考慮裂隙網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)發(fā)展的裂隙土土水特征曲線研究.pdf

1、裂隙土廣泛分布于自然界及實(shí)際工程中。土中裂隙的存在能夠?yàn)橐合嘣谕林械臐B流提供優(yōu)勢(shì)通道,導(dǎo)致土體的滲透系數(shù)顯著增加,抗剪強(qiáng)度降低。裂隙是引起諸如邊坡失穩(wěn)、大壩破壞、地下污染物遷移等巖土工程問題的關(guān)鍵因素。裂隙土土水特征曲線(SWCC)的研究對(duì)分析裂隙對(duì)諸多巖土工程問題的影響至關(guān)重要。雖然越來越多的學(xué)者開始關(guān)注裂隙對(duì)土體土水特征曲線的影響,但是土中的裂隙非常復(fù)雜,由于理論指導(dǎo)和試驗(yàn)儀器的缺乏,目前針對(duì)非飽和裂隙土土水特征曲線的研究報(bào)道較少。

2、有些學(xué)者在進(jìn)行膨脹土土水特征曲線的研究時(shí)往往忽略裂隙的存在或不考慮裂隙的動(dòng)態(tài)變化,由此產(chǎn)生的誤差難以預(yù)計(jì);而通過間接方法得出的結(jié)論的可靠性也有待驗(yàn)證。因此通過理論和試驗(yàn)方法進(jìn)行考慮裂隙網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)發(fā)展的裂隙土土水特征曲線的研究十分必要。本研究主要內(nèi)容包括：
　?、爬脠D像處理技術(shù)對(duì)干濕循環(huán)過程中裂隙土試樣表面的裂隙進(jìn)行定量研究,得到不同含水量(吸力)條件下試樣表面的裂隙率和裂隙開度分布,由此分析不同干濕循環(huán)條件下裂隙土表面裂隙的開展規(guī)

3、律。結(jié)果表明,實(shí)驗(yàn)室內(nèi)自由蒸發(fā)和均勻?yàn)⑺母蓾裱h(huán)過程中裂隙的開展過程可以分為三個(gè)階段;而滲透儀內(nèi)的干燥過程裂隙開展可以分為三個(gè)階段,濕潤(rùn)過程裂隙率先略有增大而后裂隙幾乎不發(fā)生閉合。
　?、聘鶕?jù)雙重介質(zhì)理論,把裂隙土看作是裂隙網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)和土體系統(tǒng)兩部分連續(xù)介質(zhì)的疊加;根據(jù)毛細(xì)定律和多孔介質(zhì)的孔徑分布特征,應(yīng)用理論方法推導(dǎo)考慮裂隙網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)變化時(shí)裂隙土的土水特征曲線,并用該方法預(yù)測(cè)經(jīng)歷干濕循環(huán)的裂隙土試樣的土水特征曲線。結(jié)果表明,在干濕

4、循環(huán)過程中考慮裂隙網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)變化時(shí)裂隙土的土水特征曲線呈雙峰特征,裂隙對(duì)裂隙土土水特征曲線的影響主要表現(xiàn)在較低吸力范圍內(nèi),較高吸力時(shí)裂隙土的土水特征曲線主要受土體所控制。
　?、茄兄七m用于測(cè)量考慮裂隙網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)發(fā)展的裂隙土土水特征曲線的大尺寸滲透儀。該儀器可以滿足裂隙土表征單元體積(REV)、在較低基質(zhì)吸力時(shí)能夠精確控制吸力以及試驗(yàn)過程中能夠觀測(cè)試樣中裂隙開展情況的要求。首先,大尺寸滲透儀能夠容納直徑280mm,高度不大于200mm的

5、試樣,能夠基本滿足裂隙土試樣表征單元體積和裂隙開展的要求。其次,根據(jù)多孔連續(xù)介質(zhì)的毛細(xì)吸力理論,考慮到裂隙土中裂隙的孔徑(開度)較大的特點(diǎn),試驗(yàn)儀器能夠精確控制10kPa以內(nèi)的基質(zhì)吸力,精度為0.005kPa。再次,試驗(yàn)儀器的壓力室壁由透明有機(jī)玻璃制成,易于觀測(cè)試驗(yàn)過程中裂隙的開展情況。
　　⑷通過室內(nèi)試驗(yàn),利用自制的大尺寸滲透儀測(cè)量了考慮裂隙網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)發(fā)展的裂隙土的土水特征曲線。試驗(yàn)結(jié)果表明,考慮裂隙網(wǎng)絡(luò)動(dòng)態(tài)發(fā)展時(shí)裂隙土的土水特征