岩土力学 ›› 2020, Vol. 41 ›› Issue (2): 372-378.doi: 10.16285/j.rsm.2019.0372

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

路基煤矸石填料土-水特征曲线试验研究

陈仁朋1, 2，王朋飞1, 2，刘鹏1, 2，程威3，康馨1, 2，杨微1, 2   

  1. 1. 湖南大学 建筑安全与节能教育部重点实验室，湖南 长沙 410082；2. 湖南大学 土木工程学院，湖南 长沙 410082； 3. 浙江大学 岩土工程研究所，浙江 杭州 310058
  • 收稿日期:2019-02-18 修回日期:2019-05-16 出版日期:2020-02-11 发布日期:2020-02-07
  • 作者简介:陈仁朋，男，1972年生，博士，教授，主要从事土与结构相互作用、基础工程等方面的教学与研究工作。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金（No. 751201258，No. 51608188，No. 41807261）。

Experimental study on soil-water characteristic curves of subgrade coal gangue filler

CHEN Ren-peng1, 2, WANG Peng-fei1, 2, LIU Peng1, 2, CHENG Wei3, KANG Xin1, 2, YANG Wei1, 2   

  1. 1. Key Laboratory of Building Safety and Energy Efficiency of Ministry of Education, Hunan University, Changsha, Hunan 410082, China; 2. College of Civil Engineering, Hunan University, Changsha, Hunan 410082, China; 3. Institute of Geotechnical Engineering, Zhejiang University, Hangzhou, Zhejiang 310058, China
  • Received:2019-02-18 Revised:2019-05-16 Online:2020-02-11 Published:2020-02-07
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (751201258, 51608188, 41807261).

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摘要： 煤矸石作为煤层开采和洗选过程中产生的废弃料，常用于路基填筑。压实的路基煤矸石填料存在双孔隙群结构，其土-水特征曲线（SWCC）具有双台阶现象。而SWCC与土体非饱和渗透系数密切相关，对路基内部水分运移以及路基长期累积变形有重要影响。为了探究压实度、粉粒含量、最大颗粒粒径对双台阶SWCC的影响，对路基煤矸石填料进行了一系列压力板试验，并采用描述双台阶SWCC的Bi-V-G公式拟合实测SWCC，分析了模型参数变化规律。试验结果表明，粉粒含量为5%时，不同压实度试样SWCC均存在双台阶现象；粉粒含量为50%时，随着压实度增大，试样SWCC由双台阶形过渡为单台阶形，在0.90和0.95压实度之间存在一个界限值，双台阶现象消失；增大压实度、提高粉粒含量或减小最大颗粒粒径，均会使SWCC台阶高差减小。随着压实度增大或粉粒含量提高，模型参数 、 （与进气值有关的参数）和 、 （与排水程度有关的参数）值均逐渐减小，试样大、小孔隙部分均进气值增大，持水能力提高。

关键词: 土-水特征曲线, 煤矸石填料, 路基工程

Abstract: As a waste material generated during coal mining and washing, coal gangue is often used for filling roadbeds. The compacted coal gangue has a dual-porosity structure, which usually leads to bimodal soil-water characteristic curves (SWCC). SWCC is closely related to the permeability coefficient of unsaturated soils, which has an important influence on the water migration inside the roadbed and the long-term serviceability of the roadbed. In order to investigate the influence of compaction degree, silt content and maximum particle size on bimodal SWCCs, a series of pressure plate tests was conducted on compacted coal gangue samples. The experimental data was fitted by a bimodal SWCC function model, and the variation of fitted parameters was analyzed. The test results show that when the silt content is 5%, samples with different compaction degrees have bimodal SWCCs. When the silt content is 50%, the SWCCs of samples change from bimodal to unimodal with the increase of compaction degree, so it can be inferred that there exists a critical value of compactness between 0.90 and 0.95. Increasing compaction degree or silt content, or decreasing maximum particle size will reduce the difference of step height in SWCCs. With the increase of compaction degree or silt content, the values of model parameters , (parameters related to the air-entry value) and , (parameters related to drainage degree) decrease gradually, that is, the air-entry values and the water holding capacity of both macro-pore part and micro-pore part increase.

