非饱和土的渗透特性试验研究
裂隙非饱和渗流试验研究及有地表入渗的裂隙岩体渗流数值分析
裂隙非饱和渗流试验研究及地表入渗裂隙岩体渗流数值分析1.本文概述本文旨在探索裂隙中非饱和渗流现象的实验研究方法和理论，通过数值分析方法全面分析具有地表入渗效应的裂隙岩体的渗流特性。
裂隙非饱和渗流是地下工程、环境地质、能源开采等领域广泛关注的重要问题。
其复杂性源于裂缝介质的非均质性和各向异性，以及与饱和和非饱和转换过程的密切耦合。
有鉴于此，本研究的目的是为理解这种复杂的渗流行为提供坚实的经验基础和精确的模拟工具。
阐述了裂缝非饱和渗流试验的设计与实施过程。
我们使用先进的实验室设备模拟真实的裂缝结构，精确控制水条件，实现非饱和状态下的渗流实验。
在实验中，重点考察了裂缝几何特征（如宽度、间距、连通性）、孔隙介质特征（如粒度分布、孔隙度、渗透率）和边界条件（如压力梯度、入渗速率）等因素对非饱和渗流规律的影响。
通过精心设计的一系列对比实验，该系统收集并分析了非饱和渗流流速、压力分布、水分特征曲线等关键数据，旨在揭示裂缝中非饱和渗流的内在机理及其对各种影响因素的敏感性。
本文建立了地表入渗条件下裂隙岩体渗流问题的详细三维数值模型。
该模型充分考虑了裂隙网络的复杂性、非饱和土壤水动力方程以及地表入渗水流的动态注入过程。
采用有效的数值计算方法，如有限元法或有限差分法，求解模型，模拟不同降雨模式、地表覆盖条件和裂隙网络参数变化下裂隙岩体内部的水传输、饱和度分布和压力场。
通过与实验数据的比较和验证，保证了数值模型的准确性和可靠性。
在理论分析层面，本文还探讨了非饱和渗流理论在裂隙介质中的适用性和修正性，包括BrooksCorey、van Genuchten等模型在描述裂隙介质水特征曲线方面的适应性，以及考虑裂隙粗糙度和毛细管力效应等因素进行非达西流修正的必要性。
这些理论探索有助于更深入地理解裂缝中非饱和渗流的基本规律，并为改进模型参数的选择和标定提供理论指导。
本文将严格的实验研究与先进的数值分析相结合，系统地探讨了裂隙中的非饱和渗流现象及其在地表入渗条件下的表现。
非饱和土力学理论的研究意义及其工程应用
本文在扼要介绍了当前非饱和土力学在土材料基本特性方面的主要成果后,对进一步研究的有关问题做一些力所能及的探讨.本文的内容包括基本特 性和若干思考两个部分.
5.期刊论文 刘海宁.刘汉东.王思敬.LIU Hai-ning.LIU Han-dong.WANG Si-jing 黄河下游堤防非饱和土边坡稳定
人民长江 YANGTZE RIVER 1999，30(7) 12次
参考文献(1条) 1.Fredlund DC.Rahardjo H 非饱和土力学 1997
相似文献(10条)
1.期刊论文 姚攀峰.张明.张振刚.祁生文.YAO Panfeng.ZHANG Ming.ZHZNG Zhengang.QI Shengwen 非饱和土土力
参考文献
１ ｈ删Ｄｃ，ｆｔａＩｌａ嫡ｏＨ．非饱和土力学．北京：中国建筑工业出版社，
１９９７． 作者简介 龚壁卫 男 长江科学院土工所工程师 湖北省武汉市４３∞１０ 刘艳华女长江科学院土工所硕士湖北省武汉市４３００１０
●…，…】…，忡，一＿ 詹良通男 河海大学硕士江苏省南京市２１００％ （收ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ日期：１９９８—０９—０ｒ７编辑：车友宜）
性分析 -岩石力学与工程学报2005,24(20)
利用应力应变控制式非饱和土三轴仪进行了室内非饱和土的渗透试验和强度试验,并得出了非饱和土的渗透参数和强度参数.针对黄河下游堤防这一 典型的非饱和土边坡,采用有限单元法系统地分析了堤防非饱和土边坡在降雨和洪水作用下的非饱和渗流场特征;在此基础上应用非饱和土坡的刚体极限 平衡理论中的普通条分法对堤防边坡稳定性受非饱和渗流场变化影响的大小进行了分析与计算.结果表明,对黄河下游堤防的非饱和土边坡在降雨和洪水 条件下的分析研究具有实际意义.
