论文部分内容阅读
土水特征曲线是非饱和土本构模型的重要组成部分，在非饱和土力学中有着重要的作用。因此，其影响因素和变化规律研究是非饱和土力学的一项重要内容。在土水特征曲线中，减湿曲线得到了广泛的研究和应用，许多学者提出了适用于不同条件下的减湿土水特征曲线模型，这些模型与实测结果吻合较好。然而，考虑应力影响的增减湿土水特征曲线的模型研究还很不充分。本文在回顾和分析前人的研究成果的基础上，进行了应力作用下增减湿土水特征曲线的试验测定，研究了考虑应力引起干密度变化对非饱和土增减湿土水特征益线及其滞回特性的影响，并从颗粒力学的角度，通过建立细观模型，力图研究吸力与含水量、干密度、粒径等因素之间的关系。具体进行了如下研究: 1.利用GCTS土水特征曲线仪，一方面测定有、无应力条件下的不同干密度非饱和黄土增减湿土水特征曲线，研究了在其它条件相同时，应力对土水特征曲线有重要影响，是不可忽略的。 2.定义了描述土水特征曲线滞回特性的滞回度和滞回圈面积两个参数，通过试验和引用文献中的数据，来定量研究应力引起孔隙比的变化对滞回特性的影响。此外，在对增湿曲线进行拟合的基础上，通过将模型中的参数和压缩所致的干密度建立关系，定性研究了应力引起的干密度变化对增湿土水特征曲线的影响。 3.通过引入水土体积比参量，使得在双对数坐标系中的有、无应力条件下的土水特征曲线具有非常理想的统一函数关系。该函数可以用van Genuchten(VG)模型描述，和VG模型不同的是，对应的吸力项需要用等效VG吸力来代替。从而得到了能够考虑应力引起孔隙比变化的修正VG模型，来对增湿土水特征曲线进行描述，模型预测值和试验结果差别很小，表明该模型具有很好的适用性。 4.建立了颗粒间的二维和三维物理模型，从几何上研究了该模型的含水量和基质吸力的关系，进而分析了“非饱和”颗粒相互作用下的排水特性。定义了考虑颗粒相互作用条件下的水土体积比，来描述颗粒间的重量含水量，发现水土体积比在不考虑接触角的条件下，仅仅是填充角的函数。利用两种基质吸力的模型来计算基质吸力，并将其与水土体积比建立关系，来研究两种基质吸力模型下的减湿曲线之间的差异。此外，还通过改变颗粒之间的间距，研究了保持弯液环的间距的最大值，并比较了不同间距下的减湿土水特征曲线。