本文選題：土-水特征曲線　切入點：擬合分析　出處：《湖北工業(yè)大學》2017年碩士論文　論文類型：學位論文

【摘要】：非飽和土是指土體孔隙同時被水和空氣填充,飽和度小于100%的土壤,是地球表面分布最廣、且在實際工程中經(jīng)常遇到的土體。天然邊坡在遭遇連續(xù)降雨后失穩(wěn)破壞,垃圾填埋廠地下污染物遷移過程,地基基礎或路基中壓實土的固結及膨脹土的隆起等問題,都會涉及到非飽和土的滲透特性。土-水特征曲線和滲透系數(shù)是衡量非飽和土滲透特性的關鍵參數(shù),其中土-水特征曲線能夠反映非飽和土的孔隙結構特點以及持水能力,目前試驗測量方法有很多,而選擇合適的模型來對試驗數(shù)據(jù)進行擬合分析是一項重要工作。滲透系數(shù)是衡量非飽和土中水流動能力的關鍵參數(shù),其值變化范圍很大且不易量測,一直是非飽和土研究中的難點。本文通過具體試驗和理論分析對不同初始孔隙比湖南黏土的滲透特性進行全面的研究,探尋壓縮變形條件下土體滲透特性的變化規(guī)律,主要研究內(nèi)容有:(1)介紹了非飽和土中收縮膜作為獨立相的特征,以及表面張力的形成原理和表達方式,分析了土水勢能的構成和基質(zhì)吸力的定義及測量方法。介紹了達西定律在非飽和土中的應用,并通過變水頭試驗測量飽和滲透系數(shù)。(2)利用壓力板儀獲得了不同初始孔隙比湖南黏土試樣的土-水特征曲線。對比多種土-水特征曲線的經(jīng)典模型,并結合試驗數(shù)據(jù),利用Matlab、Origin等軟件進行擬合分析,指出各個模型的優(yōu)缺點和適用性,選取最優(yōu)模型進行后續(xù)研究。(3)根據(jù)非飽和土滲透系數(shù)的測量方法,自制有機玻璃桶裝置進行瞬態(tài)剖面法試驗,測量出不同初始孔隙比土柱在一維滲流狀態(tài)下的含水率剖面,通過對土柱不同段進行差分計算,得到滲透流速和平均水力梯度,最終計算出非飽和土滲透系數(shù)。(4)介紹了非飽和土滲透系數(shù)間接預測模型,利用土-水特征曲線預測法,分別選用Childs和Collis-George修正模型和陶孔模型預測非飽和土滲透系數(shù),并將預測值與實測值進行對比分析,得到相關結論。
[Abstract]:Unsaturated soil is the soil with soil pores filled with both water and air and saturation less than 100%, which is the most widely distributed soil on the earth's surface and often encountered in practical engineering. The process of underground pollutant transfer, the consolidation of compacted soil in foundation or roadbed, the uplift of expansive soil, etc. The soil-water characteristic curve and permeability coefficient are the key parameters to measure the permeability characteristics of unsaturated soil, and the soil-water characteristic curve can reflect the pore structure characteristics and water holding capacity of unsaturated soil. At present, there are many experimental methods, and it is an important task to choose suitable models to fit and analyze the experimental data. Permeability coefficient is the key parameter to measure the flow capacity of water in unsaturated soil, and its value varies widely and is not easy to measure. In this paper, the permeability characteristics of Hunan clay with different initial void ratios are studied comprehensively through concrete experiments and theoretical analysis, and the variation law of soil permeability characteristics under compression deformation is explored. This paper introduces the characteristics of shrinkage film as independent phase in unsaturated soil, as well as the formation principle and expression method of surface tension. The composition of soil water potential energy and the definition and measurement method of matrix suction are analyzed. The application of Darcy's law in unsaturated soil is introduced. The soil-water characteristic curves of Hunan clay samples with different initial void ratios were obtained by pressure plate test. The classical models of various soil-water characteristic curves were compared, and the experimental data were combined. By means of Matlab Origin and other software, the advantages and disadvantages and applicability of each model are pointed out. The optimal model is selected for follow-up study. According to the measurement method of permeability coefficient of unsaturated soil, the self-made plexiglass barrel device is tested by transient profile method. The water content profiles of soil columns with different initial void ratios under one dimensional seepage were measured. The permeability velocity and average hydraulic gradient were obtained by differential calculation of different sections of soil columns. Finally, the indirect prediction model of unsaturated soil permeability coefficient is introduced. Using soil-water characteristic curve prediction method, Childs and Collis-George modified model and ceramic hole model are used to predict unsaturated soil permeability coefficient, respectively. The predicted value and the measured value are compared and analyzed, and the relevant conclusions are obtained.
【學位授予單位】：湖北工業(yè)大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2017
【分類號】：TU43

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