非饱和红土基质吸力与含水率及密度关系试验研究

非饱和土中存在的基质吸力对其性质有着十分重要的影响,而基质吸力又与土的含水率之间存在着密切的关系。为了探讨基质吸力与非饱和红土含水率和密度之间的关系,采用滤纸法在试验室进行了基质吸力的量测,得到了不同干密度下非饱和红土的土-水特征曲线,拟合出了该类非饱和红土土-水特征曲线公式。试验结果分析表明:在相同的干密度下,随着含水率的增加,基质吸力呈现出急剧减小的趋势。当含水率w<24%时,这一变化规律特别明显。对参数φb分析发现,在非饱和状态下基质吸力对红土强度的提高是有限的。通过分析不同干密度对基质吸力的影响规律得出,基质吸力在含水率较高时对密度状态的变化不敏感,而在含水率较低时对密度状态的变化比较敏感。

干湿循环下云南非饱和红土土—水特性研究

以云南红土为研究对象,以脱湿、吸湿引起的干湿循环作为控制条件,考虑初始干密度(1.20,1.25,1.30g/cm3)、初始含水率(30.0%,33.0%,36.0%)、预固结压力(0,50,100,200kPa)、过筛粒径(0.5,1.0,2.0mm)等影响因素,通过压力板仪法,研究干湿循环下云南非饱和红土的土—水作用特性。结果表明:干湿循环过程中,不同影响因素下红土的基质吸力随含水率的增大而减小,其土—水特征曲线呈直线型或"倒J"形,其脱湿变化过程可以分为快速脱湿、缓慢脱湿、稳定脱湿3个阶段,对应的吸湿变化过程也可以分为快速吸湿、缓慢吸湿、稳定吸湿3个阶段。相同基质吸力下,随初始干密度、初始含水率、预固结压力的增大,红土的含水率增大;随粒径的增大,红土的含水率减小。初始干密度、预固结压力、粒径(0.5mm除外)影响下的红土的土—水特征曲线可采用幂函数关系进行拟合,不同初始含水率、粒径0.5mm时的土—水特征曲线可采用线性函数关系进行拟合。红土脱湿过程的含水率高于吸湿过程的含水率,脱湿—吸湿过程中的土—水特征曲线存在滞后现象,其实质在于干湿循环作用下红土具有孔隙效应、瓶颈效应、角度效应的综合结果。

不同影响因素下非饱和红土土-水特征曲线的试验研究

以江西典型的红土为研究对象,利用GEO-Experts压力板仪进行不同影响因素下红土的土-水特征曲线试验研究。研究内容包括不同粒径、不同干密度、不同含水率、不同预固结压力、脱湿和吸湿循环以及反复脱湿和吸湿循环对土-水特征曲线的影响;通过三种常用的SWCC模型(Brooks和Corey模型、van Genuchten模型及Fredlund和Xing模型)对试验数据进行拟合和分析,找出适合江西典型红土的土-水特征曲线方程,并提出了模型中参数的取值范围;本文还提出了土-水特征曲线的双曲线模型,该模型对计算残余含水率非常方便,参数变化范围小,容易选取。

干湿循环下饱和红土不排水三轴试验研究

以云南红土为研究对象,考虑干湿循环次数、干湿循环幅度等影响因素,利用TSZ-2型全自动三轴仪,开展干湿循环下饱和红土的不排水三轴试验,研究干湿循环作用对饱和红土剪切特性的影响。试验结果表明:不固结不排水条件下,随干湿循环次数增加和干湿循环幅度增大,饱和红土的应变软化现象增强,应力-应变曲线的初始斜率、孔压峰值增大,剪切峰值、峰值轴向应变、黏聚力、内摩擦角减小;干湿循环次数的影响大于干湿循环幅度的影响。干湿循环下饱和红土剪切特性变化的实质在于红土与水之间的相互作用,包括脱湿过程中水的逃逸作用、红土颗粒的吸附作用、红土体的硬化作用及收缩作用和吸湿过程中水的楔入作用、润滑作用、软化作用及红土体的膨胀作用,干湿循环过程中上述作用不断加深加剧,严重损伤了红土体的微结构,最终改变了饱和红土的不排水剪切特性。

基于GDS的非饱和红土强度三轴试验研究

采用GDS三轴仪进行非饱和红土固结排水剪三轴试验,研究了非饱和红土的强度和变形特性。研究发现:在相同的净围压下,抗剪强度随质量含水率的增加而减小,两者呈二次多项式关系;不同基质吸力环境下非饱和红土样在固结排水剪切过程中都表现出体缩特性,相同的净围压下,低基质吸力的土样产生的体应变比高基质吸力的大;相同基质吸力下的土样在高围压下产生更大的体应变。双变量强度理论适用于该非饱和红土。

