非饱和土的土水特征曲线试验研究及应用

摘要

作为土力学基本框架的重要组成部分，饱和土的强度理论已经基本趋于成熟，而非饱和土在实际工程中分布更为广泛，其工程特性更为复杂，其强度理论尚不十分完善。主要的障碍就是非饱和土力学中的相关参数的测量耗时漫长。研究表明土水特征曲线可以用于确定一些非饱和土参数。 本文围绕着土水特征曲线展开研究工作。首先对非饱和土的基本性状、非饱和土及土水特征曲线的研究进展进了简单的叙述；其次在介绍了土水特征曲线的定义和工程意义的基础上，归纳了土水特征曲线的量测方法和各项影响因素，并总结了土水特征曲线方程的分类；再次在已有理论基础上进行了土水特征曲线的试验研究，对试验结果进行了误差分析和在非饱和土力学中的运用。 本文主要结论如下： 1.通过一系列土水特征曲线室内试验发现，非饱和土的土水特征曲线呈现“S”形，重力含水量随基质吸力的增加而递减，且递减的趋势中间变化较大，而两端的变化相对较小；随非饱和土基质吸力的增大其含水量逐渐趋于一稳定值即残余含水量。 2.比较Gardner方程、van Genuchten方程、Fredlund和Xing方程对土水特征曲线的拟合效果，通过误差分析发现，van Genuchten方程的拟合效果最好。 3.由于非饱和土的土性参数的直接量测具有成本高、耗时长、难度大等特点，非饱和土土性参数的间接计算方法正在被人们接受。介绍了土水特征曲线在预测非饱和土抗剪强度参数和渗透系数上的应用，为估算非饱和土的有关参数提供了一条捷径。

目录

文摘

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第1章绪论

1.1非饱和土的基本特性

1.2非饱和土力学的研究进展

1.3土水特征曲线的研究进展

1.3.1早期在土物理学方面的发展

1.3.2早期在岩土工程方面的发展

1.4本文的主要研究工作

第2章 土水特征曲线

2.1土水特征曲线的基本概念

2.2土水特征曲线的回滞效应

2.3土水特征曲线的量测

2.3.1体积压力板仪

2.3.2盐溶液法测试

2.3.3Tempe仪测试

2.3.4滤纸法测试

2.3.5 Dew-point电位计法

2.3.6TDR基质吸力量测法

2.3.7 GDS四维应力路径法测试

2.4土水特征曲线的影响因素

2.4.1内部因素对SWCC的影响

2.4.2外部因素对SWCC的影响

2.5土水特征曲线方程

2.5.1双参数方程

2.5.2三参数方程

2.5.3四参数方程

2.6本章小结

第3章土水特征曲线试验研究

3.1试验仪器及原理

3.2试验方法

3.2.1土样的饱和

3.2.2高进气值陶瓷板性质及其饱和方法

3.2.3试验过程

3.2.4陶瓷板气体扩散误差分析

3.3土水特征曲线试验结果分析

3.3.1不同土质的土水特征曲线试验

3.3.2同一土质的土水特征曲线试验

3.3.3初始含水量对土水特征曲线的影响

3.3.4影响土水特征曲线拟合效果的因素

3.4土水特征曲线在非饱和土力学中的运用

3.4.1抗剪强度

3.4.2渗透系数

3.5本章小结

第4章工程实例

4.1 GEO-STUDIO软件介绍

4.1.1 SIGMA／W软件

4.1.2 SIGMA／W软件的特点

4.1.3与其它应用软件的结合

4.2工程概况

4.2.1工程地质条件

4.2.2水文地质条件

4.2.3基坑支护方案

4.3计算结果与分析

4.3.1考虑水

4.3.2不考虑水

4.4本章小结

结论与展望

结论

展望

参考文献

攻读硕士学位期间发表的学术论文

致谢