【摘 要】
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在广吸力范围内或高吸力下的非饱和土是普遍存在的,尤其在干旱和半干旱地区。如我国西北地区,非饱和土体长期处于相对湿度很低的环境下,即土体的吸力可以达到几十或几百兆帕。因此,有必要详细地研究广吸力范围内或高吸力下非饱和土的土水和力学特性。本论文在阅读、整理国内外大量相关文献的基础上,研究了广吸力范围内密度对非饱和土土水和力学特性的影响,具体研究的内容和成果如下:(1)土水特征曲线基本参数(如进气值、残
【基金项目】
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国家自然科学基金项目(11672172),“全吸力范围内非饱和黏性土的强度及其预测”;
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在广吸力范围内或高吸力下的非饱和土是普遍存在的,尤其在干旱和半干旱地区。如我国西北地区,非饱和土体长期处于相对湿度很低的环境下,即土体的吸力可以达到几十或几百兆帕。因此,有必要详细地研究广吸力范围内或高吸力下非饱和土的土水和力学特性。本论文在阅读、整理国内外大量相关文献的基础上,研究了广吸力范围内密度对非饱和土土水和力学特性的影响,具体研究的内容和成果如下:(1)土水特征曲线基本参数(如进气值、残余吸力值和过渡区曲线的斜率等)的确定是预测非饱和土强度、渗透性以及本构关系的基础。基于修正Fredlund和Xing拟合方程,提出了单峰和双峰土水特征曲线基本参数的确定方法。最后,利用单峰和双峰土水特征曲线的试验数据,验证了此方法的可行性。(2)利用压力板法和饱和盐溶液蒸汽平衡法研究了广吸力范围内孔隙比对珍珠土压实样土水特性的影响。以含水率与吸力关系表示的话,当吸力超过某一值时不同孔隙比试样的土水特征曲线几乎重合;以饱和度与吸力关系表示的话,试样的初始孔隙比越大,其土水特征曲线越向左下方移动;此现象可以利用不同初始孔隙比压实样的压汞试验结果进行解释。最后,利用广吸力范围内不同初始孔隙比土水特征曲线的特点,提出了预测不同初始孔隙比土水特性曲线的计算方法,并与实测值进行了对比。(3)利用轴平移技术和饱和盐溶液蒸汽平衡法研究了广吸力范围内初始孔隙比或干密度对珍珠土压实样力学特性的影响。三轴试验结果表明广吸力范围内初始孔隙比或干密度对其力学特性的影响较大。此外,还对两种制样方法获取的试样(即压实样和预固结样)进行了一系列的力学特性试验。得到相近初始孔隙比条件下压实样和预固结样应力应变曲线存在较大的差异,这主要是两种试样不同的内部孔隙结构导致的。(4)目前,很多非饱和土强度预测方程都是基于分析低吸力下(基本低于500 kPa)非饱和三轴或直剪试验强度数据的基础上提出的。因此,对文献中常用的非饱和土强度预测方程在广吸力范围内或高吸力下的适用性进行了详细地分析和讨论。在此基础上提出了一个能较好预测广吸力范围内砂土和粉土的强度计算方法。此外,基于对非饱和压实土土水和力学特性的分析,提出了能够考虑不同应力状态的非饱和土强度预测方程。
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