微机控制非饱和土水—气运动联测仪的研制及浸水试验研究

摘要

非饱和土的测试技术以及试验方法是研究非饱和土重要的工具与手段。由于非饱和土中水的渗透性难以测定,许多学者提出的渗透性函数形式极为不统一,使得目前还没有一种仪器或函数形式得以推广,也无法满足非饱和土理论研究以及工程实践的要求。本文主要从非饱和土的渗流特性研究的需要出发,针对目前研制的非饱和土渗透仪的不足,在水气运动联合测定仪的基础上,对其功能进一步改进与完善,研制出了新型微机控制非饱和土水气运动测试仪。在试样上下两端分别设置饱和时只透气与只透水的材料实现吸力的控制,从而实现了水与气的各自流动,直接量测渗气、渗水系数。实现轴向加压,研究在单向轴压或在力与水的共同作用下试样在增湿、干燥条件下的吸力的变化特性,以及对流体和应力的耦合影响。本文的另外一个重要成果便是利用水气运动联合测试仪对非饱和土样进行了大量的增湿浸水试验,研究了在几个干密度、不同的饱和度下非饱和土的渗透特性。论证了增湿路径、干密度以及含水量对非饱和土渗透特性的影响。

目录

摘要

Abstract

1. 绪论

1.1 问题的提出

1.2 非饱和土测试技术及试验研究现状

1.2.1 非饱和土渗流测试设备研制现状

1.2.2 非饱和土渗透特性研究现状

1.3 本文研究的主要内容

2. 微机控制非饱和土水气联测仪研制的基本思路

2.1 目前渗透试验设备存在的问题

2.2 新仪器的研制思路及试验方案

2.2.1 研制思路

2.2.2 渗水、渗气试验方案

2.3 控制吸力的新方法

2.3.1 非饱和土中的吸力

2.3.2 吸力的控制方法

2.4 本章小结

3 新型非饱和土水气联测仪的工作系统

3.1 渗透压力室

3.2 吸力控制与量测系统

3.3 轴向加压系统

3.4 本章小结

4 非饱和土的浸水试验研究

4.1 概述

4.2 非饱和土中水气的赋存方式及其运移特性

4.2.1 水、气的运移特性

4.2.2 水、气相的驱动势能

4.3 试验操作步骤以及渗水、渗气系数的测定

4.4 渗水稳定时间的确定以及渗水、渗气系数的计算

4.4.1 渗水稳定时间的确定

4.4.2 渗水系数的计算

4.4.3 渗气系数的计算

4.5 增湿路径对非饱和土渗透性的影响

4.5.1 滞水现象

4.5.2 增湿路径对渗水、渗气系数的影响

4.5.3 增湿路径对吸力的影响

4.6 干密度对非饱和土渗透性的影响

4.7 其他成果整理

4.7.1 饱和度对渗气系数ka及渗水系数kw的影响

4.7.2 渗水系数与渗气系数的关系

4.7.3 吸力与含水量的关系

4.8 本章小结

5 结论与展望

5.1 本文的主要工作与成果

5.2 有待进一步研究的问题

致谢

参考文献

附录在校学习期间所发表的论文、专利、获奖及社会评价