粘土颗粒等效孔径的算法研究

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1、西安理工大学学报ＪｏｕｒｎａｌｏｆＸｉ’ａｎＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（２０１６）Ｖｏｌ．３２Ｎｏ．１９１犇犗犐：１０．１９３２２／ｊ．ｃｎｋｉ．ｉｓｓｎ．１００６４７１０．２０１６．０１．０１６粘土颗粒等效孔径的算法研究耿大新１，王迎迎１，李宇晗２（１．华东交通大学土木建筑学院岩土工程研究所，江西南昌３３００１３；２．南京水利科学研究院岩土工程研究所，江苏南京２１００２９）摘要：非饱和土中随机复杂的孔隙特征，对土体的工程性质产生重要的影响。为研究土体微观特性，以不同黏粒含量

2、的江西重塑红粘土为研究对象，进行土水特征实验和土样一维毛细上升实验。研究得到土样孔隙分布情况，提出粘土颗粒等效孔径的算法公式，给出增量步取值方式并详细介绍了算法过程；验证了等效孔径公式的合理性，实现了微观结构的定量化；同时为最大毛细上升高度的计算提供了一种有效的方法。关键词：非饱和土；等效孔径；毛细上升中图分类号：ＴＵ４文献标志码：Ａ文章编号：１００６４７１０（２０１６）０１００９１０５犚犲狊犲犪狉犮犺狅狀狋犺犲犪犾犵狅狉犻狋犺犿狅犳犲狇狌犻狏犪犾犲狀狋犪狆犲狉狋狌狉犲狅犳犮犾犪狔狆犪狉

3、狋犻犮犾犲狊１，ＷＡＮＧＹｉｎｇｙｉｎｇ１，ＬＩＹｕｈａｎ２ＧＥＮＧＤａｘｉｎ（１．ＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅｆｒｏｍＳｃｈｏｏｌｏｆＣｉｖｉｌＥｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇａｎｄＡｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅ，ＥａｓｔＣｈｉｎａＪｉａｏｔｏｎｇＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｎａｎｃｈａｎｇ３３００１３，Ｃｈｉｎａ；２．ＧｅｏｔｅｃｈｎｉｃａｌＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，ＮａｎｊｉｎｇＨｙｄｒａｕｌｉｃＲｅｓｅａｒｃｈＩｎｓｔｉｔｕｔｅ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１００２９，Ｃｈｉｎａ）

4、犃犫狊狋狉犪犮狋：Ｔｈｅｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｒａｎｄｏｍｉｃｉｔｙａｎｄｃｏｍｐｌｅｘｉｔｙａｂｏｕｔｐｏｒｅｓｈａｖｅａｓｉｇｎｉｆｉｃａｎｔｉｎｆｌｕｅｎｃｅｏｎｔｈｅｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇｐｒｏｐｅｒｔｉｅｓｏｆｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄｓｏｉｌ．Ｉｎｏｒｄｅｒｔｏａｎａｌｙｚｅｓｏｉｌｆｒｏｍｍｉｃｒｏｃｏｓｍ，ｒｅｍｏｌｄｅｄｒｅｄｃｌａｙｉｎＪｉａｎｇｘｉＰｒｏｖｉｎｃｅｗｉｔｈｄｉｆｆｅｒｅｎｔｃｌａｙｃｏｎｔｅｎｔｓａｒｅｔａｋｅｎａｓｒｅｓｅａｒｃｈｏｂｊｅｃｔｓ．

5、Ｔｈｅｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｎｓｏｉｌｗａｔｅｒｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃａｎｄｅｘｐｅｒｉｍｅｎｔｏｎｏｎｅｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌｃａｐｉｌｌａｒｙａｒｅｃｏｎｄｕｃｔｅｄ．Ｔｈｅｄｉｓｔｒｉｂｕｔｉｏｎｏｆｐｏｒｅｓｉｓｏｂｔａｉｎｅｄ，ａｎｄｔｈｅａｌｇｏｒｉｔｈｍｏｆｅｑｕｉｖａｌｅｎｔａｐｅｒｔｕｒｅｏｆｃｌａｙｐａｒｔｉｃｌｅｓｉｓｇｉｖｅｎ．Ｍｏｒｅｏｖｅｒ，ｔｈｅｍｅｔｈｏｄｏｆｉｎｃｒｅｍｅｎｔａｌｓｔｅｐａｎｄｄｅｔａｉｌｅｄａｌｇｏｒｉｔｈｍｐｒｏｇｒｅｓｓａｒｅｐ

6、ｒｏｖｉｄｅｄ．Ｔｈｅｒａｔｉｏｎａｌｉｔｙｏｆｔｈｅｆｏｒｍｕｌａｉｓｃｏｎｆｉｒｍｅｄ，ａｒｅａｌｉｚａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｑｕａｎｔｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆｍｉｃｒｏｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．Ｍｅａｎｗｈｉｌｅａｎｅｆｆｅｃｔｉｖｅｍｅｔｈｏｄｉｓｐｒｏｖｉｄｅｄｆｏｒｔｈｅｃａｌｃｕｌａｔｉｏｎｏｆｔｈｅｍａｘｉｍｕｍｈｅｉｇｈｔｏｆｃａｐｉｌｌａｒｙｒｉｓｅ．犓犲狔狑狅狉犱狊：ｕｎｓａｔｕｒａｔｅｄｓｏｉｌ；ｔｈｅｅｑｕｉｖａｌｅｎｔａｐｅｒｔｕｒｅ；ｃａｐｉｌｌａｒｙｒｉｓｅ［８］针对非饱和

7、土的土体结构，其粒径方面的研究陶高梁等采用三种不同的试验方法，通过压缩变较多，但土颗粒间的孔隙大小、形状及分布亦是土体形影响下土体结构内部孔隙孔径分布规律，研究土［１３］水特征曲线的变化规律，指出在不同的压缩变形条结构组成的重要因素，对土体的毛细作用等工程行为有着重要的影响。Ａｒｙａ等［４］建立经验模型，将件下，土体累积孔隙体积及土水特征曲线变化规律［９］粒度分布转化为孔径分布进行分析，通过土体的颗相近，整体上呈“扫帚型”分布形式。孙德安等运用三种方法研究原状土和重塑土的土水特征和孔粒级

8、配、容重等参数预测其水分特征。Ｇｒｉｆｆｉｔｈｓ［５］隙分布，指出两种土的孔隙结构依次为单峰和双峰，等对不同种类的粘土进行分析，研究其固结过程［６］且在不同干密度条件下，压实样内部粒间孔隙分布中的孔隙尺寸分布情况。张先伟等通过室内压缩［１０］几乎相同。宋盛渊等通过压泵试验并结合分形试验，研究结构性粘土的孔隙变化规律，以深入了解理论划分吹填土的孔径分布区间，研究在不同的地［７］土的变形机制。梁建伟等经试验指出，对于极细基处理方式下，吹填土的孔隙分布特征。粘土，孔隙微尺度效应是影响渗流特性的重要因素