本文選題：土-水特征曲線　切入點(diǎn)：擬合分析　出處：《湖北工業(yè)大學(xué)》2017年碩士論文　論文類型：學(xué)位論文

【摘要】：非飽和土是指土體孔隙同時(shí)被水和空氣填充,飽和度小于100%的土壤,是地球表面分布最廣、且在實(shí)際工程中經(jīng)常遇到的土體。天然邊坡在遭遇連續(xù)降雨后失穩(wěn)破壞,垃圾填埋廠地下污染物遷移過(guò)程,地基基礎(chǔ)或路基中壓實(shí)土的固結(jié)及膨脹土的隆起等問(wèn)題,都會(huì)涉及到非飽和土的滲透特性。土-水特征曲線和滲透系數(shù)是衡量非飽和土滲透特性的關(guān)鍵參數(shù),其中土-水特征曲線能夠反映非飽和土的孔隙結(jié)構(gòu)特點(diǎn)以及持水能力,目前試驗(yàn)測(cè)量方法有很多,而選擇合適的模型來(lái)對(duì)試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合分析是一項(xiàng)重要工作。滲透系數(shù)是衡量非飽和土中水流動(dòng)能力的關(guān)鍵參數(shù),其值變化范圍很大且不易量測(cè),一直是非飽和土研究中的難點(diǎn)。本文通過(guò)具體試驗(yàn)和理論分析對(duì)不同初始孔隙比湖南黏土的滲透特性進(jìn)行全面的研究,探尋壓縮變形條件下土體滲透特性的變化規(guī)律,主要研究?jī)?nèi)容有:(1)介紹了非飽和土中收縮膜作為獨(dú)立相的特征,以及表面張力的形成原理和表達(dá)方式,分析了土水勢(shì)能的構(gòu)成和基質(zhì)吸力的定義及測(cè)量方法。介紹了達(dá)西定律在非飽和土中的應(yīng)用,并通過(guò)變水頭試驗(yàn)測(cè)量飽和滲透系數(shù)。(2)利用壓力板儀獲得了不同初始孔隙比湖南黏土試樣的土-水特征曲線。對(duì)比多種土-水特征曲線的經(jīng)典模型,并結(jié)合試驗(yàn)數(shù)據(jù),利用Matlab、Origin等軟件進(jìn)行擬合分析,指出各個(gè)模型的優(yōu)缺點(diǎn)和適用性,選取最優(yōu)模型進(jìn)行后續(xù)研究。(3)根據(jù)非飽和土滲透系數(shù)的測(cè)量方法,自制有機(jī)玻璃桶裝置進(jìn)行瞬態(tài)剖面法試驗(yàn),測(cè)量出不同初始孔隙比土柱在一維滲流狀態(tài)下的含水率剖面,通過(guò)對(duì)土柱不同段進(jìn)行差分計(jì)算,得到滲透流速和平均水力梯度,最終計(jì)算出非飽和土滲透系數(shù)。(4)介紹了非飽和土滲透系數(shù)間接預(yù)測(cè)模型,利用土-水特征曲線預(yù)測(cè)法,分別選用Childs和Collis-George修正模型和陶孔模型預(yù)測(cè)非飽和土滲透系數(shù),并將預(yù)測(cè)值與實(shí)測(cè)值進(jìn)行對(duì)比分析,得到相關(guān)結(jié)論。
[Abstract]:Unsaturated soil is the soil with soil pores filled with both water and air and saturation less than 100%, which is the most widely distributed soil on the earth's surface and often encountered in practical engineering. The process of underground pollutant transfer, the consolidation of compacted soil in foundation or roadbed, the uplift of expansive soil, etc. The soil-water characteristic curve and permeability coefficient are the key parameters to measure the permeability characteristics of unsaturated soil, and the soil-water characteristic curve can reflect the pore structure characteristics and water holding capacity of unsaturated soil. At present, there are many experimental methods, and it is an important task to choose suitable models to fit and analyze the experimental data. Permeability coefficient is the key parameter to measure the flow capacity of water in unsaturated soil, and its value varies widely and is not easy to measure. In this paper, the permeability characteristics of Hunan clay with different initial void ratios are studied comprehensively through concrete experiments and theoretical analysis, and the variation law of soil permeability characteristics under compression deformation is explored. This paper introduces the characteristics of shrinkage film as independent phase in unsaturated soil, as well as the formation principle and expression method of surface tension. The composition of soil water potential energy and the definition and measurement method of matrix suction are analyzed. The application of Darcy's law in unsaturated soil is introduced. The soil-water characteristic curves of Hunan clay samples with different initial void ratios were obtained by pressure plate test. The classical models of various soil-water characteristic curves were compared, and the experimental data were combined. By means of Matlab Origin and other software, the advantages and disadvantages and applicability of each model are pointed out. The optimal model is selected for follow-up study. According to the measurement method of permeability coefficient of unsaturated soil, the self-made plexiglass barrel device is tested by transient profile method. The water content profiles of soil columns with different initial void ratios under one dimensional seepage were measured. The permeability velocity and average hydraulic gradient were obtained by differential calculation of different sections of soil columns. Finally, the indirect prediction model of unsaturated soil permeability coefficient is introduced. Using soil-water characteristic curve prediction method, Childs and Collis-George modified model and ceramic hole model are used to predict unsaturated soil permeability coefficient, respectively. The predicted value and the measured value are compared and analyzed, and the relevant conclusions are obtained.
【學(xué)位授予單位】：湖北工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TU43

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本文編號(hào)：1579453