干燥过程中非饱和土强度变化特征试验研究

发布时间：2020-10-23 06:44

　　 降雨诱发的土坡失稳破坏是我国雨量充沛地区的主要地质灾害之一,这是因为土壤在含水率不同时饱和状态发生了变化导致抗剪强度发生了较大变化。目前国内外学者对于非饱和土抗剪强度的研究较少涉及高吸力阶段,所以有必要对全吸力范围内非饱和土的抗剪强度特征进行研究并寻找与之匹配的抗剪强度模型。本文主要进行了高吸力下非饱和土的SWCC测定、常规直剪试验、毛细粘聚力相关性分析等工作。试验用土包括:西宁粉质粘土—CL-ML,高岭土—CL,不同细粒含量的风化土和不同细粒含量的砂土四大类。其中对后2类土,重点研究了细粒含量对试样毛细粘聚力和基质吸力的影响。试验中:采用风干养护的方式获得不同吸力/含水率状态的非饱和试样;采用滤纸法测定了 11种土的SWCC;采用常规直剪试验,测定不同非饱和状态下土的强度参数。基于试验数据,对毛细粘聚力的影响因素进行了相关性分析,对现有非饱和土强度模型进行了验证,并提出了针对所有类型土的全范围的改进沈珠江模型。论文的主要结论如下:(1)以往研究大都认为非饱和土内摩擦角不随吸力变化,试验数据表明在风干养护的方式下,非饱和土的内摩擦角随着基质吸力的增加而增加。(2)对试验中采用的11种土,其非饱和强度均存在“山峰”效应,即非饱和强度在干燥过程中存在峰值,相应的饱和度约为0.02～0.1,对应的基质吸力大小因土的类型而不同。(3)前人研究认为砂土的非饱和强度有限,试验数据表明在风干养护的方式下:随着细粒含量的增加,非饱和砂土的毛细粘聚力也在增加,甚至可以高达86kPa;对于有一定细粒含量的砂土来说,其完全干燥强度较峰值强度下降了约40%-60%,而其他种类的土仅下降了约3%-7%。(4)对影响毛细粘聚力的因素进行了相关性分析,并结合试验数据对现有的Khalili表达式、Lamborn表达式、沈珠江表达式,发现这三种表达式对高吸力段的毛细粘聚力预测效果较差。(5)本文基于沈珠江表达式和Vanapalli表达式,提出了改进沈珠江表达式;对11种土的毛细粘聚力拟合结果证明改进沈珠江表达式具有较好的适用性。
【学位单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU43
【部分图文】：

北京交通大学硕士学位论文创新点??文的创新点主要包括以下３点：１、对非饱和土高吸力部分的强度特征探索全吸力范围内非饱和土的强度变化规律；２、将ＳＷＣＣ测定与强度应起来，摒弃了之前二者分别单独试验的方式；３、对不同细粒含量果进行对比分析。??技术路线??文的技术路线如下图所示：??干燥过程中非饱和土强度变化特征试验研究??

征曲线主要用于估算非饱和土的强度、渗透系数以及孔隙水的分布变化规律，它??是非饱和土力学中最基本的本构。??图２－１为一条典型ＳＷＣＣ的示意图［３］，从图中可以看出，土中的含水量会随??着吸力增大沿着一条类似于Ｓ型的曲线逐渐减小，在这条曲线上以两个反弯点为??边界将该曲线分成三个部分，即边界效应区（ｂｏｕｎｄａｒｙ?ｅｆｆｅｃｔ?ｚｏｎｅ），过渡区（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ??ｚｏｎｅ），非饱和残余区（ｒｅｓｉｄｕａｌ?ｚｏｎｅ?ｏｆ?ｕｎｓａｔｕｒａｔｉｏｎ）。在边界效应区，土孔隙中几??乎完全充满水，基质吸力（＆－？）的变化不会改变土中的含水量，此时采用饱和??５??

；：?？ｒ：：－：Ｍ＝ｒ＇＾??图２－２ａ体积压力板仪示意图ｎ６］?图２－２ｂ滤纸法测量示意图［｜７］??Ｆｉｇ２－２ａ．?Ｓｃｈｅｍ?ａｔｉｃ?ｄｒａｗ?ｉｎｇ?ｏｆ?ｖｏｌｕｍ?ｅｔｒｉｃ?ｐｒｅｓｓｕｒｅ?ｐｌａｔｅ?ｔｅｓｔｔｌ６］??Ｆｉｇ．２－２ｂ?Ｆｉｌｔｅｒ?ｓｕｃｔｉｏｎ?ｍｅｔｈｏｄ?ｔｏ?ｍｅａｓｕｒｅ?ｓｕｃｔｉｏｎ１?ｌ７Ｊ??（２）
【参考文献】

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本文编号：2852685