【摘要】：自然界中大部分土體呈非飽和狀態(tài),在江西境內(nèi)也分布有大量的非飽和紅土及花崗巖殘積土。非飽和土中基質(zhì)吸力對(duì)非飽和土體的抗剪強(qiáng)度及滲透力影響較大,從而對(duì)邊坡、地基、擋土結(jié)構(gòu)等的穩(wěn)定性產(chǎn)生巨大的影響,由于吸力變化的復(fù)雜性和測(cè)試的難度,使其成為非飽和土研究領(lǐng)域的關(guān)鍵和難點(diǎn)。因此,開(kāi)展關(guān)于非飽和土土-水特征曲線(xiàn)的研究具有非常重要的工程意義及研究前景。土-水特征曲線(xiàn)數(shù)據(jù)的量測(cè)一般需要通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)得到,但是在進(jìn)行試驗(yàn)時(shí),由于設(shè)備、試驗(yàn)時(shí)間等多種因素影響,大多采用單一試驗(yàn)方法進(jìn)行土-水特征曲線(xiàn)試驗(yàn),但僅靠一種試驗(yàn)很難得到全吸力范圍的土-水特征曲線(xiàn),而實(shí)際工程運(yùn)用中需要對(duì)一條全吸力范圍的土-水特征曲線(xiàn)進(jìn)行土水運(yùn)移規(guī)律分析。因此,本論文以江西紅土及花崗巖殘積土為研究對(duì)象,采用壓力板法、濾紙法及飽和鹽溶液法組合測(cè)定全吸力范圍土-水特征曲線(xiàn),并分析不同干密度、不同顆粒直徑及不同干濕循環(huán)次數(shù)等因素對(duì)全吸力范圍土-水特征曲線(xiàn)影響;同時(shí)評(píng)判最適合不同試驗(yàn)吸力段及全吸力范圍土-水特征曲線(xiàn)的數(shù)學(xué)擬合模型;然后通過(guò)直剪試驗(yàn)與全吸力范圍土-水特征曲線(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)的結(jié)合,得到了適合紅土及花崗巖殘積土的全吸力范圍非飽和土抗剪強(qiáng)度模型,并對(duì)非飽和土抗剪強(qiáng)度指標(biāo)?~b隨全吸力范圍基質(zhì)吸力變化規(guī)律進(jìn)行探討;最后通過(guò)理論分析推導(dǎo)出微觀下土-水特征曲線(xiàn)理論解,分析了顆粒級(jí)配及接觸角對(duì)微觀土-水特征曲線(xiàn)的影響。主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)以江西紅土和花崗巖殘積土為試驗(yàn)對(duì)象,分別對(duì)其進(jìn)行了基本物理力學(xué)指標(biāo)試驗(yàn)。通過(guò)壓力板法、濾紙法及飽和鹽溶液法三種方法測(cè)定并分析了干密度、顆粒直徑及干濕循環(huán)次數(shù)等影響因素下各吸力段土-水特征曲線(xiàn);通過(guò)壓力板試驗(yàn)、濾紙法試驗(yàn)及飽和鹽溶液法試驗(yàn)數(shù)據(jù)組合的方式均可得到不同因素下全吸力范圍土-水特征曲線(xiàn),表明用這種方法測(cè)量全吸力范圍土-水特征曲線(xiàn)的方法是可行的。(2)研究了不同吸力段及全吸力范圍土-水特征曲線(xiàn)數(shù)據(jù)擬合的最優(yōu)擬合模型,分別以Gardner模型、VG模型及FX模型等為基礎(chǔ)對(duì)不同影響因素下各試驗(yàn)吸力段及全吸力范圍土-水特征曲線(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合,將擬合結(jié)果在綜合考慮擬合精度及模型參數(shù)個(gè)數(shù)基礎(chǔ)上對(duì)模型的優(yōu)劣進(jìn)行評(píng)判。發(fā)現(xiàn)VG模型最適合于壓力板試驗(yàn)數(shù)據(jù)及飽和鹽溶液試驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合,Gardner模型最適合于濾紙法試驗(yàn)數(shù)據(jù)的擬合;VG模型最適合全吸力范圍土-水特征曲線(xiàn)的數(shù)據(jù)擬合。研究還表明濾紙法試驗(yàn)測(cè)量數(shù)據(jù)如果用Gardner模型擬合能更好的反映全吸力范圍土-水特征曲線(xiàn)。(3)針對(duì)江西紅土和花崗巖殘積土進(jìn)行了不同干密度下各含水率的直剪試驗(yàn),并結(jié)合前文全吸力土-水特征曲線(xiàn)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行了非飽和土抗剪強(qiáng)度分析。結(jié)論表明,非飽和土抗剪強(qiáng)度參數(shù)?~b并非一定值,而是隨基質(zhì)吸力的增大逐漸降低;在相同的低基質(zhì)吸力范圍情況下干密度大的試樣其?~b也越大,但干密度的影響隨基質(zhì)吸力增大而降低。并且擬合得到各抗剪強(qiáng)度參數(shù)與全吸力范圍基質(zhì)吸力間的關(guān)系,推導(dǎo)得到了全吸力范圍下非飽和土抗剪強(qiáng)度模型,并驗(yàn)證了模型的正確性。(4)基于熱力學(xué)方程及二維液橋計(jì)算理論,推導(dǎo)了三個(gè)不等粒徑土顆粒下土-水特征曲線(xiàn)的理論解。分析了顆粒級(jí)配及接觸角對(duì)土-水特征曲線(xiàn)的影響規(guī)律。研究表明,在同一基質(zhì)吸力下,Cu越大,其體積含水率越小;在曲線(xiàn)斜率較大段,級(jí)配連續(xù)性越差即Cc越大,其體積含水率也越小。相同基質(zhì)吸力下,接觸角越小粒間含水體積和體積含水率越大,且曲線(xiàn)的進(jìn)氣值會(huì)隨著接觸角的減小而減小。
【圖文】：