Key words: soil-water characteristic curve, coal gangue filler, roadbed engineering

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[1] 谌文武, 贾全全, 童艳梅. 莫高窟壁画地仗土-水特征曲线的测定与拟合[J]. 岩土力学, 2020, 41(5): 1483-1491.
[2] 蔡汉成, 孟进宝, 赵相卿, 崔凯, 李广瑞, . 基于热量收支平衡原理的多年冻土区 热棒路基设计计算方法[J]. 岩土力学, 2020, 41(11): 3769-3776.
[3] 陶高梁, 吴小康, 甘世朝, 肖衡林, 马 强, 罗晨晨, . 不同初始孔隙比下非饱和黏土渗透性 试验研究及模型预测[J]. 岩土力学, 2019, 40(5): 1761-1770.
[4] 郑国锋, 郭晓霞, 邵龙潭, . 基于状态曲面的非饱和土强度准则及其验证[J]. 岩土力学, 2019, 40(4): 1441-1448.
[5] 李明玉, 孙文静. 黏土掺入生物炭后的持水特性及其影响机制[J]. 岩土力学, 2019, 40(12): 4722-4730.
[6] 陶高梁，李 进，庄心善，肖衡林，崔惜琳，徐维生. 利用土中水分蒸发特性和微观孔隙分布规律确定SWCC残余含水率[J]. , 2018, 39(4): 1256-1262.
[7] 毕 骏，谌文武，戴鹏飞，林高潮, . 校正系数对不同形式的Van Genuchten方程各拟合参数的影响[J]. , 2018, 39(4): 1302-1310.
[8] 陶高梁，柏 亮，袁 波，甘世朝. 土-水特征曲线与核磁共振曲线的关系[J]. , 2018, 39(3): 943-948.
[9] 黎澄生，孔令伟，柏 巍，安 然，李甜果, . 土-水特征曲线滞后阻塞模型[J]. , 2018, 39(2): 598-604.
[10] 刘星志，刘小文，陈 铭，谷明晗. 基于3个不等粒径颗粒接触模型的土-水特征曲线[J]. , 2018, 39(2): 651-656.
[11] 方瑾瑾，冯以鑫，邵生俊,. 真三轴条件下原状Q3黄土的土-水特征[J]. , 2017, 38(9): 2597-2604.
[12] 毕 骏，谌文武, . 参数m的形式和最大基质吸力点对Van Genuchten方程各参数的影响[J]. , 2017, 38(12): 3604-3612.
[13] 牛玺荣，姚仰平，陈忠达,. 吕梁山压实花岗岩风化土的强度特性及本构模型[J]. , 2017, 38(10): 2833-2840.
[14] 黄启迪，赵成刚，蔡国庆,. 基于热力学并考虑体变及滞回效应的土-水特征曲线模型[J]. , 2016, 37(7): 1857-1867.
[15] 曹春山 ，吴树仁 ，潘 懋，梁昌玉,. 工程切坡诱发黄土滑坡成因机制研究[J]. , 2016, 37(4): 1049-1060.
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[1] 向天兵，冯夏庭，陈炳瑞，江 权，张传庆. 三向应力状态下单结构面岩石试样破坏机制与真三轴试验研究[J]. , 2009, 30(10): 2908 -2916 .
[2] 杨 光，孙 逊，于玉贞，张丙印. 不同应力路径下粗粒料力学特性试验研究[J]. , 2010, 31(4): 1118 -1122 .
[3] 胡秀宏，伍法权. 岩体结构面间距的双参数负指数分布研究[J]. , 2009, 30(8): 2353 -2358 .
[4] 范书立 ，陈健云 ，张俊清. 波浪荷载作用下斜向抗拔桩的承载特性分析[J]. , 2012, 33(1): 301 -306 .
[5] 胡 存，刘海笑，黄 维. 考虑循环载荷下饱和黏土软化的损伤边界面模型研究[J]. , 2012, 33(2): 459 -466 .
[6] 张乐文，张德永，李术才，邱道宏. 基于粗糙集理论的遗传-RBF神经网络在岩爆预测中的应用[J]. , 2012, 33(S1): 270 -276 .
[7] 杨 峰，阳军生. 一种二阶锥线性化方法在上限有限元中的应用研究[J]. , 2013, 34(2): 593 -599 .
[8] 朱 福、战高峰、佴 磊、. 天然软土地基路堤临界高度一种计算方法研究[J]. , 2013, 34(6): 1738 -1744 .
[9] 王 媛，李冬田. 长江中下游崩岸分布规律及窝崩的平面旋涡形成机制[J]. , 2008, 29(4): 919 -924 .
[10] 刘毓氚 ，刘祖德 . 输电线路倾斜铁塔原位加固纠偏关键技术研究[J]. , 2008, 29(1): 173 -176 .
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