PDF《本科毕业设计（论文）》

1、基质吸力 基质吸力为土中自由能的毛细部分, 是通过量测与土中水处于平衡的部分蒸 气压(相对于与土中水相同成份的溶液处于平衡的部分蒸气压)确定的等值吸力.

2、溶质吸力 溶质吸力为土中水的溶质部分, 是通过量测与溶液(具有与土中水相同成分) 处于平衡的部分蒸气压(相对于与自由纯水处于平衡的部分蒸气压)而确定的等 值吸力.

3、总吸力 总吸力为土中水的自由能,它是通过量测与土中水处于平衡的部分蒸气压 (相对于与自由纯水处于平衡的部分蒸气压)而确定的等值吸力. 1.1.3 毛细的作用 图1-1 表示的是毛细的作用.内径极小的管叫毛细管.毛细管一端插进液 体时,管内外液面存在高度差的现象叫毛细现象.液体表面类似张紧的橡皮膜, 河海大学本科论文

3 如果液面是弯曲的,它就有变平的趋势.因此凹液面对下面的液体施以拉.浸润 液体在毛细管中的液面是凹形的,它对下面的液体施加拉力,使液体沿着管壁上 升,当向上的拉力跟管内液柱所受的重力相等时,管内的液体停止上升,达到平 衡. 由此,我们可以推出公式:

2 2 cos T r h g π α π ρ = (1-2) 即:

2 cos T h gr α ρ = (1-3) 上升高度 h,表面张力 T,接触角α,液体密度ρ,重力加速度 g,毛细 管半径 r 图1-1:毛管作用示意图 由此可以看出,孔隙越小,毛细上升的高度将是越大. 设管内水面的最低处为 A,管内同盆内水面持平处为 B,盆内液面为 C.在点B与点 C 处,水压等于大气压力(即B、C 两点水压力均为零) ,取点 B 与点 C 处的平面作为基准面,则点 B 与点 C 处的水头也等于零. 点A位于基准面以上 h 高度处(高程水头等于 h) .由于有点 A、点B与点 C 的静力平衡要求三个点的水头相等,又由于点 B 与点 C 处的水头也等于零,所以 点A的水头也应该等于零.因此,点A的压力水头等于点 A 高程水头的负值,即 干燥作用下非饱和土强度特性的室内试验研究

4 有: u gh ρ = ? (1-4) 所以,在B点以上,压力水头均为负值, 在点 A 处空气压力等于大气压(即au=0) ,因此点 C 处的吸力: a w u u gh ρ ? = (1-5) a u 孔隙气压力, w u 孔隙水压力 代入毛细管上升高度公式,则有:

2 cos a w T u u r α ? = (1-6) 假设接触角为零,则可以看出土的孔隙半径越小,则基质吸力越大. [2] 1.1.4 非饱和土强度特性 非饱和土强度理论研究是岩土工程界长期以来的一个非常重要的课题.同饱 和土理论相比,它引入了一个非常重要的状态变量――吸力,即awUuu=?,称 作基质吸力,为孔隙气压力 a u 与孔隙水压力 w u 之差,它是表征土对水亲合能力 的一个物理量,对非饱和土的强度特性有重要影响. [5] 为了更加形象的表述这样的作用,我们举个例子说明 [6] :图1-2表示的是不 同吸力时应力应变关系曲线,其土体特征和试验参数如下:土样为湖北膨胀土, 中等膨胀性,土粒的比重为2.73,自由膨胀率为70% ,矿物组成以伊利石为主, 含蒙脱石.土样均采用室内击实试样.初始含水量取17% ,基质吸力分别控制 为0(即饱和土样),50,80,120,200kPa.干密度取1.5g/cm

3 .采用三轴固 结不排水试验,在施加周围压力、孔隙压力后,按照剪切速率0.OO9mm/min进行 剪切. 我们可以看出,非饱和膨胀土的吸力对膨胀土的应力应变关系具有重要影 响.吸力越大,曲线出现的峰值越大,同时达到峰值所需的轴向应变越小. [6] 非饱和土强度研究到现在,历经了很长时间,目前,主要以两类公式为主: Bishop公式和Fredlund公式. 1955年, Bishop根据饱和土的有效应力原理以及土的饱和状态和干燥状态的 河海大学本科论文