非饱和黄土结合水的吸力研究

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1、分类号:P64210710-2015226071专业硕士学位论文非饱和黄土结合水的吸力研究张中华导师姓名职称李萍副教授申请学位级别工学硕士专业学位类别地质工程及领域名称论文提交日期2018年4月16日论文答辩日期2018年5月27日学位授予单位长安大学Researchonsuctionofunsaturatedloess-bondedwaterADissertationSubmittedfortheDegreeofMasterCandidate：ZhangZhonghuaSupervisor：AssociateProf.LiPingChang’anUniversity

2、,Xi’an,China摘要非饱和黄土的工程特性主要受土中吸力变化的影响，其对应黄土中含水率的变化。目前对于非饱和黄土中水的赋存状态，尤其是结合水的含量以及其状态的研究尚还欠缺。本文对甘肃正宁和陕西泾阳黄土进行了吸附结合水的测试，对黄土中结合水量以及界限进行了确定；基于Halsey方程估算黄土结合水膜厚度；根据黄土中水的赋存状态对吸力进行了分类，结合Kelvin方程得到结合水的土水特征曲线。首先利用等温吸附法测定了正宁、泾阳黄土的结合水，结果表明黄土吸附结合水的含水率集中在4%-9%范围，正宁黄土的强结合水与弱结合水的界限湿度为RH=0.90，泾阳黄土的强结合水与弱结

3、合水的界限湿度RH=0.59，造成二者差异的主要原因是黄土中粘土矿物含量以及粒径级配的差异；从泾阳原状黄土和散土样的等温吸附结果来看，黄土的结构性对吸附结合水含水率的影响不大，但对黄土吸附过程有一定的影响。在等温吸附试验的基础上，利用Halsey经验方程对等温吸附曲线拟合，并得到方程中参数C、s的值。结果发现s=2，不同黄土具有相同的s值，参数C随土性变化大，与土中胶粒的含量或其比表面积相关，通过拟合得到了其相关方程。根据黄土中水的赋存状态将土中吸力分为结合水的吸附作用和毛细水的毛细作用；并结合Kelvin方程得到黄土结合水的土水特征曲线SWCC，根据结合水的土水特征

4、曲线得到黄土的残余含水率即为强结合水的含水率。关键词：黄土，结合水，水膜厚度，Halsey方程，残余含水率IAbstractTheengineeringcharacteristicsofunsaturatedloessaremainlyaffectedbythechangeofsuctioninsoil,whichcorrespondstothechangeofwatercontentinloess.Atpresent,thereisstillalackofresearchontheoccurrenceofwaterinunsaturatedloess,especia

5、llythecontentofwateranditsstate.Inthispaper,theadsorbedboundwatertestofloessfromZhengninginGansuprovinceandJingyanginShaanxiProvinceiscarriedout,theboundwatercontentandlimitaredetermined.ThethicknessoftheboundwaterfilmofloessisestimatedbasedontheHalseyequation,thesuctionisclassifiedacco

6、rdingtotheoccurrencestateofthewaterintheloess,andthesoil-watercharacteristiccurveofthewaterisobtainedwiththeKelvinequation.Firstly,theboundwatercontentofZhengningandJingyangloessisdeterminedbyisothermaladsorption,whichshowsthatthewatercontentoftheadsorbedboundwaterofZhengningloessisconc

7、entratedinthe4%-9%range,theboundaryhumidityofthestrongboundwaterandtheweakboundwaterisRH=0.90,theboundaryhumidityofJingyangloessisRH=0.59.Thedifferencebetweenthetwoismainlycausedbythedifferenceinclaymineralcontentandparticlesizegradation.Thestructureofloesshaslittleinfluenceont