非饱和土土—水特性试验研究
１ 非饱 和土 Ｓ Ｃ呈“ ” ， ） ＷＣ Ｓ 形 含水率 同基 质 吸力 之 间的关系 是连续的 ； 高、 在 低含水率下基质吸力 随含水率变化 的幅度很小 ，
１２ 土一 水特性试 验研 究 ．
在中间段 （ 天然含水 率） 变化迅速 ， 由此 可见在天然含水率 下非饱 图 １ 出 了不 同 围压 下 Ｓ Ｃ实测 曲线 ， 图 １中可 以发 现 和土的工程性质受含水率 的影响很大 。 给 ＷＣ 从
因此应力状态对非饱 和土抗剪强度有 重要 影响 ， 在对非饱 和土的 强度和边坡稳定分析中应莺视应 力状态 的研究 。
１ 制作试件 ， ） 土样 采 自洛 阳地 区粉质黏 土 ， 采用 分层压 实法 制作重塑试件。
２ 饱 和 陶 瓷 板 ， 在 安 装 试 件 前 关 闭压 力 室 各 阀 门 ， 给 压 ） 即 并 力 室 充 满 无 气水 ， 后 打 开 排 水 阀 门 ， 加 ３ ０ｋ ａ ４０ ｋ ａ的 然 施 ０ Ｐ ～ ０ Ｐ
随含水量变化 的变化幅度很小 ， 在低含水率下 基质吸力随含水率 水率 试件 的基 质吸力 随围压 的增大而成非 线性 减小 ， 幅度 随体 且
的增大而缓慢减小 ， 中间段 （ 在 天然 含水率 ） 变化迅 速 ， 由此可见 积含水率减缓 ； 同一围压 下基质 吸力随体积含水率的变化成反 向
蛙
基 质 吸 力 （ １ ３／ Ｐ ｄ 一ｄ ）ｋ ａ
图 １ 三 级 围 压 土一 水 特 征 曲线
ｑ加 ． 模拟研究。本文结合 洛阳地 区非饱和 土三轴试 验对不如 加力状 １ ３ 晒围压对基 质吸 力影 响研 究 同受 蛐 ； ｍ
各体积含水率 试件 的 围压一基质 吸力关 系见 图 ２ 从 图 ２中 ，
《非饱和—饱和状态变化条件下土质边坡稳定性分析》范文
《非饱和—饱和状态变化条件下土质边坡稳定性分析》篇一一、引言在地质工程中，土质边坡的稳定性分析是关键环节之一。
尤其是在非饱和到饱和状态变化的过程中，土质边坡的稳定性将受到显著影响。
本文旨在探讨非饱和—饱和状态变化条件下土质边坡的稳定性分析，通过理论分析和实际案例相结合的方式，深入探讨这一问题的内在机制。
二、土质边坡稳定性理论概述土质边坡稳定性是指边坡在自然或人为因素作用下，抵抗变形和坍塌的能力。
边坡稳定性受多种因素影响，包括土的物理性质、地质条件、气候环境等。
在非饱和状态下，土的强度和稳定性主要受土的干密度、含水率、颗粒大小等因素影响；而在饱和状态下，土的含水率、孔隙水压力等将起到决定性作用。
三、非饱和状态下的土质边坡稳定性分析在非饱和状态下，土的强度较高，边坡稳定性相对较好。
这是因为土的干密度大，颗粒间的摩擦力和咬合力较强。
此外，非饱和土的吸力作用也能有效抵抗外部荷载。
然而，非饱和状态下的土质边坡也存在一定风险，如干湿循环、风化等因素可能导致土的物理性质发生变化，从而影响边坡的稳定性。
四、饱和状态下的土质边坡稳定性分析当土质边坡进入饱和状态时，土的强度和稳定性将发生显著变化。
随着含水率的增加，土的干密度降低，颗粒间的摩擦力和咬合力减弱。
同时，孔隙水压力的增加也会降低土的抗剪强度。
在饱和状态下，边坡的稳定性主要依赖于土的抗剪强度和孔隙水压力的平衡。
一旦这种平衡被打破，边坡将面临失稳的风险。
五、非饱和到饱和状态变化对土质边坡稳定性的影响非饱和到饱和状态的变化对土质边坡的稳定性具有显著影响。
在非饱和状态下，边坡的稳定性主要受物理性质控制；而在饱和状态下，边坡的稳定性将更多地受到水的作用。
在雨水、地下水等的影响下，土的含水率增加，可能导致边坡失稳。
此外，非饱和到饱和状态的变化也可能引发渗透性变化、有效应力损失等问题，进一步影响边坡的稳定性。
六、实际案例分析以某地区山体滑坡为例，分析非饱和—饱和状态变化对土质边坡稳定性的影响。
非饱和土的渗透性函数试验
表 1 为根据上面的步骤研究某非饱和土，得到的基质吸力与所对 应的含水量的数据。
19.45
根据表 1 可绘制土-水特征关系曲线， 并可求得体积含水量的最 大值和最1 干-湿循环过程中吸力-含水量关系
4 非饱和土渗透系数推求
在非饱和土壤中，因土壤孔隙中部分充气，导水孔隙相应减少，因 而导水率也相应减少。 由于在吸力作用下，土壤水首先从大孔隙中排 出，随着吸力的增加，水流仅能在小孔隙中流动。 所以，土壤从饱和到 非饱和，其渗透性将急剧降低。
19.65
9.47×10-10
332.7
15.94
1.63×10-11
19.10
6.77×10-10
380.1
15.78
9.04×10-12
18.63
4.81×10-10
415.7
15.66
4.30×10-12
18.25
3.36×10-10
510.4
15.37
1.56×10-12
17.92
2.31×10-10
17.42
1.57×10-10
23.25
4.97×10-9
155.0
17.05
1.05×10-10
22.08
2.83×10-9
178.7
16.78
6.81×10-11
21.12
1.89×10-9
202.4
16.58
4.31×10-11
20.32
非饱和土电渗加固的试验研究
