非饱和黄土的土水特征曲线试验研究

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1、非饱和黄土的土水特征曲线试验研究　　摘要：采用压力膜仪对非饱和重塑土在不同干密度下的土水特征曲线进行了研究。试验结果表明：试样干密度越小，低吸力段曲线斜率变化越大，残余含水率越低，持水能力越差。随着吸力增加，其含水率随基质吸力增大而减小的幅度越来越小，最后趋于平缓。采用幂函数对获取的数据进行拟合，拟合效果较理想。对比VG模型，吻合度较高。同时，采用微型贯入仪对每级吸力作用下的土样进行贯入试验，获取基质吸力与地基承载力、液性指数及压缩模量的关系。　　关键词：非饱和土；压力膜仪；基质吸力；土水特征曲线；数据拟合；幂函数；VG模型；微型贯入仪　　中图分类号：TU41文献标志码：

2、A文章编号：1672-1683（2015）06-1138-05　　Abstract：Pressureplateextractorisusedtostudythesoilwatercharacteristiccurveofunsaturatedremoldedsoilunderdifferentdrydensities.Theresultsshowedthat（1）whenthesamplehassmallerdrydensity，theslopeofsoilwatercharacteristiccurvehashighervariationduringthelowsuct

3、ionsegment，theresidualwaterrateislower，andthemoistureholdingcapacityisworse；（2）withtheincreaseofsuction，thedecreasingrangeofmoisturecontentbecomessmallerwiththeincreaseof10matrixsuctionandtendstowardsstability；（3）thepowerfunctionhasgoodresultstofittheobtaineddataobtained；and（4）thesoilwate

4、rcharacteristiccurveresultsaresimilartothosetestedbyVGmodel.Atthesametime，penetrationtestswerecarriedoutforthesoilsamplesundereachsuctioneffectusingthemicropenetrometer，andtherelationshipsbetweenmatricsuctionandbearingcapacityofthefoundation，liquidindex，andcompressionmoduluswereobtained.　

5、　Keywords：unsaturatedsoil；pressureplateextractor；matrixsuction；soilwatercharacteristiccurve；datafitting；powerfunction；VGmodel；micropenetrometer　　土水特征曲线（swcc）是表示非饱和土的吸力与含水率的关系曲线，根据土水特征曲线可以确定非饱和土的许多重要信息，如渗透系数，抗剪强度[1-3]等，在工程应用中有十分重要的意义。　　已有的研究大多数将重点放在描述各种因素对于土水特征曲线大致趋势的影响[4-8]，而实际上非饱和土的基质吸力随

6、含水率的变化呈现出明显的阶段化特征。由此，本文对非饱和重塑土在不同干密度情况下不同阶段的土水特征曲线进行了研究，并采用形式简单、物理意义明确的幂函数对试验数据进行了拟合。同时，通过微型贯入仪于每级吸力作用下做贯入试验，建立基质吸力与地基承载力、液性指数及压缩模量的关系。　　1试验方法　　本试验采用的仪器是由美国土壤水分仪器公司生产的510bar压力膜仪。试验装置由气压源、控制系统、压力室和排水系统组成。采用空气压缩机作为气压源。压力膜仪内的陶瓷板与大气连通可保持水压力为零，则基质吸力值S（负压力）与所加气压值（正压力）在数值上完全相等。　　土样为黄土，液限为29.8%，塑

7、限19.5%，塑性指数10.3。过筛后用自制的压样盒压样获取不同干密度的土样，用真空泵进行抽气饱和。对陶瓷板在密闭的提取器内利用空压机加压进行饱和。　　试验中利用空压机施加压力。随着压力增加，外流管开始排水。在外流管口处放置一量筒，若量筒内水面读数长期没有变化，可认为达到了平衡状态。平衡后，称量土样质量m，以测定其含水率变化。本试验中依次施加的吸力为20kPa、40kPa、60kPa、80kPa、120kPa、150kPa、180kPa、240kPa、300kPa、400kPa、500kPa。将每级吸力下的平衡质量记为mi，利