自然界中的土體以固、液、氣三相狀態(tài)存在,地下水位之上的土體以非飽和狀態(tài)存在。在工程建設(shè)中,對(duì)非飽和土問(wèn)題的分析成為目前研究的重點(diǎn)和難點(diǎn)。目前,從土體含水狀態(tài)的變化、滲流特性、土體的穩(wěn)定性分析角度出發(fā),對(duì)非飽和土的研究主要集中在土水特征曲線模型的建立以及土體在非飽和狀態(tài)下的強(qiáng)度和變形特征分析。因此,通過(guò)室內(nèi)試驗(yàn)及模型計(jì)算研究非飽和土的體積含水量、基質(zhì)吸力及土體的非飽和抗剪強(qiáng)度三者之間的關(guān)系是研究非飽和土問(wèn)題的重要手段。本文從基質(zhì)吸力對(duì)土體體積含水量以及基質(zhì)吸力和凈壓力對(duì)土體強(qiáng)度影響的角度出發(fā),以鄭州某場(chǎng)地的粉土為研究對(duì)象,對(duì)所取土樣進(jìn)行了基本物性試驗(yàn)及滲透規(guī)律研究,并用壓力板儀系統(tǒng)和非飽和土直剪儀對(duì)所取土樣進(jìn)行了土水特征曲線和非飽和強(qiáng)度特征的試驗(yàn)研究。本文主要研究?jī)?nèi)容如下:(1)通過(guò)壓力板試驗(yàn)測(cè)試了初始干密度不同經(jīng)固結(jié)試驗(yàn)后干密度相同的各粉土試樣的土水特征曲線,分別得到了不同固結(jié)程度粉土試樣的初始脫濕曲線、主吸濕線和主脫濕線。試驗(yàn)結(jié)果表明,固結(jié)壓縮試驗(yàn)對(duì)土水特征曲線形態(tài)的影響并不是由固結(jié)壓力所決定,而是由固結(jié)壓力施加后土樣的干密度變化所決定。(2)對(duì)粉土試樣的主吸濕線和主脫濕線進(jìn)行了對(duì)比分析及模型驗(yàn)證。研究結(jié)果表明,利用孔隙介質(zhì)毛細(xì)滯回簡(jiǎn)化模型可以對(duì)粉土土水特征曲線的主脫濕曲線進(jìn)行模擬計(jì)算,且計(jì)算結(jié)果與試驗(yàn)結(jié)果吻合較好。(3)利用非飽和直剪儀對(duì)干密度為1.78 g/cm~3的重塑粉土樣進(jìn)行了不同圍壓和基質(zhì)吸力工況下的剪切試驗(yàn)。通過(guò)對(duì)非飽和粉土剪切破壞曲線分析發(fā)現(xiàn),基質(zhì)吸力對(duì)粉土在小變形下的抗剪強(qiáng)度發(fā)揮影響效應(yīng)不顯著,待剪切位移大于1.3 mm時(shí),粉土的抗剪強(qiáng)度特性呈現(xiàn)基質(zhì)吸力越高剪應(yīng)力越大的趨勢(shì)更加明顯。(4)在土水特征曲線試驗(yàn)研究基礎(chǔ)上,將粉土的水理特性和力學(xué)特性進(jìn)行統(tǒng)一分析,考慮了基質(zhì)吸力這一應(yīng)力變量對(duì)不同飽和度粉土非飽和抗剪強(qiáng)度的影響,并得到抗剪強(qiáng)度指標(biāo)隨粉土基質(zhì)吸力的變化規(guī)律。研究結(jié)果表明,粉土的非飽和抗剪強(qiáng)度隨基質(zhì)吸力增大而提高的規(guī)律可以分為線性增長(zhǎng)階段和非線性增長(zhǎng)階段,另外,在土樣的排水過(guò)程中,粉土的非飽和內(nèi)摩擦角和黏聚力隨基質(zhì)吸力的增加(0-200 kPa)而線性增加。上述研究成果對(duì)粉土的土水特征曲線理論模型的驗(yàn)證、應(yīng)用及推廣具有一定的借鑒意義;另外,將土體的水理特性和力學(xué)特性聯(lián)系起來(lái)進(jìn)行了分析,對(duì)解決土體在不同含水狀態(tài)下的強(qiáng)度及變形特性具有一定的實(shí)用和指導(dǎo)價(jià)值。
【學(xué)位單位】：華北水利水電大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2018
【中圖分類(lèi)】：TU41
【部分圖文】：

本文技術(shù)路線圖

圖 2-2 TST-55 型滲透儀及滲透試驗(yàn)過(guò)程Fig. 2-2 TST-55 Type osmometer and penetration test process滲透系數(shù)的大小與土體的孔隙比、土體的顆粒大小與土體顆粒級(jí)配、土體的構(gòu)有關(guān)；粉土的土顆粒較粗，多呈粒狀、架空接觸等微觀結(jié)構(gòu)特征，因而粉土

圖 2-3 重塑粉土的干密度對(duì)滲透系數(shù)影響曲線Figure 2-3 Recycled silt dry density on the permeability coefficient cur-3 可見(jiàn)，不同干密度重塑粉土試樣的滲透系數(shù)數(shù)量級(jí)為 10-5c增大，重塑粉土的滲透系數(shù)不斷減小，這是由于干密度增大時(shí)
【參考文獻(xiàn)】

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