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考虑滞后效应与吸附作用的非饱和土swcc分形模型

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长江科学院院报 2022年第6期39卷 82-89页

作者：李慧鑫曹文贵陈可湖南大学土木工程学院长沙410082 同济大学土木工程学院上海200092

传统土-水特征曲线(swcc)模型的研究仅考虑了土壤基质势的毛细组分而忽略了吸附组分,高估了土壤在低饱和度范围的基质吸力。针对该问题,假设土壤孔隙系统可用一簇带有孔喉的毛细管表示,且其孔径分布服从分形规律。在此基础上将土壤中水... 详细信息

传统土-水特征曲线(swcc)模型的研究仅考虑了土壤基质势的毛细组分而忽略了吸附组分,高估了土壤在低饱和度范围的基质吸力。针对该问题,假设土壤孔隙系统可用一簇带有孔喉的毛细管表示,且其孔径分布服从分形规律。在此基础上将土壤中水分运移分为2个阶段,即毛细水与吸附水共同参与水分运移阶段,以及仅吸附水参与水分运移阶段,推导得到了可以反映全基质吸力范围土壤持水特征及滞后效应的swcc模型。最后采用已有的试验数据与研究结果对得到的本构模型进行验证,结果表明所提出的swcc模型预测曲线与试验数据吻合良好,且相比已有方法可更好地描述非饱和土swcc的持水特性,证明了该模型的合理性与可行性。

关键词：非饱和土分形理论 swcc 毛细管模型滞后效应吸附水

The Effect of Different Soil Texture on swcc of Unsaturated Soil

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The Effect of Different Soil Texture on SWCC of Unsaturated ...

第十届全国渗流力学学术会议暨2009渗流力学及应用国际论坛

作者： LI Dan~1,XIONG Jun~2,XUE Qiang~1 1 Institute of Porous Media Mechanics,Wuhan Polytechnic University,Wuhan 430023 China 2 Department of Urban and Environmental Engineering,Kyoto University,Kyoto 615-8540,Japan

The soil water characteristic curve is very important for controlling the retaining and movement of the unsaturated soil *** mainly affecting effect of swcc(soil water characteristic curve) are soil texture,structure and balk *** soil texture is simulated in this *** numerical results show that matric suction of clay soil is bigger than sandy soil with the same moisture content,and the effect of texture is most significant;the smaller the soil particles,the steeper the *** effects of structure are chiefly in the section near water saturation point;Research on the water movement law of the parameters can offer theory foundation for the measurement of the basic parameters in the laboratory and on the site.

关键词： unsaturated soil texture matric suction swcc

来源： cnki会议评论

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cnki会议

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黏性地基土非饱和swcc试验研究

铁道科学与工程学报 2017年第5期14卷 950-956页

作者：冯君高姝妹巫锡勇中铁二院工程集团有限责任公司四川成都610031 中铁二院劳模(专家)地质创新工作室四川成都610031 成都地铁运营有限公司四川成都610081 西南交通大学地质工程系四川成都611756

针对合肥地区某非饱和黏性铁路地基土,利用非饱和土压力板仪进行考虑干密度和初始含水率的非饱和swcc试验,结合Van Genuchten模型分析干密度和初始含水率对非饱和swcc参数的影响特性。研究结果表明:随干密度的增大,非饱和土swcc中反映... 详细信息

针对合肥地区某非饱和黏性铁路地基土,利用非饱和土压力板仪进行考虑干密度和初始含水率的非饱和swcc试验,结合Van Genuchten模型分析干密度和初始含水率对非饱和swcc参数的影响特性。研究结果表明:随干密度的增大,非饱和土swcc中反映的空气进气值会增大,而孔隙尺寸反映参数会变小;随初始含水率的增大,非饱和土swcc中反映的空气进气值会减小,而孔隙尺寸反映参数会变大。

关键词：非饱和黏性土 swcc Van-Genuchten模型干密度初始含水率

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考虑尿素浓度对swcc影响的VG模型

水利水运工程学报 2014年第4期 65-69页

作者：田东方余东华三峡大学水利与环境学院湖北宜昌443002

利用Tempe压力膜仪,进行了不同浓度尿素溶液的土-水特征曲线(swcc)试验,得出了不同swcc的Van Genuchten(VG)拟合模型。结合各VG模型,采用线性回归分析,确定了模型中各参数与尿素浓度的关系,进而建立了能够考虑尿素浓度影响的VG模型。所... 详细信息

利用Tempe压力膜仪,进行了不同浓度尿素溶液的土-水特征曲线(swcc)试验,得出了不同swcc的Van Genuchten(VG)拟合模型。结合各VG模型,采用线性回归分析,确定了模型中各参数与尿素浓度的关系,进而建立了能够考虑尿素浓度影响的VG模型。所得模型中各参数拟合相关度均较高。由所建模型可知,尿素浓度对参数α影响较小,而对参数n影响较大;浓度越大,参数α越小,而参数n越大。所得结果弥补了其他方法不能考虑尿素浓度对swcc的影响,对补充和发展swcc试验和理论具有一定的意义。所建swcc模型未考虑尿素浓度对溶质吸力的影响,也未开展尿素溶液对土体swcc影响机理研究;这两方面有待以后的工作进一步研究。

