非飽和土應(yīng)力狀態(tài)變量試驗驗證和非飽和重塑Q2黃土滲水特性研究.pdf

1、本文以國家自然科學(xué)基金資助項目（非飽和土的應(yīng)力理論研究）和延安新區(qū)建設(shè)項目（延安新區(qū)高填方的滲流-變形研究）為依托，以非飽和土力學(xué)為基礎(chǔ)，以筆者改進升級的非飽和土三軸儀與滲水設(shè)備為工具，對非飽和土的兩個應(yīng)力狀態(tài)變量進行了系統(tǒng)的試驗驗證，對重塑 Q2黃土滲水特性進行了初步探討。本文的主要研究工作和創(chuàng)新成果如下。
　　首先，對常規(guī)非飽和土三軸儀和水平土柱入滲設(shè)備進行了改進升級。一是采用三個GDS壓力-體積控制器分別控制壓力室的內(nèi)、外壓

2、力和反壓力，有效提高了土樣體變和含水率的量測精度；二是給三軸儀配置了軸向加荷器，使其既可應(yīng)變控制，又可應(yīng)力控制，滿足了不同試驗方案的需要；三是采用 TDR水分傳感器量測非飽和土水平土柱入滲試驗的含水率，并采用DT80遠程監(jiān)測系統(tǒng)采集試驗數(shù)據(jù)，提高了含水率量測的精度和試驗過程的自動化水平。
　　其次，使用改進的非飽和土三軸儀共做了三類非飽和土三軸試驗。第一類是控制凈圍壓的非飽和土的各向等壓試驗，包括不同初始干密度、不同初始飽和度、不

3、同初始吸力的3組重塑Q3黃土的各向等壓試驗、1組原狀Q3黃土的各向等壓試驗；第二類是2組控制凈圍壓、偏應(yīng)力和吸力的重塑 Q3黃土的三軸固結(jié)不排水剪切試驗。在上述兩類試驗中，等值改變（增加或減少）總圍壓、孔隙水壓力、孔隙氣壓力而保持應(yīng)力狀態(tài)變量本身不發(fā)生變化；發(fā)現(xiàn)試樣體積變化和水量變化都非常小，可以忽略不計，從而從變形方面和水量變化方面驗證了兩個非飽和土應(yīng)力狀態(tài)變量的合理性；第三類是3組控制凈圍壓和吸力的重塑 Q3黃土的固結(jié)排水剪切試驗，

4、試驗的每一組包含兩個控制凈圍壓和吸力分別相同的固結(jié)排水剪切試驗，其中一個試樣在固結(jié)完成后直接進行排水剪切試驗，另一個試樣在固結(jié)完成后等值增加總圍壓、孔隙水壓力和孔隙氣壓力而保持凈圍壓和吸力本身不發(fā)生變化的條件下進行排水剪切試驗，發(fā)現(xiàn)二者的抗剪強度、剪切過程中的體積變化和排水量都分別十分接近，可以認為兩兩相等。從而從變形、水量變化和強度三個方面檢驗了兩個非飽和土應(yīng)力狀態(tài)變量的合理性。本文的研究結(jié)果說明描述非飽和土的兩個應(yīng)力狀態(tài)變量是合理的

5、，夯實了非飽和土力學(xué)的應(yīng)力理論基礎(chǔ)，為非飽和土的兩個應(yīng)力狀態(tài)變量理論提供了牢靠的試驗依據(jù)。
　　第三，為了研究非飽和重塑Q2黃土的滲透特性及其和Q3黃土滲透特性的差異，對重塑Q2和Q3黃土分別做了4個干密度的水平土柱入滲試驗；試樣的干密度分別為1.30、1.40、1.50和1.60g/cm3；采用MP-406水分計及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)量測不同斷面處體積含水率隨時間的變化情況。試驗研究結(jié)果表明：相同干密度的重塑Q2和Q3黃土滲水特性存在較