非飽和粉質(zhì)粘土的持水性能和壓縮變形特性研究.pdf

1、土水特征曲線是土體孔隙的持水能力隨吸力狀態(tài)變化的規(guī)律曲線，是獲得非飽和土持水性能的重要途徑。結(jié)合飽和土的相關(guān)參數(shù)可以預(yù)測(cè)非飽和土的滲透系數(shù)、水分?jǐn)U散系數(shù)及抗剪強(qiáng)度等，它在非飽和土力學(xué)中有著非常重要的意義。在巖土工程中，如一些基礎(chǔ)工程、道路和橋梁等，都需要考慮上覆荷載和循環(huán)作用對(duì)土的持水性能的影響。但如何獲得固結(jié)壓力和干濕循環(huán)共同作用下土的持水性能以及其影響機(jī)制和吸力作用下壓縮變形特性，學(xué)者們還沒(méi)有達(dá)成一致意見(jiàn)。
　　本研究引進(jìn)了一

2、套多功能土水特征曲線試驗(yàn)儀，開(kāi)展了固結(jié)壓力和循環(huán)作用下粉質(zhì)粘土的土水特征曲線試驗(yàn)和壓縮變形特性實(shí)驗(yàn)，從孔隙結(jié)構(gòu)和持水性能方面研究固結(jié)壓力和干濕循環(huán)作用對(duì)粉質(zhì)粘土持水性能的影響及其壓縮變形特性，并建立預(yù)測(cè)其土水特征曲線的新方法的形狀參數(shù)模型。研究的主要內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　1）引進(jìn)了一套多功能土水特征曲線試驗(yàn)儀，該儀器采用簡(jiǎn)單易行的試樣成形方法，減小制樣工作量的同時(shí)提高了試樣制作質(zhì)量。采用氣壓加載的方式施加軸向荷載，實(shí)現(xiàn)了干濕循環(huán)和

3、固結(jié)壓力同時(shí)作用。采用變形測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量試樣在試驗(yàn)過(guò)程中的變形量來(lái)修正試驗(yàn)結(jié)果，通過(guò)試驗(yàn)儀器自帶的高精度排水測(cè)量管直接測(cè)量試樣排水量，試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性得到保證。完善了儀器的操作規(guī)程，介紹了儀器操作注意事項(xiàng)，為后續(xù)試驗(yàn)提供了技術(shù)支持。
　　2）為揭示固結(jié)應(yīng)力對(duì)土體的持水性能的影響機(jī)制，利用能考慮固結(jié)壓力和循環(huán)作用的SDSWCC多功能土水特征曲線試驗(yàn)儀，開(kāi)展了三種不同固結(jié)壓力作用下粉質(zhì)粘土的土水特征曲線試驗(yàn)，并測(cè)量試樣在增（減）濕過(guò)程中

4、土體的體積脹縮量來(lái)修正體變對(duì)其體積含水量的計(jì)算誤差。結(jié)果表明，粉質(zhì)粘土在減濕過(guò)程中，土體的體積發(fā)生明顯的收縮，在增濕過(guò)程中體積則變化較小，且隨著循環(huán)增加，體積的變化量越來(lái)越接近。固結(jié)應(yīng)力對(duì)粉質(zhì)粘土持水特征曲線的進(jìn)氣值、增（減）濕速率影響較大，固結(jié)壓力越大其進(jìn)氣值越大、減濕速率也越大。
　　3）利用能考慮循環(huán)作用的 SDSWCC多功能土水特征曲線試驗(yàn)儀，開(kāi)展了三種不同吸力作用下粉質(zhì)粘土的壓縮回彈曲線試驗(yàn)，并測(cè)量壓縮過(guò)程中土體的體積脹

5、縮量。結(jié)果表明，粉質(zhì)粘土在壓縮過(guò)程中體積發(fā)生明顯收縮，不同吸力作用下收縮量不同，但隨著循環(huán)次數(shù)增加，收縮量的改變變小。在壓縮過(guò)程中其壓縮率增加，且隨著循環(huán)次數(shù)增加，壓縮率的改變量微小。在回彈過(guò)程中回彈率增加，回彈模量降低。在壓縮回彈中有明顯的滯回現(xiàn)象，其滯回圈面積隨著吸力增加在不斷增加，隨著循環(huán)次數(shù)增加而減小，且趨于穩(wěn)定。
　　4）以非飽和土力學(xué)基本理論為研究基礎(chǔ)，結(jié)合土水特征曲線經(jīng)驗(yàn)預(yù)測(cè)模型，考慮參數(shù)的擬合方法，建立了一種能夠考