干湿循环作用下非饱和土的持水特性研究

干湿循环对非饱和膨胀土抗剪强度影响的试验研究徐丹;唐朝生;冷挺;李运生;张岩;王侃;施斌【期刊名称】《地学前缘》【年(卷),期】2018(25)1【摘要】膨胀土是一种气候敏感性土体,研究在干湿循环过程中膨胀土剪切强度的变化,对了解在自然界周期性蒸发和降雨作用下原位膨胀土体工程性质的变化以及由此导致的地质灾害发生过程具有重要意义.文中以重塑非饱和膨胀土为研究对象,模拟了3次干湿循环过程,对每次干燥路径中的试样进行了直剪试验,重点分析含水率、正压力及干湿循环次数对膨胀土剪切强度的影响,得到如下主要结果:(1)在干燥过程中,随着含水率的减小,试样的刚度、脆性、抗剪强度值(峰值剪切应力)、抗剪强度指标(黏聚力、内摩擦角)及抗剪强度损失(峰值强度与残余强度之差)均呈增加趋势;(2)正压力越高,试样的剪切强度和残余强度越大,而破坏后的峰值强度损失越小,破坏韧性增加;(3)在3次干燥过程中,试样的剪切强度及黏聚力呈先增加后减小的趋势,在第二次干燥过程中达到峰值,但内摩擦角受干湿循环的影响无明显规律;(4)试样经历多次干湿循环后,其剪切特性越来越类似于超固结土,脆性显著增加;(5)干燥过程和干湿循环对试样残余剪切强度的影响都不明显,残余剪切强度基本都在100 kPa 附近变化;(6)非饱和膨胀土在干湿循环及干燥过程中剪切强度的变化除了与吸力有关外,还与其微观结构调整和裂隙发育状态密切相关,需要综合非饱和土力学和土质学理论对试验现象进行分析.%Expansive soil is highly sensitive to climate change.Understanding the response of engineering properties of expansive soil under wetting drying cycles is therefore significant for revealing the disaster mechanism as natural expansive soil is subjected toperiodic evaporation and infiltration.In this investigation,a series of shear tests were conducted on unsaturated remolded expansive soil which was subjected to three wetting-drying cycles.The influence of drying process,normal stress and wetting-drying cycles on shear strength behavior were analyzed and discussed.The results show that (1) during drying,specimen stiffness,shear strength,shear strength parameters (cohesion and internal friction angle),failure brittleness and peak strength loss increase with decreasing water content,while the shear displacement decreases accordingly;(2) higher normal stress gives rise to higher shear strength as well as residual shear strength,but lower peak strength loses,and fracture toughness of the specimen increases generally with increasing normal stress applied during shearing;(3) the shear strength behavior of unsaturated expansive soil is significantly influenced by wetting-drying cycles,during which both shear strength and cohesion increase first and then decrease,and reach their peak values at the second drying path;however,the internal friction angle is slightly influenced by wetting-drying cycles;(4) after the specimens were subjected to multiple wetting-drying cycles,the shear characteristics are similar to that of over consolidated soil,and the specimen presents more brittleness at failure;(5) the residual shear strength seems to be independent of drying process and wetting-drying cycles as the obtained values are generally kept around 100 kPa;and (6) shear strength of unsaturated expansive oil during wetting-drying cycles is significantly conditioned by suction,microstructurcand cracking development;it is necessary to combine unsaturated soil mechanics and soil science to make an accurate evaluation.【总页数】11页(P286-296)【作者】徐丹;唐朝生;冷挺;李运生;张岩;王侃;施斌【作者单位】南京大学地球科学与工程学院,江苏南京210023;南京大学地球科学与工程学院,江苏南京210023;南京大学地球科学与工程学院,江苏南京210023;南京大学地球科学与工程学院,江苏南京210023;南京大学地球科学与工程学院,江苏南京210023;南京大学地球科学与工程学院,江苏南京210023;南京大学地球科学与工程学院,江苏南京210023【正文语种】中文【中图分类】TU411;X141【相关文献】1.干湿循环对玄武岩纤维加筋膨胀土抗剪强度的影响 [J], 彭轶群;薛俊伟2.干湿循环作用下膨胀土裂隙演化规律及其对抗剪强度影响 [J], 韦秉旭;黄震;高兵;朱海3.干湿循环含低应力条件下百色膨胀土抗剪强度试验研究 [J], 林京松;黄岩峰;杨和平;肖杰4.干湿循环效应对纤维膨胀土抗剪强度室内试验研究 [J], 陈翔;张福海;张晓阳;贺祖浩5.干湿循环对石灰改良膨胀土路基抗剪强度参数的影响 [J], 郭莉英因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。

兰州交通大学工程硕士学位论文摘要干湿循环会使黄土边坡浅层土体内的水气状态处于动态变化中，水气的变化会引起土中吸力的改变，进而影响土的力学特性与渗透特性，甚至危及边坡稳定。