第 1 章 緒論1.5 技術(shù)路線(xiàn)本文主要研究?jī)?nèi)容為土-水特征曲線(xiàn)的全吸力范圍試驗(yàn)及其微觀理論研究，從 2016 年 4 月開(kāi)始至 2018 年 3 月結(jié)束，期間進(jìn)行了大量有關(guān)本文的文獻(xiàn)閱讀，，制定并實(shí)施了相關(guān)試驗(yàn)及理論的推導(dǎo)。通過(guò)對(duì)試驗(yàn)內(nèi)容及結(jié)果整理分析，得到了全吸力范圍土-水特征曲線(xiàn)、非飽和土抗剪強(qiáng)度模型及土-水特征曲線(xiàn)微觀理論等方面的相應(yīng)結(jié)論。技術(shù)路線(xiàn)如圖 1.1：

第 2 章 非飽和土土-水特征曲線(xiàn)論述及試驗(yàn)方法第 2 章 非飽和土土-水特征曲線(xiàn)模型及試驗(yàn)方法飽和土土-水特征曲線(xiàn)基本概念水特征曲線(xiàn)（SWCC）描述了土體內(nèi)部吸力大小與含水率間的土力學(xué)中的基礎(chǔ)本構(gòu)關(guān)系之一[19]，其中非飽和土體吸力包括，土體含水率分為質(zhì)量含水率、體積含水率及飽和度。典型意圖如圖 2.1 所示。和測(cè)試土-水特征曲線(xiàn)在非飽和土力學(xué)領(lǐng)域中具有十分重要的可以通過(guò)土-水特征曲線(xiàn)計(jì)算非飽和土的滲透系數(shù)；其次土-水土中基本本構(gòu)關(guān)系之一；同時(shí)運(yùn)用土-水特征曲線(xiàn)可以估算非及相應(yīng)的滲透系數(shù)。
【學(xué)位授予單位】：南昌大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類(lèi)號(hào)】：TU43

【參考文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 劉星志;劉小文;陳銘;谷明晗;;基于3個(gè)不等粒徑顆粒接觸模型的土-水特征曲線(xiàn)[J];巖土力學(xué);2018年02期

2 劉星志;陳銘;陳小燕;符思華;劉小文;葉云雪;;基質(zhì)吸力在不同干密度下對(duì)非飽和紅土抗剪強(qiáng)度的影響[J];中國(guó)農(nóng)村水利水電;2017年03期

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本文編號(hào)：2638160