基于滤纸法的黄土土—水特征曲线测试

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1、分类号:P64210710-2014126110硕士学位论文基于滤纸法的黄土土-水特征曲线测试晁建红导师姓名职称李萍副教授申请学位级别工学硕士学科专业名称地质工程论文提交日期2017年5月25日论文答辩日期2017年6月8日学位授予单位长安大学ExperimentalStudyonSoil-WaterCharacteristicCurveofLoessUsingFilterPaperMethodADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ChaoJianho

2、ngSupervisor：Prof.LiPingChang’anUniversity,Xi’an,Chin本文受国家重点基础研究发展计划（973计划）项目（2014CB744701）“黄土水-土相互作用及其互馈致灾机制之专题”、国家自然科学基金项目（41372329）“非饱和黄土中水分迁移规律的研究”、国家自然科学基金项目（41502286）“黄土非饱和湿陷变形特性的研究”、国家青年科学基金（41402274）“基于吸应力的非饱和黄土强度理论与实验研究”资助。2摘要非饱和土与饱和土的根本差异在于非饱和土中的孔隙水压力

3、为负值。孔隙气压与负孔隙水压力的差值定义为基质吸力，用来体现非饱和土的应力特征。将基质吸力与土含水率的关系曲线称为土-水特征曲线（Soil-WaterCharacteristicCurve），简称SWCC。SWCC是非饱和土的一个重要本构关系，可以用来分析和预测土的变形、强度和渗透性，因此SWCC是非饱和土研究的基础。基质吸力测试方法较多，其中滤纸法最为快捷、简便且量程大。本文取陕西泾阳L1和L5黄土样，在ASTMD5298-10的基础上，研究滤纸法测试基质吸力的操作过程，重点对土样的制备和试验条件、滤纸的称量、平衡

4、时间等关键步骤进行分析和改进，将测试结果与其他方法进行对比，主要结论有：1）实验密封条件采用锡纸包裹并蜡封的方法代替ASTMD5298-10推荐的密封罐，解决了密封罐易造成密封不严及取放土样不便的问题，密封结果更为理想；2）由铝盒或者保鲜袋为滤纸的容器称量滤纸改为直接将滤纸放在天平托盘上称量，提高了称量滤纸的精度；3）对于同一种土，多组环刀联合测试与只采用一组环刀测试相比，更易于操作，且减小了操作过程中的误差；4）土样与滤纸的水势平衡时间与土样的干密度关系小，与土样的含水率关系较大，含水率越大平衡时间越短，反之，平衡

5、时间越长，对于泾阳L1和L5黄土，土样含水率小于5%时，建议平衡时间13天以上；土样含水率介于5%~20%之间，建议平衡时间为10天以上；含水率大于20%时，建议平衡时间为5天以上；5）分别采用Gardner模型、VanGenuchten模型和Fredlund&Xing模型对滤纸法所获基质吸力及土样实际含水率进行SWCC拟合，Fredlund&Xing模型拟合度最高；6）通过将已有采用张力计、压力板仪、压力膜仪、渗析法及滤纸法等测得的黄土SWCC与本文滤纸法测试结果对比，证明本文推荐的方法和所测试的结果可靠性高且在全

6、基质吸力范围内均较为适用。关键词：黄土，非饱和土，基质吸力，土-水特征曲线，滤纸法IAbstractThefundamentaldifferencebetweenunsaturatedandsaturatedsoilistheporewaterpressureisnegativeinunsaturatedsoil.Thedifferencebetweenporepressureandnegativeporewaterpressureisdefinedasmatricsuction,whichisusedtorefle

7、ctthestresscharacteristicsofunsaturatedsoil.Therelationcurvebetweenmatricsuctionandsoilwatercontentiscalledsoil-watercharacteristiccurve,referredtoasSWCC.SWCCisanimportantconstitutiverelationofunsaturatedsoil,whichcanbeusedtoanalyzeandpredictsoildeformation,str

8、engthandpermeability,soSWCCisthefoundationofunsaturatedsoilresearch.Therearemanymethodsfortestingmatricsuction,inwhichthefilterpapermethodisthequickest,simpleandlargerange.T