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基于土性参数预测土水特征曲线初探

王靖安  
【摘要】: 非饱和土在陆地上的分布十分广泛,与工程密切联系的地球表层土都可认为是非饱和土。非饱和土不同于饱和土的根本原因就是非饱和土中吸力的存在。非饱和土的基质吸力随着含水量的变化而变化,含水量和基质吸力的关系称为土水特征曲线。土水特征曲线在非饱和土力学的研究中扮演着重要的角色。土体的许多信息,如渗透性、强度、体积变化、应力状态和土体颗粒分布等可以从该曲线中得到。但是常规的获得土水特征曲线的方法存在周期长、成本高、数据离散等缺点。本文从容易测量的土壤物理性质出发,对建立基本土性参数和土水特征曲线方程之间的回归关系的问题做了初步的探讨。本文的主要的工作有: 1.从相的角度分析了非饱和土与饱和土性质上的差异,用毛细管模型来说明非饱和土的微观力学机制;阐明了用双应力状态变量可以更好的描述非饱和土的特性。 2.详细描述了土水特征曲线的特点,造成滞后性的原因,目前获得该曲线的常用方法。随后探讨了各种土壤物理性质对土水特征曲线的影响,以及土水特征曲线在工程实际的应用,如从土水特征曲线推算非饱和土的抗剪强度,渗透系数,扩散系数和吸附系数等。 3.介绍了基于孔隙尺寸分布的土水特征曲线方程的推导。然后提出了等效毛细高度的概念和物理意义,以及如何计算粒状土和粘塑性土的等效毛细高度。 4.对已知的试验数据,拟合Fredlund-Xing给出的方程,并得到参数值a,n,m;计算土样的等效毛细高度值;然后建立a,n,m,与粒状土(D_(10),C_U,e,h_(co,G))和粘塑性土(W_L,G_S,e,h_(co,P))的基本土性参数的二元,三元和四元回归关系。 5.比较分析9种粒状土和12种粘塑性土的二元,三元和四元回归效果,提出最优的回归方程。


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