非饱和土电渗加固的试验研究孙益成;杨建贵;李琦梦;张海鹏;彭劼【摘要】电渗法是一种重要的处理软土的方法.电渗固结理论假设土是完全饱和的,而实际工程中处理的土多为非饱和土,电渗加固效果仍尚待研究.为此,采用自制的一维加固电渗仪,进行不同饱和度黏土的电渗对比试验,通过比较试验中电流、排水量、沉降、含水率、最终强度等指标的变化情况,研究非饱和土的电渗加固效果.结果表明,从电渗结束后土体强度增长幅度上看,含水率越低的土样强度增长幅度越小.与饱和土相比,电渗对非饱和土有一定的加固效果,但是加固效果不及饱和土.【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2016(016)021【总页数】6页(P307-312)【关键词】高岭土;电渗;饱和度;一维;适用性;效率【作者】孙益成;杨建贵;李琦梦;张海鹏;彭劼【作者单位】河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,南京210098;河海大学岩土工程科学研究所,南京210098;南京市秦淮河河道管理处,南京210012;河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,南京210098;河海大学岩土工程科学研究所,南京210098;河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,南京210098;河海大学岩土工程科学研究所,南京210098;河海大学岩土力学与堤坝工程教育部重点实验室,南京210098;河海大学岩土工程科学研究所,南京210098【正文语种】中文【中图分类】TU472超软土的快速脱水、处理是当前岩土工程中的一个重要课题。
电渗法作为一种处理软土的方法，近年来逐渐得到了学界的关注。
电渗是指在土体上插上电极，并通以直流电，使土中的离子带动水分子一起移动，从而增强土体脱水能力的方法[1]。
这种方法可以使土体的含水率降低，强度提高。
电渗法的施工强度低，排水速度主要取决于电力渗透性能而非土体的水力渗透性能，因而适合应用于加固渗透系数极低的淤泥、淤泥质黏土等，并且已经在工程中得到了一些应用。
非饱和土渗透系数的试验研究
ＴＥＳ Ｎ Ｇ ＴＵＤＹ Ｎ ＴＩ Ｓ ｏ ＰＥＲＭ ＥＡＢＩ ＴＹ ＡＲＡＣＴＥＩ Ｓ ＣＳ ｏＦ ＬＩ ＣＨ Ｕ ＴＩ ＵＮ Ｓ ＡＴＵ ＲＡＴＥＤ ＳｏＩ Ｌ
ＬＩ ＡＮＧ ｎ ． Ｉ Ｘｉ ｏ Ａｉｍｉ Ｌ Ｕ ａ
（ ．ｃ ｏ ｌ ｆ ｃ ｉｅｔｒ ｖｌ ｎ ｉｅ ｒ ， ｉｇ ａ ｇ ｈ ｎＵｎｖｒｉ ， ｉｎＪａ ｇ ｉ ４ ０ ９ Ｃｈｎ ； １Ｓ ｈ ｏ Ａｒｈｔｃｕ ｅＣｉｉＥ ｇｎ ｅｉ Ｊｎ ｇ ｎ ｓａ ｉｅｓｔ Ｊａ ，ｉｎ ｘ ３ ０ ， ｉａ ｏ ｎｇ ｙ ３
ｏ ｓ ｔｓｅ ｎ ｔ ｄｅ ，ｗｈｃ ｅｓ ｕ ｅ ｍｅｈ ｄ ｆｒ ｄｒ ｃ ａｕ ｉｇ ｔ ｅ ｈ ｄａ ｌ ｏ ｄ ｃｉｉ ｆ ｆ ｉ ｅｔｄ ａ ｄ ｓｕ ｄ ｉ ｉｈ ｓｔ ｐ ａ ｎ ｗ ｔｏ ｏ ｅ ｔ ｍｅ ｓ ｒｎ ｈ ｙ ｒ ｕｉ ｃ ｎ ｕ ｔ ｔ ｏ ｉ ｃ ｖｙ ｕ ｓ ｔｒｔｄ ｓ ｉ． ｃ ｒ ｉｇｔ ｈ ｅｔｒ ｓ ｌ ， ｈ ｅａｉｎ ｂ ｔ ｅ ｔｒｃ ｎｅ ｔ ｎ ｙ ａ ｌ ｏ ｄ ｃｉｉ ｓ ｎ ａｕ ａｅ ｏｌ Ａｃ ｏｄｎ ｏｔ ｅｔｓ ｅｕｔ ｔｅ ｒｌｔ ｅｗｅ ｎ ｗａｅ ｏ ｔｎ ｄｈ ｄ ｕｉ ｃ ｎ ｕ ｔ ｔ ｉ ｓ ｏ ａ ｒ ｃ ｖｙ
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ｆ ｒｃ ｍｐ ｅ ｉ ｎ ｉ ｅ ｓ ｙ ｏ ｎ ａｕ ａ ｅ ｏ ｌ ｅ ａ ｉｒ ， ｈ ｒ ｉｓａ ｇ ｅ ｔ ｆ ｒ ｎ ｅ ｉ ｅ ｍｅ ｂ ｌ ｙ ｓ ｒ ｃ ： ｏ ｏ ｌ ｘｔ ａ ｄ ｄ ｖ ｒ ｉ ｆ ｓ ｔ ｒ ｔｄ ｓ ｉ ｂ ｈ ｖ ｏ ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ ｒ ａ ｅ ｅ ｃ ｎ ｐ ｒ ａ ｉ ｔ ｙ ｔ ｕ ｅ ｉ ｄ ｉ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｓ ｅ ｅ ｎ ｕ ｓ ｔ ｒ ｔ ｄ ｓ ｉ ａ ｄｓ ｔ ａ ｅ ｏ ｌ Ｉ ｉ ｄ ｆ ｃ ｌ ｔ ｅ ｆ ｒ ｔ ｓ ｆ ｎ ａｕ ａｅ ｏ ｌ ｅ ａ ｓ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｔ ｅ ｎ ａ ｕ ａｅ ｏ ｌ ｎ ａｕ ｔ ｄ ｓ ｉ． ｔ ｓｉ ｉ ｕ ｔ ｏ ｐ ｒｏ ｍ ｔ ｓ ｔ ｒ ｔ ｄ ｓ ｉ ｂ ｃ ｕ ｅ ｃ ｂ ｗ ｒ ｅ ｏ ｕ ｏ ｎ ｃ ｏ ｓ Ｗ ｉ ｅ ｓ ｅ ｉ ｌ ｐ ａ ａ ｕ ｆｓｅ ｄ ｅ ｐ ｇ ， ｅ ｐ ｒ ｅ ｂ ｌ ｙ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｓ ｆ ｎ ａｕ ａ ｅ ｏ ｌ ｆｍａ ｙ ｆ ｔ ｒ ． ｔ ｔ ｐ ｃａ ｐ ｒ ｔ ｓｏ ａ ｙ ｓ ｅ ａ ｅ ｔ ｅ ｍ ａ ｉ ｔ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔ ｓ ｔ ｔｄ ｓ ｉ ａ ｈ ｈ ａ ｔ ｈ ｉ ｃ ｏ ｕ ｒ
非饱和土力学复习题
非饱和土力学复习题非饱和土力学复习题非饱和土力学是土木工程中的一个重要分支，研究非饱和土的力学性质和行为。
它在地基工程、水资源工程和环境工程等领域中有着广泛的应用。
本文将通过一些复习题来回顾和巩固非饱和土力学的相关知识。
1. 什么是非饱和土？非饱和土是指土壤中含有一定水分但未达到饱和状态的土体。