本论文为研究干湿循环条件下非饱和黄土渗透特性演化机理与边坡稳定性分析方法，通过土-水特征曲线试验并且对试验得到的数据进行分析，研究非饱和黄土经过多次湿循环条件下土体的水气运移规律，引入与干湿循环次数有关的函数，建立干湿循环水气运移条件下非饱和黄土土-水特征曲线预测渗透系数的模型，并得到渗透系数随基质吸力或者含水量之间的变化关系；基于极限平衡分析方法，建立降雨-蒸发循环条件下的模型，对边坡的渗流特性以及稳定性进行研究，研究成果能够为黄土地区边坡工程设计提供一定的理论依据。

为了研究以上问题，本文主要做了以下几方面工作：(1) 干湿循环条件下非饱和黄土土-水特征曲线试验：以原状黄土及不同初始干密度的重塑黄土为研究对象，对试样分别进行0次、1次、2次及5次的干湿循环，采用GCTS SWC-150 Fredlund 土-水特征曲线仪，对不同干湿循环次数的试样进行了土-水特征曲线试验，得到各个试样在不同基质吸力时相对应的体积含水量，绘制出了不同试样的土-水特征曲线。

可以发现：原状土试样与重塑土试样在脱湿、吸湿过程均有两条不同的土-水特征曲线，产生了滞回效应，并且随着干湿循环次数的增加滞回圈逐渐减小并趋于稳定；初始干密度的大小对土-水特征曲线的影响很大，同样的基质吸力条件下，非饱和土试样的初始干密度越大，那么其体积含水量就越小，从而对土-水特征曲线产生影响。

(2) 建立考虑干湿循环效应的土-水特征曲线预测模型：针对得到的不同干湿循环次数条件下的非饱和黄土的SWCC曲线，基于Gardner、Brooks and Corey、Van Genuchten 和Fredlund and Xing 模型的思想，通过对比三种模型，最终选取拟合精度最高的Gardner 模型作为本次试验的分析模型。

安徽建筑检测试验与测量技术作者简介：卞明智（1983-），男，四川自贡人，毕业于重庆交通大学结构工程专业，研究生，硕士，高级工程师。

专业方向：道路工程。

摘要：自然界和工程中大多为非饱和土，非饱和土是气态、液态、固态三相互相影响、互相耦合的混合体，特别是气相与液相交接面处的气-液二相水膜具有表面张力，宏观上表现为毛细作用，在微观力学分析中具有不可忽略的作用。

文章采用非饱和土三轴仪在降水渗流-蒸发固结循环下进行多次压缩试验，研究了反复干湿循环对非饱和土力学性质的影响。

试验成果表明：①干湿循环使非饱和土的SWCC 值产生不可逆转的变化，在蒸发固结的脱湿路径中，单位体积含水率相同的条件下，由于RDW1土样内部钙质、矿物质及盐分等溶解、流失导致化学场变化而引起主体结构发生了某些变化，土壤内的孔隙度增加，因此RDW1较型RC1受到更显著的影响，力学参数指标明显下降；②基质吸力在0kPa-1kPa 时，孔隙比变化平缓；随着基质吸力的进一步加大且超过一定阈值，试样达到屈服点，以致土体内部结构疲劳，非饱和土样的固结收缩特性发生了不可逆转的变化，在土样到达屈服极限之前各项收缩指数增加，随着基质吸力增加孔隙比均不再变化，孔隙收缩的尺寸效应不甚明显；③经过多次降水渗流-蒸发固结循环后，剪切破坏产生明显剪切滑裂面，土体力学性质降低，抗剪强度参数降低，其中剪应力减少约5%，内摩擦角下降10%。

关键词：干湿循环；力学性质；非饱和土；机理分析中图分类号：TU43文献标志码：B文章编号：1007-7359（2019）09-0243-02DOI ：10.16330/ki.1007-7359.2019.09.0961概述非饱和土边坡，是典型的三相土壤结构，比常规的饱和土体相比多了一个气相，但研究土体结构时并不是单纯的加入一个气相，而是气态、液态、固态三项互相影响、互相耦合的状态。

特别是气相与液相交接面处的气-液二相水膜具有表面张力，生活中宏观称为毛细作用。

非饱和土土水特性试验研究陈贤挺;闫纲丽【摘要】The paper undertakes the triaxial test on the unsaturated soil in Luoyang area with improved unsaturated soil triaxial apparatus,and undertakes the analysis and research on the influence of the soil and water characteristic and specimen reconstruction on matric suction,proves by the research that the matric suction of the trial didn＇t have the linear reduction along with the increasing confining pressure,the matric suction has the continuous reduction along with the increasing saturation,and the relationship between the saturation and the matric suction is continuous.%在改进的非饱和土三轴仪上对洛阳地区非饱和土开展了三轴试验,并依此对非饱和土土水特性、试样重塑对基质吸力的影响进行了分析研究。

