岩土力学 ›› 2022, Vol. 43 ›› Issue (6): 1441-1452.doi: 10.16285/j.rsm.2021.2104

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

考虑初始孔隙比影响的单/双峰土−水特征曲线 模型研究

高游1，李泽1，孙德安2，于海浩3，陈波4   

  1. 1. 宁波大学 土木与环境工程学院，浙江 宁波 315211；2. 上海大学 土木工程系，上海 200444； 3. 桂林理工大学 广西岩土力学与工程重点实验室，广西 桂林 541004；4. 衢州学院 建筑工程学院，浙江 衢州 324000
  • 收稿日期:2021-12-13 修回日期:2022-03-24 出版日期:2022-06-21 发布日期:2022-06-29
  • 通讯作者: 于海浩，男，1988年生，博士，副教授，主要从事特殊土的工程特性方面的研究。E-mail: 2018094@glut.edu.cn E-mail:gaoyou@nbu.edu.cn
  • 作者简介:高游，男，1989年生，博士，副教授，主要从事非饱和土力学方面的研究。
  • 基金资助:
    国家自然科学基金（No.41902279）；浙江省省属高校基本科研业务费专项资金项目（No.SJLY2022007）；浙江省自然科学基金（No.LZY21D020001）

Unimodal and bimodal soil-water characteristic curves model considering the effect of initial void ratio

GAO You1, LI Ze1, SUN De-an2, YU Hai-hao3, CHEN Bo4   

  1. 1. School of Civil and Environmental Engineering, Ningbo University, Ningbo, Zhejiang 315211, China; 2. Department of Civil Engineering, Shanghai University, Shanghai 200444, China; 3. Guangxi Key Laboratory of Geomechanics and Geotechnical Engineering, Guilin University of Technology, Guilin, Guangxi 541004, China; 4. College of Civil Engineering Architecture, Quzhou University, Quzhou, Zhejiang 324000, China
  • Received:2021-12-13 Revised:2022-03-24 Online:2022-06-21 Published:2022-06-29
  • Supported by:
    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (41902279), the Fundamental Research Funds for the Provincial Universities of Zhejiang (SJLY2022007) and the Natural Science Foundation of Zhejiang Province (LZY21D020001).

PDF (Chinese)

265

摘要： 土样内部的孔隙结构可以分为单峰、双峰甚至多峰孔径分布。双峰孔隙结构土体的土−水特征曲线（SWCC）通常为双峰形态。现有的双峰SWCC模型大部分为单峰SWCC模型经过分段或叠加的方式所得，两段SWCC交点处的相关参数往往难以准确确定，而且很少有模型考虑孔隙比对双峰土水特性的影响。首先，详细分析和论述了广吸力范围内不同初始孔隙比土试样单/双峰SWCC的特点。其次，基于上述土水特性的分析，以及吸附水和毛细水两种不同的作用机制，结合开尔文方程推导出指数函数形式的吸附项方程，毛细项方程则以修正的Fredlund和Xing SWCC模型为基础。最后，提出一个考虑初始孔隙比影响的单/双峰SWCC模型，并利用不同类型土单/双峰SWCC的实测数据验证了模型的有效性。

关键词: 非饱和土, 土?水特征曲线（SWCC）, 单/双峰, 初始孔隙比

Abstract: The pore size structure of soil specimen can be divided into unimodal, bimodal and even multimodal pore size distribution. The soil specimens with bimodal pore size structure usually show bimodal soil-water characteristic curve (SWCC). Many existing bimodal SWCC models are obtained through the method of segmented or superimposed based on the unimodal SWCC model. It is often difficult to accurately determine the relevant parameters at the intersection of two SWCCs, and the influence of void ratio on water characteristics of bimodal soil is seldom considered. In this paper, the characteristic of unimodal SWCCs and bimodal SWCCs with different initial void ratios in a wide suction range are analyzed and discussed in detail. Secondly, based on the above analysis of soil water characteristics and the two different mechanisms of adsorbed water and capillary water, the adsorption term equation is derived in the form of exponential function with the combination of Kelvin equation, and the capillary term equation is based on the modified Fredlund and Xing SWCC model. Finally, a bimodal SWCC model considering the effect of initial void ratio is proposed, and the proposed model is applicable to various soil types ranging from sands to silt and clayey soils.

