基于微孔填充和毛细管凝聚理论的持水曲线模型

持水曲线是研究非饱和土的渗透、强度和体变等水力-力学特性的重要工具。大多数既有持水曲线模型未能反映非饱和土的持水机制或形式较复杂,且对双峰或多峰形态的持水曲线模拟效果欠佳。在分析非饱和土持水机制的基础上,将持水曲线划分为吸附和毛细持水域;再基于微孔填充理论,结合Kelvin定律,构建了吸附持水曲线模型;同时基于毛细管凝聚理论,结合Young-Laplace方程,构建了毛细持水曲线模型;然后通过吸附和毛细持水曲线模型的叠加,建立了全吸力范围内非饱和土的持水曲线模型。采用该模型对上海软土、西安黄土、南阳膨胀土、桂林红黏土、辽西风积土和内蒙古高庙子膨润土等6种代表性非饱和土的实测持水曲线进行了模拟。结果表明,该模型形式简单,参数物理意义明确,且反映了非饱和土的吸附和毛细作用持水机制,可适用于模拟不同条件不同类型土体的不同形状持水曲线。