土的持水及非飽和滲透特性的宏—微觀物理機(jī)制研究

1、分類號(hào)UDC密級(jí)學(xué)號(hào)2140720030碩士學(xué)位論文碩士學(xué)位論文土的持水及非飽和滲透特性的土的持水及非飽和滲透特性的宏—微觀物理機(jī)制研究微觀物理機(jī)制研究王爽學(xué)科名稱：巖土工程學(xué)科門類：工學(xué)指導(dǎo)教師：劉奉銀劉奉銀教授教授張昭副教授教授申請(qǐng)日期：2017年5月土的持水及非飽和滲透特性的宏—微觀物理機(jī)制研究王爽西安理工大學(xué)萬方數(shù)據(jù)摘要1題目：土的持水及非飽和滲透特性的宏土的持水及非飽和滲透特性的宏—微觀物理機(jī)制研究微觀物理機(jī)制研究專業(yè)：巖土工

2、程巖土工程作者：王爽簽名簽名：指導(dǎo)教師指導(dǎo)教師：劉奉銀劉奉銀教授簽名簽名：張昭副教授副教授簽名簽名：摘要持水和滲透特性是非飽和土領(lǐng)域的核心問題。文本在回顧前人的基礎(chǔ)上，利用已有文獻(xiàn)中試驗(yàn)實(shí)測(cè)值及數(shù)值計(jì)算，分別對(duì)壓實(shí)黏土的孔徑分布演化持水曲線模型、斑脫土滯回持水曲線模型、土的非飽和滲透各向異性、以及黏土顆粒液橋演化規(guī)律進(jìn)行了研究，并得到如下認(rèn)識(shí)：（1）基于典型持水曲線模型對(duì)壓實(shí)黏土提出一種考慮團(tuán)粒內(nèi)孔隙和團(tuán)粒間孔隙的持水曲線模型，從而對(duì)壓

3、實(shí)黏土建立表征團(tuán)粒結(jié)構(gòu)沿不同水力—力學(xué)路徑演化的持水曲線模型。利用已有文獻(xiàn)中兩種壓實(shí)黏土在不同增、減濕和加載路徑下的孔徑分布實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)，標(biāo)定持水曲線模型中的參數(shù)，基于這些實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)可討論不同水力—力學(xué)路徑下與進(jìn)氣值有關(guān)參數(shù)的演化規(guī)律。最后，利用已有文獻(xiàn)中這兩種黏土壓實(shí)至不同干密度土樣的持水實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)驗(yàn)證了持水曲線模型在表征壓實(shí)黏土沿不同水力—力學(xué)路徑的水力特性以及模擬團(tuán)粒結(jié)構(gòu)演化過程的有效性。（2）在分析了已有文獻(xiàn)中高膨脹性土（MX80斑脫土

4、）的持水試驗(yàn)結(jié)果后，以彈塑性理論和線性各向異性硬化規(guī)律為基礎(chǔ)，推導(dǎo)出了考慮孔隙比和團(tuán)粒內(nèi)孔隙結(jié)構(gòu)變化的滯回持水曲線模型，土樣給定壓實(shí)狀態(tài)的掃描持水特性可通過考慮不同飽和度階段的團(tuán)粒內(nèi)孔隙比變化規(guī)律來表征。最后，利用已有文獻(xiàn)中斑脫土試樣的滯回持水曲線實(shí)測(cè)值對(duì)受孔隙比和團(tuán)粒內(nèi)孔隙結(jié)構(gòu)演化影響的滯回持水曲線以及掃描持水曲線的有效性進(jìn)行驗(yàn)證。結(jié)果表明：所提模型均能夠較好的預(yù)測(cè)斑脫土滯回持水曲線實(shí)測(cè)值。（3）在Mualem提出的非飽和滲透系數(shù)函數(shù)

5、的基礎(chǔ)上，通過引入孔隙—連通彎曲參數(shù)推導(dǎo)出了關(guān)于有效飽和度的各向異性系數(shù)表達(dá)式，同時(shí)又根據(jù)該表達(dá)式將非飽和滲透各向異性劃分了9種不同類型，研究其在不同條件下的適用性。利用已有文獻(xiàn)中非飽和滲透系數(shù)數(shù)值試驗(yàn)結(jié)果驗(yàn)證了該表達(dá)式的有效性。最后，結(jié)合VanGenuchtenMualem函數(shù)，利用該表達(dá)式定量描述基質(zhì)吸力對(duì)已有文獻(xiàn)中5種土的非飽和滲透各向異性的影響。結(jié)果表明：該表達(dá)式能夠描述各向異性系數(shù)隨基質(zhì)吸力的變化規(guī)律。（4）參考已有文獻(xiàn)中粗顆