它的水分含量介于饱和土和干燥土之间。
非饱和土中的水分既有毛细吸力作用，也有孔隙水压力作用，因此其力学性质与饱和土和干燥土有很大的差异。
2. 非饱和土的力学性质有哪些？非饱和土的力学性质主要包括强度特性、变形特性和渗透特性。
其中，强度特性包括抗剪强度和抗压强度；变形特性包括压缩性、膨胀性和剪切变形性；渗透特性包括渗透系数和渗透压力。
3. 非饱和土的强度特性如何描述？非饱和土的强度特性可以通过室内试验和现场试验来确定。
室内试验主要包括直剪试验和三轴压缩试验。
直剪试验可以得到非饱和土的剪切强度参数，如摩擦角和内摩擦角。
三轴压缩试验可以得到非饱和土的抗压强度参数，如有效内聚力和摩擦角。
4. 非饱和土的变形特性如何描述？非饱和土的变形特性可以通过室内试验和现场试验来确定。
室内试验主要包括压缩试验和膨胀试验。
压缩试验可以得到非饱和土的压缩指数和压缩模量。
膨胀试验可以得到非饱和土的膨胀指数和膨胀模量。
此外，还可以通过剪切试验来确定非饱和土的剪切变形性。
5. 非饱和土的渗透特性如何描述？非饱和土的渗透特性可以通过室内试验和现场试验来确定。
室内试验主要包括恒定流量试验和恒定水头试验。
恒定流量试验可以得到非饱和土的渗透系数。
恒定水头试验可以得到非饱和土的渗透压力。
6. 非饱和土的力学性质与饱和土和干燥土有何不同？非饱和土的力学性质与饱和土和干燥土有很大的差异。
首先，非饱和土的强度特性受到毛细吸力和孔隙水压力的共同作用。
其次，非饱和土的变形特性受到水分含量的影响较大。
最后，非饱和土的渗透特性受到毛细吸力和孔隙水压力的影响。
7. 如何评价非饱和土的稳定性？评价非饱和土的稳定性主要考虑其抗剪强度和抗压强度。
《非饱和—饱和状态变化条件下土质边坡稳定性分析》范文
《非饱和—饱和状态变化条件下土质边坡稳定性分析》篇一一、引言在地质工程领域，土质边坡的稳定性是一个关键性问题，特别是在非饱和和饱和状态变化条件下，边坡的稳定性显得尤为重要。
非饱和状态下的土体通常由固态和气态两部分组成，而当土体达到饱和状态时，其物理力学性质将发生显著变化。
本文旨在分析非饱和至饱和状态变化条件下土质边坡的稳定性，以揭示其内在规律，为实际工程提供理论依据。
二、非饱和土质边坡稳定性分析1. 非饱和土的特性非饱和土的强度和稳定性主要取决于其固相和气相的分布和相互作用。
在非饱和状态下，土体的强度主要由固相颗粒间的摩擦力和吸附力决定。
此外，土体的吸力和基质吸力也对边坡稳定性产生重要影响。
2. 非饱和土质边坡的稳定性分析方法在非饱和状态下，边坡的稳定性分析主要采用极限平衡法、有限元法和离散元法等方法。
这些方法可以有效地分析边坡在不同条件下的稳定性，并预测其可能发生的变形和破坏模式。
三、饱和土质边坡稳定性分析1. 饱和土的特性当土体达到饱和状态时，其物理力学性质将发生显著变化。
饱和土的强度主要由固相颗粒间的摩擦力和孔隙水压力决定。
此外，由于土体中的孔隙被水充满，基质吸力消失，边坡的稳定性将受到孔隙水压力的影响。
2. 饱和土质边坡的稳定性分析方法在饱和状态下，边坡的稳定性分析主要采用有效应力法、有限元法和渗流-应力耦合分析等方法。
这些方法可以有效地考虑孔隙水压力对边坡稳定性的影响，从而更准确地预测边坡的稳定性和变形行为。
四、非饱和至饱和状态变化对土质边坡稳定性的影响随着降雨、地下水位变化等因素的影响，土体会经历从非饱和状态到饱和状态的变化。
这种状态变化将导致土体的物理力学性质发生显著变化，从而影响边坡的稳定性。
在非饱和状态下，基质吸力对边坡的稳定性具有积极的作用；而在饱和状态下，孔隙水压力可能削弱边坡的稳定性。
因此，在分析土质边坡的稳定性时，需要考虑这种状态变化对边坡稳定性的影响。
五、结论与建议通过对非饱和和饱和状态条件下土质边坡的稳定性分析，我们可以得出以下结论：1. 在非饱和状态下，基质吸力对边坡的稳定性具有积极的作用；而在饱和状态下，孔隙水压力可能削弱边坡的稳定性。
非饱和土力学ppt课件.ppt
• 非饱和土基本特性的学习／2、非饱和土的吸力特性
土－水特征曲线形态的重要参数
由于土中的水分可以有 结晶水、吸着水、结合水（薄膜水）和自由水等
具有不同属性的不同类型。 含水量变化时，土中水有不同的类型，气有不同的连通，
孔隙水压力和孔隙气压力分别在土的孔隙水体 和孔隙气体中是各向等压的静水压力型应力
孔隙水压力和孔隙气压力 各自作用在其与土颗粒接触部分的表面上， 其差值对土骨架的作用不会是各处相等的。
当孔隙水为弯液面环状水时，吸力只在接触点的 法向上作用；当孔隙水为有弯液面的体积水时， 所产生的吸力必然有法向和切向两个方向上分力 的作用。国内也出现了湿吸力与牵引力的提法（汤连生）。
单一有效应力型的应力状态变量
人们在寻求非饱和土的应力状态变量时，首先想到了 单一有效应力型的应力状态变量
它不是一般的纯力学量，而是一个材料有关的力学量，与材料 的本构关系有着密切的联系（如饱和土力学中的有效应力）。 研究提出具有真实合理性的有效应力表达式是当前的主要任务。
对已经提出的各种表达式还需要作出认真的选择与检验。
导致了非饱和土十分复杂的力学性质。
• 非饱和土基本特性的学习／2、非饱和土的吸力特性
2、非饱和土的吸力特性
非饱和土的土水势一般包括 温度势、压力势、重力势、基质势和溶质势
在等温、等压、等高（不计重力）的情况下， 土中水的温度势、压力势、重力势保持不变，
自由能的变化只有基质势和溶质势的变化。
如将它们分别称之为基质吸力和溶质吸力， 它们之和，即此时的自由能，称为总吸力，则有
应该取决于各自的相对压缩性。
