非饱和黄土湿陷性微结构效应

分析了非饱和黄土的物质成分及微观结构,基于非饱和土的吸力理论和黄土微结构特征,对非饱和黄土的湿陷变形机理及影响因素进行了研究。结果表明,黄土的湿陷变形特性受其微结构及粒间吸力的控制。

非饱和土微观结构与粒间吸力的研究进展

吸力是非饱和土研究的重点也是其难点。重点在于自然界中诸多物理现象可以用吸力去解释,难点在于非饱和土吸力的量化测试技术现在还不成熟。非饱和土作为地球表层广泛存在的三相组合材料,其力学性质远远比饱和土复杂,归根结底在于土中水气界面形成的弯液面收缩膜,导致了土体孔隙产生吸力。非饱和土体的强度变形特征就是其内部吸力不断变化的宏观表现形式,其宏观物理力学性质与吸力之间存在一个桥梁——微观结构。对非饱和土微观结构和吸力理论、试验研究的整体把握是完善土力学的一个重要方法。开展对非饱和土液桥动态结构演化及吸力力链分布特性的研究,是全面了解非饱和土力学性能的重要基础之一,也是深入把握和量化非饱和土吸力的重要手段。

考虑土颗粒间胶结面积的粒间吸力计算

粒间吸力的计算是非饱和土有效应力原理研究的重点之一。首先考虑土颗粒间胶结面积,建立了微观状态下土颗粒相互作用的理想简化模型,推导给出了土颗粒接触点处各个力之间的相互关系,并分析了宏观上两种典型的堆积方式,从而总结得到了粒间吸力的统一表达式。而后,讨论了土颗粒间胶结面积对粒间吸力的影响。结果表明,直接使用表面张力分量来计算粒间吸力,可以简化粒间吸力的计算。最后,通过算例分析,阐明了颗粒间胶结面积对粒间吸力大小的影响。并基于多孔介质双重有效应力的假说,引入本研究给出的考虑土颗粒间胶结面积的粒间吸力公式,推导得到了适用于低含水率条件下非饱和土双重有效应力的计算公式。