一种非饱和膨胀土渗透性试验技术的研究

摘要

成都粘土基坑边坡发生变形过大、坡脚软化、悬臂桩倾斜、甚至整体破坏的主要原因在于降雨造成的水分渗入，另一方面，成都粘土作为膨胀土且我们在工程中接触的土体大多为非饱和土，因此对非饱和膨胀土渗透性的测量就显得十分有必要。然而，目前关于直接测量非饱和膨胀土的渗透性试验研究很少，并且难度较大，因此本文就如何开展非饱和膨胀土的渗透性试验及装置设计进行了研究。
　　本文在总结前人试验研究的基础上，以瞬时截面法为基本试验原理，考虑膨胀土的特殊性与已有非饱和土渗透性试验具有的问题，尝试进行了试验装置的改进与设计。试验装置由监测元件、渗透仪、供水装置三部分组成，监测元件选择EC-5湿度计、MPS-2张力计、EM-50数据采集器;渗透仪采用不锈钢材料，首尾两端设计有进水孔与排气管，土样室前端设计有供水腔，尺寸大小设计为50cm×10cm×10cm，壁厚1cm;供水装置由供水瓶、马氏瓶、调水滑轮、供水腔四部分构成。同时，针对试验的操作步骤、计算方法及注意事项进行了阐述，形成相对较完整的试验方案设计规程。同时，通过前期试验的可行性研究，还分析了试验装置选择及方法不当对结果的影响。
　　本文选取成都地区非饱和膨胀土作为试验研究对象，根据测量成果，计算整理出土水特征曲线、渗透性-浸湿时长关系曲线、渗透性-基质吸力关系曲线、渗透性-饱和度关系曲线等来分析成都地区非饱和膨胀土的渗透性。结果显示:成都地区非饱和膨胀土的渗透性很弱，数量级大致在10-10～10-11m/s之间变化;渗透性随浸湿时长、饱和度、基质吸力的变化关系呈非线性，与普通土的线性变化有很大区别，初入水阶段，渗透系数开始由2.88×10-10m/s先降低至最小值3.19×10-11m/s，然后随着注水过程的进行，其渗透系数开始增高。造成这种现象的原因可能在于膨胀土的特殊性质，这一性质表现在膨胀土吸水时，颗粒发生膨胀，其间的有效孔隙体积可能会减少。

目录

声明

摘要

第1章 绪论

1．1 研究意义

1．2 国内外研究现状

1．2．1 非饱和土渗透性的研究现状

1．2．2 非饱和土渗透试验的研究现状

1．3 研究内容、研究方法及技术路线

1．3．1 研究内容

1．3．2 研究方法

1．3．3 技术路线

第2章 非饱和土渗透性试验的问题

2．1 非饱和土渗透性试验的方法

2．1．1 稳态法

2．1．2 瞬态法

2．2 非饱和土渗透性试验的难点

第3章 非饱和膨胀土渗透性试验的方案

3．1 试验方案的选定

3．1．1 试验方案A

3．1．2 试验方案B

3．1．3 方案比较

3．2 试验方案的设计

3．2．1 装置设计

3．2．2 操作规程

第4章 试验装置对结果影响

4．1 监测元件对结果的影响

4．2 供水装置对结果的影响

4．3 制备土样对结果的影响

4．4 元件安装对结果的影响

第5章 非饱和膨胀土的渗透性试验

5．1 试验结果与分析

5．1．1 土水特征曲线

5．1．2 渗透性与浸湿时长关系

5．1．3 渗透性与基质吸力的关系

5．2．4 渗透性与饱和度的关系

5．2．5 渗透系数与土的固有渗透性的关系

5．2 非饱和土渗透性的一般规律

5．3 小结

结论

致谢

参考文献

攻读硕士学位期间发表的论文及科研成果