在干燥條件下土體逐漸失水產(chǎn)生收縮變形,對(duì)土體開(kāi)裂、地基承載力及邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生重要的影響.因此,有效預(yù)測(cè)含水量變化下土體的體積收縮變形具有重要的意義.本研究提出了能考慮土水吸附效應(yīng)的全含水量范圍內(nèi)的土體收縮曲線數(shù)學(xué)方程.該方程能夠同時(shí)描述脫濕過(guò)程中結(jié)構(gòu)性與非結(jié)構(gòu)性黏土的收縮體變.通過(guò)考慮土水吸附效應(yīng)對(duì)土體收縮變形的影響,引入1個(gè)參數(shù)描述低含水量條件下土體收縮斜率,僅用1個(gè)方程即可預(yù)測(cè)從飽和到干燥條件下土體的完整收縮行為,尤其是低含水量條件下土體的體變特性.通過(guò)方程的預(yù)測(cè)曲線與文獻(xiàn)中實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)的對(duì)比,證實(shí)了所提出黏土收縮曲線方程的可靠性.同時(shí),與現(xiàn)有方程的預(yù)測(cè)能力進(jìn)行對(duì)比,表明提出的方程能夠很好地描述低含水量條件下黏性土的非0收縮段與非0收縮斜率行為,證實(shí)了低含水量條件下土體收縮變形預(yù)測(cè)中考慮土水吸附效應(yīng)的必要性與重要性. 

【文章來(lái)源】：上海交通大學(xué)學(xué)報(bào). 2020,54(08)北大核心EICSCD

【文章頁(yè)數(shù)】：7 頁(yè)

【部分圖文】：

土體收縮曲線示意圖

文獻(xiàn)中土體收縮曲線的描述主要有以下3種:質(zhì)量含水率w-孔隙率e(圖2(a))、體積含水率θ-孔隙率e(圖2(b)),水土體積比δ-孔隙率e(圖2(c))[11, 14, 16, 20].其中e=Vv/Vs,水土體積比δ=Vw/Vs,Vv為孔隙的體積,Vs為固體顆粒的體積,Vw為孔隙水的體積.在δ-e描述框架下,土體處于完全飽和狀態(tài)時(shí),δs=es,δs為飽和時(shí)水土體積比,es為飽和時(shí)孔隙率.土體開(kāi)始干燥,仍然處于飽和狀態(tài),將沿著對(duì)角線即飽和線δ=e收縮,直到氣體進(jìn)入土體,出現(xiàn)非飽和狀態(tài),收縮曲線偏離飽和線,見(jiàn)圖3(c).采用δ-e定義土體收縮曲線可以清晰地描述土體收縮過(guò)程中從飽和到非飽和狀態(tài)的轉(zhuǎn)變.因此,本文采用δ-e來(lái)表達(dá)土體收縮曲線.2 考慮土水吸附效應(yīng)的土體收縮曲線方程

隨后采用文獻(xiàn)[22]中的3種膨脹土對(duì)提出的收縮曲線方程進(jìn)行了進(jìn)一步的驗(yàn)證,預(yù)測(cè)曲線與實(shí)測(cè)結(jié)果見(jiàn)圖4,方程的模型參數(shù)與相關(guān)系數(shù)見(jiàn)表2,表中R2為決定系數(shù).從圖4中可以看出3種膨脹土均具有一定的結(jié)構(gòu)性.初期脫濕干燥過(guò)程中,土體孔隙率的降低小于土體排出水體積的變化.從表2的相關(guān)性系數(shù)可以看出,式(9)很好地預(yù)測(cè)了3種具有初始結(jié)構(gòu)性的膨脹土在干燥條件下的完整收縮行為.從低含水量條件下的收縮體變來(lái)看,膨脹土2收縮程度較大,膨脹土1與3收縮程度較為接近,這種變化趨勢(shì)也體現(xiàn)在方程的k上.圖4 膨脹土預(yù)測(cè)收縮曲線與實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)比

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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