在干燥條件下土體逐漸失水產(chǎn)生收縮變形,對土體開裂、地基承載力及邊坡穩(wěn)定性產(chǎn)生重要的影響.因此,有效預(yù)測含水量變化下土體的體積收縮變形具有重要的意義.本研究提出了能考慮土水吸附效應(yīng)的全含水量范圍內(nèi)的土體收縮曲線數(shù)學(xué)方程.該方程能夠同時描述脫濕過程中結(jié)構(gòu)性與非結(jié)構(gòu)性黏土的收縮體變.通過考慮土水吸附效應(yīng)對土體收縮變形的影響,引入1個參數(shù)描述低含水量條件下土體收縮斜率,僅用1個方程即可預(yù)測從飽和到干燥條件下土體的完整收縮行為,尤其是低含水量條件下土體的體變特性.通過方程的預(yù)測曲線與文獻中實測數(shù)據(jù)的對比,證實了所提出黏土收縮曲線方程的可靠性.同時,與現(xiàn)有方程的預(yù)測能力進行對比,表明提出的方程能夠很好地描述低含水量條件下黏性土的非0收縮段與非0收縮斜率行為,證實了低含水量條件下土體收縮變形預(yù)測中考慮土水吸附效應(yīng)的必要性與重要性. 

【文章來源】：上海交通大學(xué)學(xué)報. 2020,54(08)北大核心EICSCD

【文章頁數(shù)】：7 頁

【部分圖文】：

土體收縮曲線示意圖

文獻中土體收縮曲線的描述主要有以下3種:質(zhì)量含水率w-孔隙率e(圖2(a))、體積含水率θ-孔隙率e(圖2(b)),水土體積比δ-孔隙率e(圖2(c))[11, 14, 16, 20].其中e=Vv/Vs,水土體積比δ=Vw/Vs,Vv為孔隙的體積,Vs為固體顆粒的體積,Vw為孔隙水的體積.在δ-e描述框架下,土體處于完全飽和狀態(tài)時,δs=es,δs為飽和時水土體積比,es為飽和時孔隙率.土體開始干燥,仍然處于飽和狀態(tài),將沿著對角線即飽和線δ=e收縮,直到氣體進入土體,出現(xiàn)非飽和狀態(tài),收縮曲線偏離飽和線,見圖3(c).采用δ-e定義土體收縮曲線可以清晰地描述土體收縮過程中從飽和到非飽和狀態(tài)的轉(zhuǎn)變.因此,本文采用δ-e來表達土體收縮曲線.2 考慮土水吸附效應(yīng)的土體收縮曲線方程

隨后采用文獻[22]中的3種膨脹土對提出的收縮曲線方程進行了進一步的驗證,預(yù)測曲線與實測結(jié)果見圖4,方程的模型參數(shù)與相關(guān)系數(shù)見表2,表中R2為決定系數(shù).從圖4中可以看出3種膨脹土均具有一定的結(jié)構(gòu)性.初期脫濕干燥過程中,土體孔隙率的降低小于土體排出水體積的變化.從表2的相關(guān)性系數(shù)可以看出,式(9)很好地預(yù)測了3種具有初始結(jié)構(gòu)性的膨脹土在干燥條件下的完整收縮行為.從低含水量條件下的收縮體變來看,膨脹土2收縮程度較大,膨脹土1與3收縮程度較為接近,這種變化趨勢也體現(xiàn)在方程的k上.圖4 膨脹土預(yù)測收縮曲線與實測數(shù)據(jù)對比

【參考文獻】：
期刊論文
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本文編號：3311397