考虑土水吸附效应的黏土收缩曲线方程

发布时间：2021-07-30 12:22

　　在干燥条件下土体逐渐失水产生收缩变形,对土体开裂、地基承载力及边坡稳定性产生重要的影响.因此,有效预测含水量变化下土体的体积收缩变形具有重要的意义.本研究提出了能考虑土水吸附效应的全含水量范围内的土体收缩曲线数学方程.该方程能够同时描述脱湿过程中结构性与非结构性黏土的收缩体变.通过考虑土水吸附效应对土体收缩变形的影响,引入1个参数描述低含水量条件下土体收缩斜率,仅用1个方程即可预测从饱和到干燥条件下土体的完整收缩行为,尤其是低含水量条件下土体的体变特性.通过方程的预测曲线与文献中实测数据的对比,证实了所提出黏土收缩曲线方程的可靠性.同时,与现有方程的预测能力进行对比,表明提出的方程能够很好地描述低含水量条件下黏性土的非0收缩段与非0收缩斜率行为,证实了低含水量条件下土体收缩变形预测中考虑土水吸附效应的必要性与重要性. 

【文章来源】：上海交通大学学报. 2020,54(08)北大核心EICSCD

【文章页数】：7 页

【部分图文】：

土体收缩曲线示意图

文献中土体收缩曲线的描述主要有以下3种:质量含水率w-孔隙率e(图2(a))、体积含水率θ-孔隙率e(图2(b)),水土体积比δ-孔隙率e(图2(c))[11, 14, 16, 20].其中e=Vv/Vs,水土体积比δ=Vw/Vs,Vv为孔隙的体积,Vs为固体颗粒的体积,Vw为孔隙水的体积.在δ-e描述框架下,土体处于完全饱和状态时,δs=es,δs为饱和时水土体积比,es为饱和时孔隙率.土体开始干燥,仍然处于饱和状态,将沿着对角线即饱和线δ=e收缩,直到气体进入土体,出现非饱和状态,收缩曲线偏离饱和线,见图3(c).采用δ-e定义土体收缩曲线可以清晰地描述土体收缩过程中从饱和到非饱和状态的转变.因此,本文采用δ-e来表达土体收缩曲线.2 考虑土水吸附效应的土体收缩曲线方程

随后采用文献[22]中的3种膨胀土对提出的收缩曲线方程进行了进一步的验证,预测曲线与实测结果见图4,方程的模型参数与相关系数见表2,表中R2为决定系数.从图4中可以看出3种膨胀土均具有一定的结构性.初期脱湿干燥过程中,土体孔隙率的降低小于土体排出水体积的变化.从表2的相关性系数可以看出,式(9)很好地预测了3种具有初始结构性的膨胀土在干燥条件下的完整收缩行为.从低含水量条件下的收缩体变来看,膨胀土2收缩程度较大,膨胀土1与3收缩程度较为接近,这种变化趋势也体现在方程的k上.图4 膨胀土预测收缩曲线与实测数据对比

【参考文献】：
期刊论文
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本文编号：3311397