关键词：尿素浓度 swcc VG模型压力膜仪

基于swcc的小岐村冰碛堆积体斜坡强度及稳定性研究

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基于SWCC的小岐村冰碛堆积体斜坡强度及稳定性研究

作者：曾琳洁成都理工大学

学位级别：硕士

在岷江上游干暖河谷区分布有众多大型、特大型的冰碛堆积体，在河谷沿岸形成了很多高陡的自然边坡，且持续变形明显。由于该区域内普遍沿河建设有大量的乡镇，这些边坡的稳定状态对其有着重大的影响。经研究，降雨对该类型冰碛堆积物强... 详细信息

在岷江上游干暖河谷区分布有众多大型、特大型的冰碛堆积体，在河谷沿岸形成了很多高陡的自然边坡，且持续变形明显。由于该区域内普遍沿河建设有大量的乡镇，这些边坡的稳定状态对其有着重大的影响。经研究，降雨对该类型冰碛堆积物强度的影响十分显著，而且在降雨的作用下，这些大型冰碛堆积体稳定性会降低。根据现场调查，本次选取具有代表性的小歧村堆积体进行研究。小岐村堆积体位于理县薛城镇小岐村，杂谷脑河左岸，317国道从其前缘经过。主要由冰碛堆积物组成，平面形态呈舌形，纵长为465m，均宽为210m，面积为7.3×104m2，体积约250×104m3，属于大型堆积体。其前缘高程1595～1600m，后缘高程1842m，相对高差242m。前缘直抵杂谷脑河，后缘发育厚度有限的残坡积物，右侧边界为基岩陡壁;左侧边界局部出露基岩。为了研究在非饱和强度理论下冰碛堆积体斜坡的强度及稳定性，进行了以下几个方面的工作： 1)进行野外踏勘和现场调查，在充分认识并了解堆积体的形成条件、变形特征及稳定性影响因素的基础上，分析了该斜坡的形成机理，认为该斜坡的变形破坏总体上属于滑移-拉裂型，又称为牵引式滑动。 2)完成一系列不同饱和度下冰碛堆积物的中剪试验。结合库伦公式和试验结果，发现随饱和度Sr增大，C、和抗剪强度f均呈指数降低。根据试验结果进行关系曲线趋势拟合，获得了三者与饱和度之间的数学关系式。 3)进行了压力板仪试验，获得了冰碛堆积物的土水特征曲线(swcc);并将swcc公式化，研究出了基质吸力与饱和度之间的关系。在此基础上，从套用已有非饱和强度公式和总结新公式两个方面出发，找到了一种适合该类土的强度表达。 4)利用极限平衡法对堆积体斜坡进行稳定性分析。采用不同饱和度下的C、和容重值计算其稳定性，研究斜坡稳定性与饱和度之间的关系，发现随饱和度增大，斜坡稳定性呈指数降低。当稳定性系数F=1.15时，斜坡的含水率(16.61％)与最优含水率(16.53％)十分接近，可以将其作为斜坡监测预警值。 5)结合研究区的气象条件与swcc研究成果，分析了不同降雨强度和不同降雨持时下堆积体斜坡的稳定性。 6)基于不同饱和度、不同降雨量和降雨持时情况下稳定性变化情况的综合考虑，本文提出了一套该冰碛堆积体斜坡的监测预警建议，建议将预警等级分为黄、橙、红三级。

关键词：冰碛堆积体 swcc 抗剪强度稳定性监测预警

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花岗岩残积土swcc曲线拟合研究

土工基础 2023年第5期37卷 816-820页

作者：程宇阳王孟奇史宗刚福州大学紫金地质与矿业学院福州350108

土水特征曲线是是土壤的一种重要的水力力学参数,可以体现出土壤的渗透性、抗剪强度等性质。为了方便测定花岗岩残积土的swcc曲线,探究更加快捷的拟合花岗岩残积土swcc曲线的模型与方法,首先利用室内压力板仪实测了花岗岩残积土脱湿与... 详细信息

土水特征曲线是是土壤的一种重要的水力力学参数,可以体现出土壤的渗透性、抗剪强度等性质。为了方便测定花岗岩残积土的swcc曲线,探究更加快捷的拟合花岗岩残积土swcc曲线的模型与方法,首先利用室内压力板仪实测了花岗岩残积土脱湿与吸湿过程中吸力与含水率对应的数据点,对于试验中的脱湿过程选用VanGenuchten模型,吸湿过程选用Gardner模型,利用MATLAB软件自带的lsqcurvefit、nlinfit函数分别进行了拟合,lsqcurvefit、nlinfit函数结果相近,拟合出的残差平方和均小于0.0001,结果表明lsqcurvefit函数和nlinfit函数对于花岗岩残积土swcc曲线的拟合效果均良好,以后的研究中可任选一种使用。

