自然界中的土體以固、液、氣三相狀態(tài)存在,地下水位之上的土體以非飽和狀態(tài)存在。在工程建設中,對非飽和土問題的分析成為目前研究的重點和難點。目前,從土體含水狀態(tài)的變化、滲流特性、土體的穩(wěn)定性分析角度出發(fā),對非飽和土的研究主要集中在土水特征曲線模型的建立以及土體在非飽和狀態(tài)下的強度和變形特征分析。因此,通過室內試驗及模型計算研究非飽和土的體積含水量、基質吸力及土體的非飽和抗剪強度三者之間的關系是研究非飽和土問題的重要手段。本文從基質吸力對土體體積含水量以及基質吸力和凈壓力對土體強度影響的角度出發(fā),以鄭州某場地的粉土為研究對象,對所取土樣進行了基本物性試驗及滲透規(guī)律研究,并用壓力板儀系統(tǒng)和非飽和土直剪儀對所取土樣進行了土水特征曲線和非飽和強度特征的試驗研究。本文主要研究內容如下:(1)通過壓力板試驗測試了初始干密度不同經固結試驗后干密度相同的各粉土試樣的土水特征曲線,分別得到了不同固結程度粉土試樣的初始脫濕曲線、主吸濕線和主脫濕線。試驗結果表明,固結壓縮試驗對土水特征曲線形態(tài)的影響并不是由固結壓力所決定,而是由固結壓力施加后土樣的干密度變化所決定。(2)對粉土試樣的主吸濕線和主脫濕線進行了對比分析及模型驗證。研究結果表明,利用孔隙介質毛細滯回簡化模型可以對粉土土水特征曲線的主脫濕曲線進行模擬計算,且計算結果與試驗結果吻合較好。(3)利用非飽和直剪儀對干密度為1.78 g/cm~3的重塑粉土樣進行了不同圍壓和基質吸力工況下的剪切試驗。通過對非飽和粉土剪切破壞曲線分析發(fā)現(xiàn),基質吸力對粉土在小變形下的抗剪強度發(fā)揮影響效應不顯著,待剪切位移大于1.3 mm時,粉土的抗剪強度特性呈現(xiàn)基質吸力越高剪應力越大的趨勢更加明顯。(4)在土水特征曲線試驗研究基礎上,將粉土的水理特性和力學特性進行統(tǒng)一分析,考慮了基質吸力這一應力變量對不同飽和度粉土非飽和抗剪強度的影響,并得到抗剪強度指標隨粉土基質吸力的變化規(guī)律。研究結果表明,粉土的非飽和抗剪強度隨基質吸力增大而提高的規(guī)律可以分為線性增長階段和非線性增長階段,另外,在土樣的排水過程中,粉土的非飽和內摩擦角和黏聚力隨基質吸力的增加(0-200 kPa)而線性增加。上述研究成果對粉土的土水特征曲線理論模型的驗證、應用及推廣具有一定的借鑒意義;另外,將土體的水理特性和力學特性聯(lián)系起來進行了分析,對解決土體在不同含水狀態(tài)下的強度及變形特性具有一定的實用和指導價值。
【學位單位】：華北水利水電大學
【學位級別】：碩士
【學位年份】：2018
【中圖分類】：TU41
【部分圖文】：

本文技術路線圖

圖 2-2 TST-55 型滲透儀及滲透試驗過程Fig. 2-2 TST-55 Type osmometer and penetration test process滲透系數(shù)的大小與土體的孔隙比、土體的顆粒大小與土體顆粒級配、土體的構有關；粉土的土顆粒較粗，多呈粒狀、架空接觸等微觀結構特征，因而粉土

圖 2-3 重塑粉土的干密度對滲透系數(shù)影響曲線Figure 2-3 Recycled silt dry density on the permeability coefficient cur-3 可見，不同干密度重塑粉土試樣的滲透系數(shù)數(shù)量級為 10-5c增大，重塑粉土的滲透系數(shù)不斷減小，這是由于干密度增大時
【參考文獻】

相關期刊論文 前10條

1 張沛然;黃雪峰;扈勝霞;楊校輝;;非飽和填土側限壓縮變形特性試驗研究及應用初探[J];巖土力學;2018年02期

2 鄒維列;賀揚;張鳳德;王東星;汪帥;王遠明;;改性淤泥固化土非飽和滲透特性試驗研究[J];浙江大學學報(工學版);2017年11期

3 涂義亮;劉新榮;鐘祖良;王睢;王子娟;柯煒;;干濕循環(huán)下粉質黏土強度及變形特性試驗研究[J];巖土力學;2017年12期

4 楊愛武;于軍東;齊杰杰;;吹填軟土CU三軸剪切應力松弛特性試驗研究[J];巖土力學;2017年11期

5 陶高梁;孔令偉;;基于微觀孔隙通道的飽和/非飽和土滲透系數(shù)模型及其應用[J];水利學報;2017年06期

6 陳波;孫德安;高游;李健;;弱膠結結構性軟黏土力學特性的試驗研究[J];巖土工程學報;2017年12期

7 高登輝;陳正漢;郭楠;朱彥鵬;扈勝霞;姚志華;;干密度和基質吸力對重塑非飽和黃土變形與強度特性的影響[J];巖石力學與工程學報;2017年03期

8 覃小華;劉東升;宋強輝;杜春蘭;王旭;;降雨條件下一維土柱垂直入滲模型試驗研究及其滲透系數(shù)求解[J];巖石力學與工程學報;2017年02期

9 袁賽峰;張福海;施海建;陳新芳;王培清;;林芝粉土的基本物理力學性質與路用性能試驗研究[J];山西建筑;2016年24期

10 曾磊;段磊;李萬鵬;喬曉英;李俊亭;;一種可測定變溫下飽和-非飽和土水力學參數(shù)的實驗裝置[J];南水北調與水利科技;2016年04期

相關碩士學位論文 前1條

1 周天平;內蒙古中西部地區(qū)粉土路基強度與穩(wěn)定性研究[D];內蒙古農業(yè)大學;2011年

本文編號：2837943