在孔隙流体不能排出的条件下，土受力后的孔隙水压力 和孔隙气压力的增量是一种超孔隙压力
长春地区非饱和粉质黏土的土-水特征试验研究
长春地区非饱和粉质黏土的土-水特征试验研究
郭浩天;江珊;李向群
【期刊名称】《吉林建筑大学学报》
【年(卷),期】2024(41)2
【摘要】土-水特征曲线(SWCC)是反映非饱和土工程特性的重要表现形式。
为研究长春地区非饱和土的土-水特征曲线变化,以长春地区广泛分布的粉质黏土作为研究对象,采用GEO-Experts压力板仪和GDS非饱和土三轴仪对不同初始含水率的土体进行土-水特征曲线的测量分析。
结果表明:不同设备所测得的结果基本一致,土体的进气值均在基质吸力25 kPa左右时达到。
土体的体积含水率均随基质吸力的增加而减小,土-水特征曲线均在基质吸力为125 kPa时出现明显拐点。
同一含水率土样,GEO-Experts压力板仪的排水体积比GDS非饱和土三轴仪多,压力板仪所对应的体积含水率相对较低。
【总页数】7页(P58-64)
【作者】郭浩天;江珊;李向群
【作者单位】吉林建筑大学测绘与勘查工程学院
【正文语种】中文
【中图分类】TU411
【相关文献】
1.非饱和粉质粘土的土水特性试验研究
2.三门峡地区黄土状粉质黏土非饱和性质试验研究
3.非饱和重塑黏土在不同击实条件下的土水特征曲线试验研究
4.新疆伊犁
地区低液限粉质黏土土水特征曲线试验研究5.黄泛区非饱和砂质粉土的土-水特征曲线试验研究
因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
非饱和土试验方法标准
非饱和土试验方法标准非饱和土试验方法标准非饱和土是指土壤的水分含量处于飽和度以下的状态。
在工程领域中，非饱和土的性质对土壤力学行为和工程设计具有至关重要的作用。
因此，对于非饱和土的试验方法进行规范化和标准化，是确保工程质量和安全的重要手段。
试验方法标准1.试验目的和范围在进行非饱和土试验前，需制定试验目的和范围，明确试验的目标和测试的内容。
通常包括试验样品的制备、各种试验参数的测定、分析和处理数据等。
2.试验样品的制备确定试验样品的初始含水量和实验时的水分控制方式，样品需要经过充分搅拌、筛分处理，以确保样品的一致性和代表性。
3.测定水分特性曲线水分特性曲线是研究非饱和土力学特性和积水问题的基础。
测定水分特性曲线时需考虑土壤类型、土壤结构、测试条件和数据处理方法等方面的影响因素。
4.测定质量-体积-水分关系试验过程中，需要测定非饱和土的质量、体积和水分含量的关系。
这一关系是对于非饱和土的力学特性和应用性能进行估计和研究的重要依据。
5.测定比容与体积应变关系比容与体积应变关系是非饱和土试验中最重要的几种试验之一。
通过测定比容与体积应变关系，可以确定非饱和土的母线力学特性，如剪切强度、抗裂性和压实性能等。
6.加速试验和模型试验对于一些难以控制和测定的试验参数和性能指标，如非饱和土的渗透系数和侵蚀性能等，可采用加速试验和模型试验手段进行研究。
加速试验可通过在较短时间内模拟非饱和土的水分变化和力学变化来获取试验数据；而模型试验则将非饱和土的试验数据在小尺度上进行加工，来获取非饱和土的力学特性。
总之，严格遵循非饱和土试验的规范和标准，是确保试验结果准确可靠的重要手段。
同时，试验数据的合理分析和有效处理，是确保非饱和土工程设计和施工质量的关键。
饱和-非饱和黄土渗透性的各向异性研究
饱和-非饱和黄土渗透性的各向异性研究摘要：黄土作为特殊土之一，广泛分布于我国西北干旱半干旱地区。
以具有明显各向异性的西安Q3原状黄土为研究对象，用变水头渗透仪测量原状黄土横向及竖向渗透系数，结果表明：原状黄土横向饱和渗透系数为竖向饱和渗透系数的3.51倍；原状黄土横向（竖向）基质吸力与体积含水率关系由压力板仪测得，结合横向（竖向）饱和渗透系数得到对应方向的非饱和渗透系数函数，结果表明：原状黄土渗透性的各向异性随着基质吸力的增大而降低。
关键词：原状黄土；渗透性；各向异性；微观结构我国的黄土面积约有64×104km2，约占我国国土面积的72.4%。
发生在这些地区的黄土湿陷、边坡失稳、土坝损坏等问题多与水在黄土中的渗流作用相关。
因此，研究黄土的渗透性具有重要的工程意义。
1试验方案1.1试验内容试验所用黄土取自西安市碑林区某基坑，为Q3黄土。
试验是在常温下进行的，不考虑温度对试验结果的影响。
（1）采用变水头渗透仪测量原状黄土的饱和渗透系数。
（2）采用压力板仪测定原状黄土基质吸力与体积含水率关系。
2 试验结果与分析2.1 黄土-土水特性图1为原状黄土不同方向基质吸力与体积含水率关系图。
图1原状黄土体积含水率与基质吸力关系压力板仪测得的基质吸力与含水率关系仅为土水特征曲线的一小部分。
目前VG模型[3]被广泛用于描述土-水特征曲线：（1）式中：ψ为吸力；θ为体积含水率；θr为残留含水率；θs 为准饱和含水率；α，m，n为优化参数，其中m=1−1/n。
VG模型对原状黄土不同方向的拟合结果θs=41.85%、θr=13.55%、α=0.0687、n=1.7156、R=0.996。
其中R为根据拟合参数计算结果与实测结果的相关系数。
2.2饱和-非饱和渗透系数的确定变水头渗透试验测得的原状黄土不同方向的饱和渗透系数为：横向渗透系数平均值5.82×10-5cm/s，竖向渗透系数平均值1.66×10-5cm/s。
非饱和土混合物理论及其应用
非饱和土混合物理论及其应用非饱和土混合物理论及其应用一、引言非饱和土是一种特殊的土壤，其水分状态处于干燥和饱和之间，其力学性质和水文特征与饱和土有着明显差异。
