›› 2018, Vol. 39 ›› Issue (2): 651-656.doi: 10.16285/j.rsm.2016.0286

• 基础理论与实验研究 • 上一篇    下一篇

基于3个不等粒径颗粒接触模型的土-水特征曲线

刘星志,刘小文,陈 铭,谷明晗   

  1. 南昌大学 建筑工程学院,江西 南昌 330031
  • 收稿日期:2016-04-01 出版日期:2018-02-10 发布日期:2018-06-06
  • 通讯作者: 刘小文,男,1968年生,博士,教授,主要从事岩土工程性质、边坡稳定性分析及治理等教学与科研工作。E-mail:cnliuxiaowen@126.com E-mail:243668132@qq.com
  • 作者简介:刘星志,男,1993年生,硕士研究生,主要从事非饱和土试验、理论、数值分析方面的研究工作。
  • 基金资助:

    国家自然科学基金(No. 51268046,No. 51468041);江西省自然科学基金资助项目(No. 20151BAB203037,No. 20161BAB206126);江西省研究生创新专项资金项目(No. YC2015-S016)。

Soil-water characteristic curve based on particle contact model using three unequal particle sizes

LIU Xing-zhi, LIU Xiao-wen, CHEN Ming, GU Ming-han   

  1. School of Civil Engineering and Architecture, Nanchang University, Nanchang, Jiangxi 330031, China
  • Received:2016-04-01 Online:2018-02-10 Published:2018-06-06
  • Supported by:

    This work was supported by the National Natural Science Foundation of China (51268046, 51468041), the Natural Science Foundation of Jiangxi Province of China (20151BAB203037, 20161BAB206126) and the Innovative Special Funds for Jiangxi College Graduate(YC2015-S016).

摘要: 基于热力学原理及二维液桥计算模型,以3个不等径土颗粒为研究对象,推导出基质吸力与体积含水率之间的关系,得到微观模型下的土-水特征曲线。将3个不等粒径颗粒概化为限制粒径、中值粒径和有效粒径,研究了粒径大小、颗粒级配和土颗粒接触角的大小等因素对土-水特征曲线影响的规律。计算结果表明:体积含水率相同,颗粒粒径越大,相应的基质吸力越小;在同一基质吸力下,不均匀系数 越大即土颗粒越不均匀,其体积含水率就越低;接触角对土-水特征曲线的影响是明显的,即接触角越小土颗粒亲水性越好,同一基质吸力下的体积含水率也就越大,且曲线的进气值会随着接触角的减小而减小。

关键词: 土-水特征曲线, 粒径, 颗粒级配, 接触角

Abstract: Based on the principle of thermodynamics and the 2D computational model of liquid bridge, the relationship between matric suction and volumetric water content is derived with three unequal diameters of soil particles. The influences of particle size, gradation and the contact angle of soil particles on the soil-water characteristic curve are studied by simplifying soil particles as the constrained particle size, median particle size and effective particle size. The computational results show that the larger the size of the soil particles has the smaller corresponding matric suction under the same volumetric water content. Under the same matric suction, the volumetric water content of the soil particles is lower when the coefficient of non-uniformity ( ) is larger or the soil particle is more uneven. The smaller the contact angle is, the better the hydrophilic property of the soil particles is. The volumetric water content under the same matric suction is also greater when the contact angle is smaller. The air-enter value of the soil-water characteristic curve decreases with the decrease of the contact angle.

Key words: soil-water characteristic curve (SWCC), particle size, particle size distribution, contact angle

中图分类号: 

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