对基于轴平移技术测试的非饱和土土水特征曲线的修正方法

摘要

本发明提供对基于轴平移技术测试的非饱和土土水特征曲线的修正方法，该方法包括以下步骤：选择非饱和土中孔径为0.003～0.3μm的微孔隙，将一端开口、一端封闭的所述微孔隙理想化为一端开口、一端封闭的不等径或等径毛细管模型；建立非饱和土的基质吸力与孔隙中气体体积的关系；孔隙中气体被压缩过程中，土中孔隙水将填充气体体积压缩部分，即孔隙水填充的体积等于气体体积的压缩量；建立孔隙水填充体积与基质吸力的关系，从而获得修正的含水率与基质吸力之间的关系，建立修正公式；经计算得到轴平移技术的修正土水特征曲线。有益效果是采用本方法可以提高轴平移技术在测试非饱和土土水特征曲线方面的准确性，使测试的土水特征曲线与真实结果更加接近。

主权项

一种对基于轴平移技术测试的非饱和土土水特征曲线的修正方法，该方法包括以下步骤：(1)选择非饱和土中孔径为0.003～0.3μm的微孔隙，将一端开口、一端封闭的所述微孔隙理想化为一端开口、一端封闭的不等径或等径毛细管模型；(2)依据土力学中饱和度公式和孔隙比公式推导出所述微孔隙内部气体体积的计算公式为：$v_a=V(1-S_r)\frac{{\rho }_w{d}_s-{\rho }_d}{{\rho }_w{d}_s}---\left(1\right)$式中，v_a为孔隙气体积，S_r为土的饱和度，d_s为土粒相对密度，ρ_w为水的密度，ρ_d为土样干密度，V为土样体积；(3)应用轴平移技术控制非饱和土的基质吸力时，孔隙气的绝对压力与基质吸力的关系公式为：u＝u_w+u_s+u₀             (2)式中，u为孔隙气的绝对压力，u_w为孔隙水压力，u_s为非饱和土的基质吸力，u₀为标准大气压力；(4)非饱和土的基质吸力在密闭环境中控制，孔隙气的绝对压力与孔隙中气体体积的关系用理想气体方程PV＝nRT描述，即当温度恒定时，孔隙气的绝对压力升高，气体体积将减小，基于这种关系推导出非饱和土的基质吸力与气体体积压缩量之间的关系为：$\Delta v=v_a(1-\frac{u_0}{u_s+u_w+u_0})---\left(3\right)$式中，Δv为气体体积压缩量；(5)在非饱和土的基质吸力提升过程中，非饱和土的微孔隙中气体将被压缩，体积压缩的部分由土中孔隙水填充，推导出孔隙水填充量与基质吸力的关系为：式中，ΔV_填充水为填充水体积；(6)利用轴平移技术实测土水特征曲线中的含水率减去填充水所占的含水率，推导出修正后的含水率公式为：或式中，θ_实测为轴平移技术测得的体积含水率实际值，θ_修正为轴平移技术修正后得到的体积含水率，w_实测为轴平移技术测得的质量含水率实际值，w_修正为轴平移技术修正后得到的质量含水率；以得到修正的体积含水率或质量含水率为纵坐标，基质吸力为横坐标，即得到轴平移技术的修正土水特征曲线。