研究表明：试件的基质吸力随围压的增大而非线性减小,基质吸力随饱和度的增大而连续减小,饱和度与基质吸力的关系是连续的。

【期刊名称】《山西建筑》【年(卷),期】2012(038)024【总页数】2页(P81-82)【关键词】非饱和土;三轴试验;基质吸力;饱和度;土水特征曲线【作者】陈贤挺;闫纲丽【作者单位】广西电力工业勘察设计研究院地质部,广西南宁530023;黄河水利职业技术学院土木系,河南开封475004【正文语种】中文【中图分类】TU4411 概述存在于非饱和土中的吸力是其区别于饱和土的根本特征，基质吸力对非饱和土的力学特性有着重要的影响，它随着含水率、饱和度的变化而变化。

合肥非饱和膨胀土干湿循环强度特性试验研究的开题报告研究背景：非饱和膨胀土是一种特殊的土壤类型，在自然环境及工程中广泛存在。

非饱和状态下，土壤的物理、机械性质均不同于饱和状态下，因此对于非饱和膨胀土的强度特性研究具有重要意义。

干湿循环是非饱和膨胀土在自然环境中常常面临的状态，而且工程中也经常遇到类似的情况，因此研究干湿循环对非饱和膨胀土强度特性的影响，对工程实践具有重要意义。

研究内容：本次研究旨在探究干湿循环对非饱和膨胀土的强度特性产生的影响，主要内容包括以下几个方面：1.对非饱和膨胀土的基本物理性质进行测试分析，获取土壤的物理参数。

2.采用室内湿度控制设备进行干湿循环试验，研究干湿循环对非饱和膨胀土的强度特性的影响。

3.通过试验数据分析，总结出非饱和膨胀土的干湿循环强度特性变化规律，以及其对工程实践的影响。

研究方法：本研究将采用实验室试验的方法，对非饱和膨胀土在不同干湿循环条件下的强度特性进行测试分析，具体步骤如下：1.采集代表性的非饱和膨胀土样品进行试验前的处理，包括土样的筛选、处理等工作。

2.对土样的基本物理特性进行测量，包括土样的容重、质量含水率、干密度等物理参数的测量。

3.采用室内湿度控制设备进行干湿循环试验，控制试验室内的温度和湿度条件，模拟不同的自然环境条件下的干湿循环情况，并记录土样在不同湿度和干湿循环条件下的强度参数数据。

4.通过试验数据分析，总结出非饱和膨胀土的干湿循环强度特性变化规律，以及其对工程实践的影响。

预期成果：通过本次研究，预期可以获得以下几个方面的成果：1.得出非饱和膨胀土在干湿循环条件下的强度特性变化规律。

2.揭示干湿循环对非饱和膨胀土强度特性产生的影响机理。

3.探究非饱和膨胀土在干湿循环情况下的工程应用前景。

4.为非饱和膨胀土的工程应用提供一定的技术支持和指导。

研究意义：通过对干湿循环对非饱和膨胀土强度特性的研究，可以更加全面地了解土壤在自然环境中的变化规律和工程实践中所可能遇到的问题。

干湿循环作用下压实黏土的力学特性试验研究【摘要】在大学生创新创业项目（X202210519034）资助下，针对干湿循环作用下压实黏土衬垫开裂失效等问题，开展了不同干密度、含水率及干湿循环次数等因素影响下压实黏土（CCL）固结和直剪特性室内试验。

研究结果表明：干湿循环作用下，对不同含水率的试样的力学特性宏观表现为随干湿循环次数的增加，压缩系数增大，土的压缩性越高，抗压性能越弱。

土样的内摩擦角和内黏聚力呈减小趋势，抗剪强度显著降低。

【关键词】压实黏土衬垫；干湿循环；压缩系数；抗剪强度；室内试验1 引言压实黏土衬垫（CCL）是填埋场封场覆盖系统的主要材料，其具有施工简单、建造和后期维护费用低等优点。

CCL作为填埋场表层材料，其力学性质受季节性干湿循环作用影响显著，易发生开裂产生裂隙，使其内部结构完整性逐渐丧失，其力学特性发生不可逆转的变化，严重时将会导致封场覆盖系统发生整体破坏失稳等工程问题，从而影响垃圾填埋场的安全运营。

因此，开展干湿循环作用下压实黏土衬垫的力学特性研究具有重要意义。

本文根据《土工试验方法标准》规定的实验流程，采用固结仪、直剪仪开展了不同干湿循环作用次数、不同含水率下CCL的力学性质实验，初步探讨了干湿循环作用对其力学特性的影响规律。

2 试验材料与方法2.1试样制备根据《土工试验方法标准》的规定，将所取土样烘干粉碎分别制作含水率为25%、30%、35%的三组土样，且其干密度分别为1.53、1.431、1.354g/cm³，孔隙比分别为0.765、0.887、0.994，比重2.70。

2.2 试验方案和方法本次试验对其三种不同含水率的土样分别开展了0、1、3、5次干湿循环次数下CCL试样的固结实验和直剪实验，采用鼓风式烘干箱干燥与人工浸水饱和相结合的实验方法实现室内模拟干湿循环气候环境。

干燥过程采用鼓风烘干箱模拟，将鼓风烘干箱的温度设置为35℃左右持续时间为12h，吸水饱和过程采用人工浸水饱和的方式使试样饱和，持续时间24h。