基质吸力在不同干密度下对非饱和红土抗剪强度的影响

为研究不同干密度下非饱和红土抗剪强度指标随含水率、基质吸力的变化特性,通过GEO-Experts压力板仪试验和一系列不同体积含水率下的直剪试验,探讨了基质吸力在不同干密度下对江西非饱和红土抗剪强度指标的影响。研究表明:干密度越大其抗剪强度指标越大,表观黏聚力和表观内摩擦角在一定基质吸力(400 k Pa)范围内随基质吸力的增大而增大,其中在低基质吸力区表观黏聚力和表观内摩擦角增幅较大,在高基质吸力区表观黏聚力和表观内摩擦角增幅较小;在同一基质吸力下干密度大的土样非饱和土抗剪强度指标φb也较大,同时φb在基质吸力较低时为一常数,当超过一定基质吸力值后就会随着基质吸力的增加而减小。

非饱和红土邓肯-张模型参数的试验研究

根据Fredlund D等提出的非饱和土的非线性本构模型推导方法,通过GDS三轴固结排水试验推导出了压实度为0.9下非饱和红土的邓肯-张Es、Bst、Kw参数,同时结合GDS三轴仪进行不同应力水平下的逐渐增湿湿化变形试验,得到邓肯-张模型中与基质吸力相关的土切线体积模量Hs和水的体积模量Hw。由此提出了非饱和红土的非线性本构模型的相关参数,为扩展的非饱和红土邓肯-张模型的非线性本构关系的有限元编程提供了依据。

固结排水及常含水量条件下非饱和红土强度及变形特性影响

以江西非饱和红土为研究对象,分别进行了相同压实度下24个试样的非饱和红土固结排水和常含水量GDS三轴试验,对比分析了2种试验方法下试样的应力变形及强度变化特性。结果表明：固结排水三轴试验与常含水量三轴试验在高围压同基质吸力下有不同的应力应变关系,而在低围压下却大致相同;在常含水量三轴试验中产生了剪胀现象,而在固结排水试验中并未出现此情况;常含水量三轴试验中与基质吸力有关角度Ф~b总体均小于固结排水试验中的Ф^b。为红土填筑工程、变形及稳定性分析提供试验选择参考。

非饱和红土强度特性的试验研究

试样取自南昌非饱和红土层,室内配制了64组非饱和击实试样分别进行直接剪切试验,以研究非饱和红土含水率、干密度对抗剪强度影响规律。试验结果表明,含水率、干密度对抗剪强度及c和φ影响不呈简单的线性关系。相同干密度下,抗剪强度随着含水率的增大而减小;而在相同的含水率下,粘聚力c随着干密度的增大而增大,内摩擦角φ与干密度的关系较复杂。

干湿循环对云南饱和重塑红土固结不排水剪切特性的影响

以云南红土为研究对象,以反复的低温脱湿、浸泡增湿为干湿循环控制条件,考虑干湿循环次数、干密度和围压等影响因素,利用TSZ-2型全自动三轴仪,开展干湿循环作用下饱和重塑红土的固结不排水剪切试验,研究不同影响因素对干湿循环饱和重塑红土三轴剪切特性的影响。试验结果表明:固结不排水条件下,饱和重塑红土的应力-应变关系表现出应变软化的特征,孔压曲线呈S形变化。随着干湿循环次数的增多,饱和重塑红土的峰值应力、峰值应变、峰值孔压均出现减小,固结排水量、残余应力变化量、残余应变变化量均出现增大;随着干密度的增大,峰值应力、残余应力增大,饱和重塑红土的固结排水量、峰值应变、残余应变、峰值孔压减小;随围压的增大,饱和重塑红土的固结排水量、峰值应力、峰值应变、残余应力、残余应变、峰值孔压均出现增大。饱和重塑红土的总应力强度指标和有效应力强度指标随干湿循环次数的增多呈波动减小的变化趋势。反复的干湿循环对饱和重塑红土的微结构产生了损伤,影响了固结过程中的排水情况和试样的密实状态,相应地改变了剪切过程中的受力特性。

红土湿化变形与浸水时间相关性研究

本文以江西红土为研究对象,采用"单线法"在改进后的应变控制式三轴仪中分别进行红土的干样和湿样湿化变形试验。试验结果表明:相同偏应力水平下浸水吸湿,土样在高围压下产生的湿化变形比低围压下大些;土样在相同的围压下,偏应力水平较大的情况下浸水吸湿产生的湿化变形量比偏应力水平较低时大;在偏应力水平较低时浸水湿化,土样开始阶段产生的湿化体积应变增加较快,后期逐渐变缓;在偏应力水平较高时浸水湿化,土样产生湿化体积应变速率一直都比较大;并推导得出湿化产生的轴向应变与时间相关性公式。