非饱和土干化过程微观结构演化规律研究

doi:10.16285/j.rsm.2017.01.021

›› 2017, Vol. 38 ›› Issue (1): 165-173.doi: 10.16285/j.rsm.2017.01.021

非饱和土干化过程微观结构演化规律研究

黄启迪¹，蔡国庆¹，赵成刚^{1, 2}

1. 北京交通大学土木建筑工程学院，北京 100044；2. 桂林理工大学土木与建筑工程学院，广西桂林 541004

收稿日期:2016-03-31 出版日期:2017-01-11 发布日期:2018-06-05
通讯作者: 蔡国庆，男，1983年生，副教授，主要从事非饱和土基本特性及多场耦合理论的研究。E-mail: guoqingcai@bjtu.edu.cn E-mail:11115267@bjtu.edu.cn
作者简介:黄启迪，男，1984年生，博士研究生，主要从事非饱和土方面的研究工作。
基金资助:
国家重点基础研究发展计划（973）项目(No. 2015CB057800)；国家自然科学基金项目(No. 51678041, No. 51278047, No. 51608033)；北京市自然科学基金项目(No. 8162032)；广西岩土力学与工程重点实验室资助课题(No. 14-KF-05)。

Microstructure evolution of unsaturated soil during drying process

HUANG Qi-di¹, CAI Guo-qing¹, ZHAO Cheng-gang^{1, 2}

1. School of Civil Engineering and Architecture, Beijing Jiaotong University, Beijing 100044, China; 2. School of Civil Engineering, Guilin University of Technology, Guilin, Guangxi 541004, China

Received:2016-03-31 Online:2017-01-11 Published:2018-06-05
Supported by:
This work was supported by the National Basic Research Program of China (973 Program) (2015CB057800), the National Natural Science Foundation of China (51678041,51278047,51608033), Beijing Municipal Natural Science Fundamental (8162032), and Guangxi Key Laboratory of Geotechnics and Geotechnical Engineering (14-KF-05).

摘要/Abstract

摘要： 水-力耦合特性是非饱和土最基本的力学特性之一，含黏粒土体的孔隙结构对含水率变化非常敏感，相应的孔隙分布曲线也会随之变化。基于已有的试验研究成果，揭示了水力路径下土体微观结构的演化规律，建立了孔隙比与孔隙分布曲线之间的关系，由此提出了一个能模拟干化过程中孔隙分布曲线变化的理论模型。所建立模型中，吸力增加后的孔隙分布曲线可由初始曲线通过平移、缩放以及分散三步得到；其中孔隙分布的平移量和缩放量与孔隙比线性相关，而分散程度与孔隙比满足指数衰减关系。模型预测结果表明，所建立的模型不仅能预测集聚体间和集聚体内孔隙分布的变化，而且能较好地反映中间态孔隙分布曲线的变化。

关键词: 孔隙分布曲线, 干化过程, 微观结构, 压汞试验, 非饱和土

Abstract: The hydro-mechanical coupling is the basic characteristics to the unsaturated soil, especially to the one which consists of clay particles. Pore structure of clay is sensitive to the water content; and the pore size distribution (PSD) changes at every moment during drying process. The evolution laws of microstructure under the hydraulic path are first summarized based on experimental results. Subsequently, a novel model is developed by relating the pore-size distribution to the void ratio. According to the model, the PSD can be transformed from the initial PSD through three steps: translation, scaling and dispersion. The quantity of displacement and scaling are linear with void ratio; and the dispersion is exponential attenuation with void ratio. Finally, the model predictions are compared with experimental measurements in the literature, showing that the new model is capable of describing the microstructure evolution of unsaturated soil during drying process.

Key words: pore size distribution, drying process, microstructure, mercury intrusion, unsaturated soil

中图分类号:

TU 411

黄启迪，蔡国庆，赵成刚, . 非饱和土干化过程微观结构演化规律研究[J]. , 2017, 38(1): 165-173.

HUANG Qi-di, CAI Guo-qing, ZHAO Cheng-gang, . Microstructure evolution of unsaturated soil during drying process[J]. , 2017, 38(1): 165-173.

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