非饱和土的研究从20世纪中叶开始逐渐兴起，并取得了许多重要的成果。
本文将探讨非饱和土混合物理论及其应用。
二、非饱和土力学特性非饱和土的力学特性是研究非饱和土混合物理论的基础。
非饱和土的力学特性受到水分含量、固结度和应力状态等因素的影响。
常用的非饱和土力学参数有吸力、孔隙比、压缩指数等。
非饱和土的吸力是指土壤颗粒间的毛细管吸力。
吸力的变化会改变非饱和土的力学特性，如颗粒间压实程度、水分运移等。
孔隙比是非饱和土中孔隙空间与固相体积之比，它与土壤的压缩性和透水性有关。
压缩指数是非饱和土在排水条件下压缩变形的特征参数，反映了非饱和土的固结性能。
三、非饱和土水文特征非饱和土水文特征是非饱和土混合物理论中的重要内容。
非饱和土的水分状态是非饱和土水文特征的核心概念，反映了非饱和土内部的水分分布情况。
非饱和土的水分状态可用于描述吸力与含水量之间的关系。
常见的非饱和土水分状态有干燥、湿润、饱和和过饱和。
其中，干燥状态表示土壤含水量较低，吸力较高；湿润状态表示土壤含水量较高，吸力较低；饱和状态表示土壤内部所有孔隙全部被水填满；过饱和状态表示土壤内部含有过多的水分，其中一部分为游离水。
四、非饱和土力学与水文特性的试验研究方法非饱和土混合物理论的应用需要基于试验研究来得到真实可靠的数据。
常见的非饱和土试验方法有压缩试验、渗透试验、吸力试验等。
压缩试验用于研究非饱和土的压缩性质，通过加载非饱和土样品并测量其变形，得到压缩指数等力学参数。
渗透试验用于研究非饱和土的透水性质，通过施加一定压力差使水流经过非饱和土样品，测量水流速度和吸力，得到透水性参数。
吸力试验用于研究非饱和土的吸力特性，通过测量非饱和土样品中的吸力值，得到非饱和土的吸力-含水量关系。
五、非饱和土混合物理论的应用非饱和土混合物理论在实际工程中有着广泛的应用。
基于线性吸附效应的压实黏土衬垫非饱和渗透特性
文 章 编 号 ： ２３３ ４ ２ １ ）３０ ９ —６ ０ ５ —７ Ｘ（０ ２ ０—３００
Ｄ Ｉ１ ． ９９ ｊｉ ｎ０ ５—７ ｘ ２ １ ．３ ０ １ Ｏ ：０ ３ ６ ／． ｓ ．２ ３３ ４ ．０ ２ ０ ． １ ｓ
基 于 线 性 吸 附效 应 的 压 实 黏 土 衬 垫 非 饱 和 渗 透 特 性
渗 性 能 ． 考 虑 吸 附 效 应 条 件 下 ， 附 分 配 系 数 、 染 物 浓 在 吸 污
ｃ ｎ ｉ ｅ ａ ｉｎ ｏ ｈ ｄ ｏ ｐ ｉ ｎ ｅ ｆ ｃ ｓｏ ｏ ｔｍｉ ａ ｔ ｎ ｔ ｅ ｏ ｓｄ ｒ ｔ ｆｔ ｅ ａ ｓ ｒ ｔｏ ｆ ｔ ｆｃ ｎ ａ ｎ ｎ ｓ ｏ ｈ ｏ ｅ Ｃ ｏ ｅ ｓ ｒ ｃ ｕ ｅ．Ｆｉａ ｌ ＣＬ ｐ ｒ ｔｕ ｔ ｒ ｎｌ ｙ，ｔ ｅ ｅ ｆ ｃ ｓｏ ｄ ｏ ｐ ｉ ｎ ｏ ＣＬ ｈ ｆｅ ｔ ｆａ ｓ ｒ ｔ ｆＣ ｏ
摘要 ： 压实黏土衬垫 （ Ｃ 作为卫生填埋场 最主要的防渗措 Ｃ Ｉ ） 施 ， 主要组成成 分为粘性 土体 ， 阻渗过 程 中会 吸 附渗滤 其 在 液中的污染物质 ， 改变土体孔 隙结构 ， 显著影 响 Ｃ Ｉ防渗性 Ｃ
能 ． 定 Ｃ Ｌ土 体 对 污 染 物 的 吸 附 服 从 线 性 模 式 ， 中孔 隙 假 Ｃ 土
陈永 贵 ， 星 志。叶 为 民 贺 炜 周 ， ，
（．同济 大学 岩土及地下工程教育部重点实验 室，上海 ２ ０ ９ ；２ １ ０ ０ ２ ．长沙理工大学 土木与建筑学 院，湖南 长沙 ４ ０ １ １ １４
３ 中南 大 学 地 球 科 学 与 信 息物 理 学 院 ，湖南 长 沙 ４０ ８ ） ． １０ ３
ｒ ｉ ａ ｄ ｅｆ ｔ ａｕ ａｉ ｙ ｖ 关 键 词 压实黏土衬 垫 ； 吸附效应 ； 观孔 隙结 构 ； 微 非饱 和渗 ｐｏ ｏｓｔ ｎ ｆｅｃ ｉｅ ｓ ｔ ｒ ｔｏｎ．
浅析饱和土与非饱和土固结理论
浅析饱和土与非饱和土固结理论摘要：本文介绍了饱和土和非饱和土固结理论相关概念，阐述了饱和土与非饱和土固结理论的联系与区别，指明今后固结理论研究中应继续注重二者的联系与区别，以促进固结理论研究的成熟和发展。
关键词：固结理论；饱和土；非饱和土Abstract: this paper introduces the saturated soil and unsaturated soil consolidation theory related concept, this paper expounds the saturated soil and unsaturated soil consolidation theory of the relation and distinction between, pointing out the future study of consolidation theory should continue to pay attention to the relationship and the difference, in order to promote consolidation theory mature research and development.Keywords: consolidation theory; Saturated soil; Unsaturated soil1引言土体压缩取决于有效应力的变化。
根据有效应力变化的原理，在外荷载不变的条件下，随着途中超静水孔压的消散，有效应力将增加，土体将被不断压缩，直至达到稳定，这一过程称为固结。
