究。研究內(nèi)容包括不同粒徑、不同干密

3、度、不同含水量及不同預固結(jié)壓力對土-水特征曲線的影響,通過三種常用的SWCC模型對試驗數(shù)據(jù)進行擬合和分析,找出適合江西典型紅土的土-水特征曲線方程,并提出了模型中參數(shù)的取值范圍,成果對工程實際具有借鑒作用。本文還對吸濕曲線進行擬合和預測,最后提出了土水特征曲線的雙曲線模型,該模型對計算殘余含水量非常方便。主要研究內(nèi)容如下:
　　(1)選取南昌某二級公路上的土樣,進行基本的物理力學試驗,得出紅土的基本物理力學指標。
　　(2)

4、介紹了GEO-Experts壓力板儀的裝置及試驗原理,利用GDS壓力板儀研究不同因素(干密度、含水量、顆粒級配及預固結(jié)壓力)影響下非飽和紅土的土-水特征曲線。
　　(3)利用GEO-Experts壓力板儀測定土-水特征曲線時,預固結(jié)過程必須用到透水石。通過對飽和土樣的脫水試驗發(fā)現(xiàn),透水石中的水和土樣中的水一樣也會被排到量管里,由排出到量管中水量去反算試樣的含水量,這樣得到的試樣含水量不是真實的,使得基質(zhì)吸力相對應的土樣含水量偏小。

5、為了減小試驗誤差,針對透水石進行了六種不同的處理方案試驗。
　　(4)為了深入了解土-水特征曲線的滯后特性,利用GDS壓力板儀進行脫濕和吸濕循環(huán)的土水試驗,以及反復脫濕和吸濕循環(huán)的土水試驗。
　　(5)為了更好地理解非飽和紅土的土-水運移規(guī)律,利用三種SWCC模型對不同影響因素下的試驗數(shù)據(jù)進行擬合并分析,得到了三種模型各自參數(shù)的取值范圍。
　　(6)對吸濕曲線進行擬合,發(fā)現(xiàn)三種SWCC模型都適合,并分析了這些參數(shù)的變化

6、規(guī)律。最后利用簡化的Feng&Fred1und(1999)模型對吸濕曲線進行了較準確的預測。
　　(7)提出描述土水特征曲線的雙曲線模型,利用坐標變換可以較簡便且準確的得到殘余體積含水量。在不同的影響因素下,雙曲線模型中參數(shù)a的取值范圍為0.06~0.08,參數(shù)b的取值范圍為-0.6~-0.2。雙曲線模型對其它土樣也有較高的適用性,得到的殘余含水量還可以方便的求取有效應力參數(shù)。
　　(8)在飽和紅土試樣中,利用雙曲線模型得到