Key words: unsaturated soil, soil-water characteristic curve, unimodality and bimodality, initial void ratio

中图分类号: 

  • TU411
[1] 柳鸿博, 戴国亮, 周凤玺, 龚志宇, 陈智伟, . 黏弹性非饱和土中劲性复合桩纵向动力响应分析[J]. 岩土力学, 2024, 45(5): 1365-1377.
[2] 彭俊国, 黄宇豪. 非饱和边坡中锚托板锚固尺寸的新算法[J]. 岩土力学, 2024, 45(4): 1003-1013.
[3] 张思奇, 裴华富, 谭道远, 朱鸿鹄, . 单、双孔隙结构非饱和黏土孔隙分布变化规律试验研究[J]. 岩土力学, 2024, 45(2): 353-363.
[4] 邵帅, 邵生俊, 高梦洁, 刘小康, 王立新, 严广艺, . 水-力耦合非饱和黄土的弹塑性模型适用性研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(S1): 436-442.
[5] 周凤玺, 姚桃岐, 柳鸿博, . 非饱和土中Rayleigh波传播的能量特性研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(S1): 612-622.
[6] 张常光, 关港辉, 李海祥, 范家燊, 石晶, . 水位变化下含裂缝非饱和土挡墙的地震主动土压力研究[J]. 岩土力学, 2023, 44(6): 1575-1584.
[7] 赵煜鑫, 李旭, 林森, 王逍萌, . 广吸力范围内一种改进的非饱和土抗剪强度模型[J]. 岩土力学, 2023, 44(4): 990-1000.
[8] 牛庚, 朱晓凤, 李俊星, 吕梦缘, 安荔琪, 陈子晗, . 宽广吸力范围非饱和土剪切强度试验研究及其预测[J]. 岩土力学, 2023, 44(12): 3349-3359.
[9] 赵煜鑫, 李 旭, 赵红芬, 刘 艳. 宽饱和度范围非饱和土抗剪强度指标的演化模型[J]. 岩土力学, 2023, 44(10): 2809-2820.
[10] 舒进辉, 马强, 常立君, . 非饱和土地基中复合多层波阻板对S波的隔离效应[J]. 岩土力学, 2023, 44(1): 217-231.
[11] 陈勇, 苏剑, 曹玲, 王力, 王世梅, . 基于数据挖掘的土−水特征曲线演化规律研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S2): 23-34.
[12] 秦爱芳, 孟红苹, 江良华. 电渗−堆载作用下非饱和土轴对称固结特性分析[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 97-106.
[13] 曾立峰, 邵龙潭, 郭晓霞, . 土中有效应力概念的起源与发展[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 127-144.
[14] 汪磊, 张立婷, 沈思东, 徐永福, 夏小和. 分段循环荷载作用下非饱和土轴对称固结特性研究[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 203-212.
[15] 翟张辉, 张亚国, 李同录, 肖书雄, . 考虑边界效应的非饱和土圆柱孔扩张问题解析[J]. 岩土力学, 2022, 43(S1): 301-311.
Viewed
Full text


Abstract

Cited
  Shared   
  Discussed   
[1] 李 奎，高 波. 地铁隧道下穿小河和桥梁的施工方案研究[J]. , 2010, 31(5): 1509 -1516 .
[2] 杨 冰，杨 军，常 在，甘厚义，宋二祥. 土石混合体压缩性的三维颗粒力学研究[J]. , 2010, 31(5): 1645 -1650 .
[3] 肖世国，鲜 飞，王唤龙. 一种微型桩组合抗滑结构内力分析方法[J]. , 2010, 31(8): 2553 -2559 .
[4] 叶海林，郑颖人，黄润秋，杜修力，李安洪，许江波. 强度折减动力分析法在滑坡抗滑桩抗震设计中的应用研究[J]. , 2010, 31(S1): 317 -323 .
[5] 张志沛，彭 惠，饶 晓. 软土地基注浆扩散过程数值模拟研究[J]. , 2011, 32(S1): 652 -0655 .
[6] 吴礼舟 ，张利民 ，黄润秋. 成层非饱和土渗流的耦合解析解[J]. , 2011, 32(8): 2391 -2396 .
[7] 刘 润 ，王秀妍 ，刘月辉 ，王武刚. 点支撑缺陷下海底埋管热屈曲分析[J]. , 2011, 32(S2): 64 -69 .
[8] 梁耀哲. 刚性桩复合地基的主动土压力分析[J]. , 2012, 33(S1): 25 -29 .
[9] 韩建新 ，李术才 ，李树忱 ，杨为民 ，汪 雷 . 基于强度参数演化行为的岩石峰后应力-应变关系研究[J]. , 2013, 34(2): 342 -346 .
[10] 黄 达 ，岑夺丰 ，黄润秋 . 单裂隙砂岩单轴压缩的中等应变率效应颗粒流模拟[J]. , 2013, 34(2): 535 -545 .
版权所有 © 《岩土力学》编辑部
地址：湖北武汉武昌小洪山中国科学院武汉岩土力学研究所(430071)　邮编：200042　电话：027-87198484, 87199252, 87199253, 87198752　E-mail: ytlx@whrsm.ac.cn
本系统由北京玛格泰克科技发展有限公司设计开发