简而言之，固结即各方向承受压力的土，随着孔隙水的排出产生的压缩现象。
饱和土的固结可视为孔隙水压力的消散和土骨架有效应力相应增长的过程。
非饱和土的孔隙中同时含有气体和水，固结过程中，土中水和气会发生相互作用，非饱和土要涉及两种介质的渗透性，而且非饱和土的渗透性受土的结构性影响相当显著[1]。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第23卷 第22期岩石力学与工程学报 23(22)：3861～38652004年11月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Nov .，20042004年3月10日收到初稿，2004年6月2日收到修改稿。
* 中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学重点实验室开放基金(110205)资助项目。
作者 李永乐 简介：男，1957年生，博士，1982年毕业于中国地质大学(武汉)水文地质专业，现任教授，主要从事岩土工程、水文学及水资源、环境科学方面的研究工作。
E-mail ：lyl@ 。
非饱和土的渗透特性试验研究＊李永乐1，2 刘翠然1，2 刘海宁1，2 刘慧卿1，2(1中国科学院武汉岩土力学研究所岩土力学重点实验室 武汉 430071) (2华北水利水电学院 郑州 450008)摘要 由于非饱和土的复杂性和多变性，其渗透特性明显不同于饱和土，并且试验难度较大。
利用特制的非饱和土三轴仪对黄河大堤非饱和土的渗透特性进行了试验研究，为非饱和土渗透系数的直接测定奠定了基础。
根据试验结果，得出了黄河大堤非饱和土土体在不同含水量下的围压-渗透系数关系及其变化规律，以及不同围压条件下质量含水量-渗透系数关系及其变化规律，同时，对其关系曲线模型进行了拟合，得出了相应的拟合函数。
关键词 土力学，非饱和土，渗透特性，试验研究，拟合分类号 TU 411.4 文献标识码 A 文章编号 1000-6915(2004)22-3861-05TESTING STUDY ON PERMEABILITY CHARACTERISTICSOF UNSATURATED SOILLi Yongle 1，2，Liu Cuiran 1，2，Liu Haining 1，2，Liu Huiqing 1，2(1Key Laboratory of Rock and Soil Mechanics ，Institute of Rock and Soil Mechanics ，The Chinese Academy of Sciences ，Wuhan 430071 China )(2North China Institute of Water Conservancy and Hydroelectric Power ， Zhengzhou 450008 China )Abstract For complexity and diversity of unsaturated soil behaviors ，there lies a great difference in permeability characteristics between unsaturated soil and saturated soil. It is difficult to perform test of unsaturated soil because of many factors. With the special triaxial instrument of unsaturated soil ，the permeability characteristics of unsaturated soil of the dyke of Yellow River are tested and studied ，which sets up a basis for direct measuring the coefficient of hydraulic conductivity of unsaturated soil. According to the test results ，the relation and changing law between confining pressure and permeability coefficient in different water content ，and the relation and changing law of water content and permeability coefficient under different confining pressure are obtained. The relation curves are fitted to deduce correspondent fitting functions.Key words soil mechanics ，unsaturated soil ，permeability characteristics ，testing study ，fitting 1 概 述在工程实践中经常遇到多种特殊的土体，这些土体多处于非饱和状态，也就是其固体颗粒之间的孔隙不完全被液体充填。
其土体特性和工程性质不符合经典的饱和土力学的概念与原理。
因此在土力学的研究领域中，根据土体的饱和程度，将其区分为饱和土、非饱和土。
