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(shí)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(yùn)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(fèi)大量的時(shí)間,尤其是吸濕曲線,從而導(dǎo)致土-水特征曲線在工程應(yīng)用中并不方便,因此很多學(xué)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(yàn)進(jìn)一

2、步驗(yàn)證。有的學(xué)者還提出了利用脫濕曲線預(yù)測吸濕曲線的本構(gòu)模型,這樣雖然可以大大的縮短試驗(yàn)時(shí)間,但是由于土樣區(qū)域性的特點(diǎn),仍然需要通過試驗(yàn)來驗(yàn)證它的適用性。殘余含水量在土-水特征曲線中是一個(gè)重要的參數(shù),標(biāo)志著土樣進(jìn)入殘余階段,脫水越來越慢,它還與Bishop單應(yīng)變強(qiáng)度準(zhǔn)則中的參數(shù)有關(guān)。
　　本文以江西典型的紅土為研究對(duì)象,利用GEO-Experts壓力板儀,進(jìn)行應(yīng)力相關(guān)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(yù)固結(jié)壓力對(duì)土-水特征曲線的影響,通過三種常用的SWCC模型對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)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(duì)工程實(shí)際具有借鑒作用。本文還對(duì)吸濕曲線進(jìn)行擬合和預(yù)測,最后提出了土水特征曲線的雙曲線模型,該模型對(duì)計(jì)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(jí)公路上的土樣,進(jìn)行基本的物理力學(xué)試驗(yàn),得出紅土的基本物理力學(xué)指標(biāo)。
　　(2)

4、介紹了GEO-Experts壓力板儀的裝置及試驗(yàn)原理,利用GDS壓力板儀研究不同因素(干密度、含水量、顆粒級(jí)配及預(yù)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(shí),預(yù)固結(jié)過程必須用到透水石。通過對(duì)飽和土樣的脫水試驗(yàn)發(fā)現(xiàn),透水石中的水和土樣中的水一樣也會(huì)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(shí)的,使得基質(zhì)吸力相對(duì)應(yīng)的土樣含水量偏小。

5、為了減小試驗(yàn)誤差,針對(duì)透水石進(jìn)行了六種不同的處理方案試驗(yàn)。
　　(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(jìn)行脫濕和吸濕循環(huán)的土水試驗(yàn),以及反復(fù)脫濕和吸濕循環(huán)的土水試驗(yàn)。
　　(5)為了更好地理解非飽和紅土的土-水運(yùn)移規(guī)律,利用三種SWCC模型對(duì)不同影響因素下的試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)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(duì)吸濕曲線進(jìn)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(duì)吸濕曲線進(jìn)行了較準(zhǔn)確的預(yù)測。
　　(7)提出描述土水特征曲線的雙曲線模型,利用坐標(biāo)變換可以較簡便且準(zhǔn)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(duì)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(yīng)力參數(shù)。
　　(8)在飽和紅土試樣中,利用雙曲線模型得到