无黏性土增湿-脱湿过程中接触角的特性

摘要

[目的]研究粉土颗粒的接触角滞后特性,掌握土壤增湿或脱湿过程中的界面特性,为建立离散元接触模型提供相应的试验基础。[方法]用躺滴法对土颗粒表面的初始接触角及动态接触角进行测量,用直接观测法对增湿和脱湿条件下土颗粒与孔隙水的接触角进行测量。[结果]天然粉土的平均初始接触角为41.5°,远大于0,广泛用在具有连续表面固体动态接触角测量的3种方式仅有1种能测出土颗粒表面的动态接触角,且3种土样的后退接触角都大于0。初始接触角的小大对蒸发(脱湿)过程中土颗粒与孔隙水的接触角变化规律影响不大。同一试样,不同土颗粒与孔隙水间的接触角在脱湿过程中的变化规律并不一致,甚至会出现脱湿过程中接触角由小变大的情况。亲水土与斥水土的增湿模式差异较大,亲水土在增湿过程中先形成液桥再形成包裹土颗粒的液膜,而斥水土则是先在土颗粒表面形成液滴,再由液滴连接成包裹土颗粒的液膜。[结论]土颗粒的接触角存在明显的接触角滞后现象,土颗粒表面的接触角和土颗粒间的接触角并不一致,实际应用时需要严格区分。