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基于土-水特征曲线的黄土压缩特性试验研究

刘茹  
【摘要】:本文针对非饱和黄土的压缩变形问题,通过测定土体的土-水特征曲线,一维侧限收缩曲线、结构屈服压力、一维侧限压缩曲线、三轴等压体变、黄土湿陷系数以及黄土湿陷体变等方法,分析了基质吸力和净法向应力对黄土收缩、压密以及湿陷的影响。取得了如下的成果: (1)测量了陕北延安地区的黄土的基质吸力,并采用V-G模型拟合了土-水特征曲线。发现土体基质吸力的大小和土体孔隙水在土体的存在形式以及土颗粒之间的相互作用力有关,基质吸力随着含水量的减小而增大,但是不同含水量时其变化变化斜率不同,根据变化斜率的不同将土水特征曲线划分为不同的阶段,各个阶段的临界含水量与土的界限含水量具有很好的对应性。 (2)对土样进行了收缩试验,试验结果表明土样在只有基质吸力的作用下也会发生屈服。 (3)对不同含水量的土样进行了一维侧限试验,结果表明:土样的结构屈服压力和基质吸力呈正比增加的关系,土样的基质吸力越大,压缩性越低,弹塑性变形阶段越长,达到压缩稳定所需要的净法向应力越大。 (4)对一维侧限压缩试验数据进行了本构方程参数的拟合,结果表明:Unsat-6本构方程对本次试验数据的拟合度最好。 (5)对不同含水量的土样做了一维双线法湿陷试验和三轴等压固结试验,结果表明:土样的湿陷性和土样的含水量密切相关,含水量对湿陷性的影响主要通过基质吸力、颗粒之间胶结的柔性胶黏剂、易溶盐、黏聚粒的软化来影响黄土的湿陷变形,含水量越高,湿陷系数越小,湿陷变形量越小。 (6)采用Barcelona Basic模型对黄土的三轴等压固结试验数据进行拟合,得出了本构方程的参数值,由本构方程计算得到的黄土的湿陷应变量和试验得到的湿陷变形量基本一致。


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