实践表明，非饱和土在土体性质和工程性状上与饱和土存在着根本的差异，特别是在土体的渗透特性、应力-体应变关系以及抗剪强度等方面具有明显的不同。
同时，饱和土与非饱和土之间又存在着密切的联系，两者随着土体孔隙中含水量的变化而相互转化。
由于非饱和土分布广，在岩土工程中经常遇到非饱和土问题，这些问题直接影响着工程的施工和运行，从而使得非饱和土问• 3862 • 岩石力学与工程学报 2004年题成为日益紧迫的研究课题。
然而由于有基质吸力的存在，不能用常规的饱和土渗透试验的方法确定其渗透系数，使得非饱和土渗透系数的确定具有较大的难度，这就是研究非饱和土渗透特性及渗流特征难度较大的主要原因之一[1]。
长期以来对于非饱和土的渗透特性，大都是利用土水特征曲线间接求得[2～4]，这属于经验推断方法，其精度如何难以预料。
作者根据非饱和土的特点，研制出了非饱和土三轴渗透装置，可用于非饱和土在不同围压条件下的直接渗透试验，解决了非饱和土渗透试验的难题；特别是利用了静三轴加压的原理[5]，可以模拟实际工程中土体在不同围压条件下受力压缩后渗透系数的变化特征。
所以，该装置具有较好的实用价值，在实践中也取得了比较理想的效果。
2 非饱和土的渗透特性试验装置和试验方法2.1 试样制备非饱和土的渗透特性试验的试样采自黄河下游黄河大堤开封段，其土性为粉质粘土。
在试样制备过程中控制土试样的干密度使其等于实际工程的干密度(1.51 g/cm3)，采用分层压实法配置不同质量含水量(分别为7.9%，10%，15%，20%)的试样，试样高为4 cm，直径为9 cm。
2.2 渗透特性试验装置特制的渗透特性试验装置(图1)主要由2个部分组成：(1) 加压系统，加压系统的工作原理与土的静三轴试验相似，由压力室和管路组成，用来施加围压和反压；(2) 测量系统，测量系统是利用高进气值陶瓷板透水不透气的原理制成，由传感器和微机组成，其中测量的水压是在压力室底座和顶座上安装高进气值的陶瓷板、液压传感器后通过陶瓷板传递所施加的水压。
高进气值陶瓷板中的水将土样中的水和测量系统中的水连接起来，同时，空气不能穿过高进气值陶瓷板进入测量系统[6]，即透水不透气，从而达到测量渗透试验参数目的。
2.3 渗透特性试验方法非饱和土渗透特性试验方法较饱和土复杂且困难。
具体体现在以下几个方面：(1) 所要施加的压力除了围压外，还要施加底部水压、顶部水压、底部气压、顶部气压。
(2) 测量设备更加复杂，由图1可以看出，渗透特性试验中既要测量底部水压和顶部水压，又要测量底部气压和顶部气压；同时，还要图1 渗透特性试验的三轴压力室Fig.1 Triaxial chamber for permeability property test根据试验条件严格控制顶部、底部的水压和气压。
为实现顶部水压和底部水压与底部气压和顶部气压的分别测量，在压力室底座和试样顶帽上各安装一块高进气值陶瓷板，既有效地防止了气体的外溢，又实现了顶部和底部水压的测量。
试验过程中在保持质量含水量为常数的情况下，加围压到预定值，试样在压力室内固结稳定后，分别在试样顶部和底部施加不同的气压使得试样中的气压差等于基质吸力；再在顶部和底部分别施加一水压力梯度(模拟水头，其大小由试验中具体情况确定)。
施加的各压力的大小由不同的传感器测量并利用计算机自动采集。
当试样的出水量和入水量相等(即达到稳态流动)时，其施加于土样上、下面的水压力差值即为压力水头值，通过试样流出的水量即为渗流量。
本系统的围压、反压、基质吸力和气压控制器由内置的压强传感器和体变传感器组成，测量精度分别为1 kPa和1 mm3；孔压传感器为独立的传感器，用于测量试样孔隙水压力，精度为1 Pa，综合精度优于1%。
3 非饱和土的渗透定律试验表明，试样在某一特定的质量含水量和某一特定的围压条件下，其渗透流量(或渗透流速)与作用于非饱和土上的不同水力梯度(此时为施加于土样上、下面的水压力差值)成正比，两者呈线性关系(其成果见图2)，亦即非饱和土的渗透系数在同一特定的质量含水量和同一特定的围压条件下是一个常数。
换句话说，通过非饱和土的渗透速度与水力梯度呈线性比例关系，而渗透系数是一个常数，这与饱和土的渗透规律是一致的，由此证明了Darcy 定律也适用于非饱和土。
荷重传感器冲洗用水进水口出气口陶瓷板橡皮圈试样陶瓷板进气口围压出水口冲洗用水水第23卷 第22期 李永乐等. 非饱和土的渗透特性试验研究 • 3863 •图2 渗透速度-水力梯度关系曲线(初始质量含水量为7.9%)Fig.2 The curves of velocity-water gradient (initial masswater content is 7.9%)根据由非饱和土的渗透特性试验得出的某一围压下具有某一特定质量含水量非饱和土的渗透速度和相应的水力梯度，利用Darcy 定律可求得相应的渗透系数。
增加围压重复进行试验。
在增加围压的同时保持孔隙气压力为常数。
每级围压的增量都会引起土试件的压缩，但是不允许水流出，仅允许空气排出试件。
在每级围压达到平衡后测量孔隙水压力，得出新的基质吸力值。
在每级递增的围压下，可以测量出更高的孔隙水压力值和更低的基质吸力值。
在建立每一新的应力状态试验后，重复进行渗透特性试验。
4 不同质量含水量下围压-渗透系数在净围压(σ -µa )从15 kPa 增大到365 kPa 的情况下，图3给出了不同质量含水量下的围压-渗透系数关系。
在拟合过程中，在保持一定质量含水量的情况下，以围压x 作为自变量，渗透系数k 为因变量。
实测结果与拟合曲线结果表明：渗透系数随土体体积的压缩(固结)而增大。