基于PSYPRO露点水势的土体吸力测量方法研究

土体吸力测量对岩土工程稳定性评估至关重要,实时准确量测土体从饱和状态到干燥状态的吸力变化一直是非饱和土力学领域的研究热点和难点。露点水势技术是一种新型土体吸力测量方法。详细介绍了PSYPRO露点水势仪的工作原理以及所需要调试参数的意义,并结合标定试验和蒸发试验给出了PSYPRO露点水势仪测量土体不同吸力区间的最优参数设置推荐。先利用不同浓度NaCl溶液对PST-55湿度计进行标定试验并得到了校正系数,随后开展室内土体蒸发试验,并使用PST-55湿度计和ML3土体含水率传感器分别测量干燥过程中土体吸力和含水率变化,验证了露点水势技术用于土体吸力实时连续监测的可行性和准确性。

露点水势仪用于植物活体原位水势测定的技术改进

提出露点水势仪用于植物活体原位水势测定技术的优化方案,并通过不同植物的实测进行了验证,同时将露点水势仪的测定结果与压力室的测定结果进行了横向比较。实验表明,改进后的测定技术可获得更为可靠的测定结果。优化方案主要包括用氧化铝微晶粉末磨除叶片的角质层,采用湿度测量模式以随时监测探头是否受污染和确定热电偶的通电冷却时间,记录和读取测量结果等措施。同时介绍了被污染探头的清洗、误差来源和减小误差的方法等。改进后的方案能够快速、准确地完成活体植物水势的原位测定,消除用叶圆片代替活体测定带来的由于细胞破损而使细胞浆外流污染对叶片实际水势的干扰影响。

紫色土水分特征曲线室内测定方法的对比

为探寻全吸力范围内土壤水分特征曲线的可靠测定方法,采用沙箱排水法、Hyprop仪蒸发法、压力膜仪排水法和露点水势仪蒸发法分吸力段测定盐亭紫色土耕地表层2～7 cm和亚表层7～12 cm土壤的水分特征曲线,对比测定结果的方法间差异,并分析其原因。结果表明：对于表层和亚表层土壤,低吸力段（h〉-100 cm）水分特征曲线的沙箱法和Hyprop仪法的均方根误差ERMS（θ）均较小,在0.026～0.082 cm3/cm3范围内,确定系数R2均大于0.962,说明这两种方法测定结果之间差异不大。高吸力段（h〈-330 cm）的压力膜仪法与露点仪法测定结果之间的差异较大,ERMS（θ）为0.062～0.097 cm3/cm3,R2较低,为0.775～0.952。因此,全吸力范围内水分特征曲线测定方法的选择与组合应考虑土壤孔径分布特征和研究目的。

全吸力范围内土-水特征曲线的快速测定方法

传统的宽(全)吸力范围内的土-水特征曲线(SWCC)测量方法动辄耗时数月。为了更好地使非饱和土力学理论指导工程实践,SWCC的快速测定显得尤为关键。为开发宽(全)吸力范围内SWCC的快速测定方法,联合压力板法、并行滤纸法、露点水势仪法进行了两种不同土体的宽吸力范围内SWCC的测定试验。试验结果表明:(1)并行滤纸法与串行滤纸法的试验结果能较好地吻合,故可采用并行滤纸法代替串行滤纸法以缩短测量时间;(2)当测量的试验数据满足SWCC的大致形状时(或满足工程设计需求时),可适当减少试验数量,以提高测定效率,联合测定方法测量一条完整的SWCC仅需要10~12个点即可完成;(3)联合测定方法可将SWCC测量时间由数月缩短至7~10d。所提出的联合测定方法实现了宽(全)吸力范围内SWCC的快速、精准测定,有望使得SWCC的测量成为常规的土工试验。