土体的冻结特征曲线和持水特性

土水特征曲线(SWCC)是一个很重要的本构关系,表征土体的持水特性。定义为孔隙水势能与含水率之间的关系,在非饱和土中可以用来描述流动现象以及力学行为等。另外,冻土的冻结特征曲线(SFC)表示液态水的势能与未冻水含量之间的关系,也可以作为持水特性的表征。采用压力板仪和蒸汽平衡法获得整个含水率范围内黏土和粉土的土水特征曲线;同时采用低温恒温冷浴结合核磁共振系统(NMR)获得粉土和黏土的冻结特征曲线。根据冻土的冻融循环与土体的干湿循环特性的相似性,通过测量到的温度利用Clapeyron方程来计算对应含水率下的孔隙水势能。采用该冻结方法得到的孔隙水势能和含水率之间的关系与测试到的SWCC对比可知,由于气体或冰的存在使得孔隙水的势能不同,这可能是由于冰和气体使得土颗粒对孔隙水的相互作用不同。根据表面化学的概念,提出分子间作用力与吸附水膜厚度之间的关系,用来描述处于吸附状态的持水特性。