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).

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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

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