单峰和双峰土水特征曲线基本参数的确定

土水特征曲线基本参数(如进气值、残余吸力值和过渡区脱湿曲线的斜率等)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,提出单峰和双峰土水特征曲线基本参数的确定方法。首先,对试验数据点进行最优化拟合,获取拟合方程的参数,对于双峰土水特征曲线,根据试样的孔径分布特征将其分段进行拟合;其次,根据拟合方程的几何关系求出过渡区和残余区土水特征曲线的斜率及其切线方程;再根据切线方程可以准确地确定单峰和双峰土水特征曲线的进气值、残余吸力值等。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。

双峰土-水特征曲线分形模型及其在孔隙分类中的应用

现有的双峰土-水特征曲线(SWCC)模型大多由单峰土-水特征曲线的经验模型衍生而来,这些模型中的参数一般没有明确的物理意义和取值范围,导致通过拟合方法确定参数大小时出现多解情况,因而从很大程度上限制了双峰SWCC的理论研究。根据毛细管理论,双峰SWCC对应于双峰孔径分布(PSD),基于此,利用Menger海绵模型对双峰PSD进行了分形描述,并以此建立了双峰SWCC的物理模型。利用该模型对20组已发表的双峰SWCC试验数据进行拟合,并与其他学者提出的模型进行对比。结果表明本文模型具有良好的拟合效果。此外,基于建立的双峰SWCC模型提出了一种孔隙分类方法,经验证,该方法所得结果较为准确,且具有应用简便、理论基础明确的优势。

双孔结构非饱和压实土微观结构演化模型

在最优含水率干侧压实的黏土一般具有明显的双孔结构,其集聚体间孔隙(又称宏观孔隙)和集聚体内孔隙(又称微观孔隙)对土体宏观水力和力学特性影响差异显著,同时,水-力耦合作用下两种孔隙的演化规律也存在明显不同。双孔结构非饱和土对应的孔径分布函数为双峰孔径分布形式,该分布函数可通过叠加宏观孔隙和微观孔隙的单峰孔径分布曲线得到,并通过平移量、缩放量和分散度3个演化参数对双孔结构土的孔隙演化规律进行描述。通过构建在力学及水力加、卸载过程中演化参数与孔隙比之间的关系,提出了适用于描述变吸力下非饱和压实土的微观结构演化模型。分别基于所开展的桂林红黏土压汞试验数据和文献中的米尼亚卢博瓦膨胀土试验数据,对所建立的微观结构演化模型进行参数标定,并通过模型预测结果与试验结果的对比,验证了所建立模型的适用性。