关键词：花岗岩残积土 swcc 压力板仪 MATLAB拟合

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非饱和原状残积土土水特征曲线研究

工程地质学报 2015年第4期23卷 668-674页

作者：许旭堂简文彬福州大学岩土工程与工程地质研究所福州350108 福州大学资源与城乡建设系福州350108 福建农林大学交通与土木学院福州350002 福建省地质灾害重点实验室福州350002

利用压力板仪装置开展不同竖向应力、不同干湿循环次数和不同类型原状土(残积黏性土和残积砂质黏性土)的swcc曲线试验研究,比较和分析未考虑体积变化和考虑体积变化的土体swcc滞回圈面积以及进气值和出气值的变化规律。研究结果表明传... 详细信息

利用压力板仪装置开展不同竖向应力、不同干湿循环次数和不同类型原状土(残积黏性土和残积砂质黏性土)的swcc曲线试验研究,比较和分析未考虑体积变化和考虑体积变化的土体swcc滞回圈面积以及进气值和出气值的变化规律。研究结果表明传统方法获取的swcc曲线会高估土体抵御变形的能力,试验条件变化引起土体内部结构调整是swcc曲线发生变化的内在原因;高应力水平条件下,土体孔隙变化显著,导致吸湿过程swcc变化明显,吸湿和脱湿路径时swcc形状的不平等变化促使彼此间更为接近,这种变化会减小swcc滞后性随有效应力水平的变化。最后,根据试验数据对3类swcc修正公式进行拟合优度分析,结合模型参数的简洁性,得出修正VG模型最符合闽东南地区原状残积土的swcc建模。研究成果可为残积土边坡的工程特性及治理提供有意义的参考。

关键词：非饱和残积土土水特征曲线土体内部结构 swcc 滞后性修正 VG 模型

Hysteresis of Dam Slope Safety Factor under Water Level Fluctuations Based on the LEM Coupled with FEM Method

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Computer Modeling in Engineering & Sciences 2022年第11期133卷 351-375页

作者： Guodong Liu Zhijun Zhou Shiqiang Xu Wenjing Mi School of Highway Chang’an UniversityXi’an710046China College of Urban Rural Planning and Architectural EngineeringShangluo UniversityShangluo726000China

Water level variations have caused numerous dam slope collapse disasters around the world,illustrating the large influence of water level fluctuations on dam *** required indoor tests were conducted and a numerical model of an actual earth-filled dam was constructed to investigate the influences of the water level fluctuation rate and the hysteresis of the soil-water characteristic curve(swcc)on the stability of the upstream dam *** results revealed that the free surface in the dam body for the desorption swcc during water level fluctuations was higher than that for the adsorption swcc,which would be more evident at higher water *** safety factor of the upstream dam slope initially decreased and then increased for the most dangerous water level as the water level rose and *** water level fluctuation rate mainly influenced the initial section of the safety factor variation curve,while the swcc hysteresis mainly affected the minimum safety factor of the water level *** desorption swcc is suggested for engineering ***,a quick prediction method is proposed to estimate the safety factor of upstream dam slopes with identical structures.

关键词： Water level swcc safety factor dam slope hysteresis

Effect of hysteresis on the stability of residual soil slope

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International Soil and Water Conservation Research 2019年第3期7卷 226-238页

作者： Christofer Kristo Harianto Rahardjo Alfrendo Satyanaga School of Civil and Environmental Engineering Nanyang Technological UniversityHall of Residence 9Block 46#04-867Singapore639811Singapore

Soil-water characteristic curve (swcc) is an essential parameter in unsaturated soil *** suction in unsaturated residual soils changes with varying climatic conditions associated with cyclic drying-wetting conditions that result in hysteresis in the *** soil mechanical behaviour under wetting is crucial since numerous rainfall-induced slope failures occur during the wetting ***,many slope stability analyses were carried out using drying ***,the factor of safety (FoS) calculation may not represent the actual field *** paper presents the effect of hysteresis in swcc on the stability of unsaturated residual soil slopes from Bukit Timah Granite in *** study focused on the analyses considering the differences in pore-water pressure and water content variations under drying and wetting conditions by performing numerical seepage and stability *** analysis was carried out on a slope subjected to dry and rainy periods under three different conditions:i) using only drying swcc;ii) using only wetting swcc;iii) using combined drying and wetting *** results indicated that the FoS variations obtained from the numerical analyses incorporating combined swcc matched more closely those obtained by incorporating only wetting swcc than those obtained by incorporating only drying swcc,regardless of the wetting or drying processes that the soil ***,the numerical analyses under high rainfall intensity by incorporating only wetting swcc gave a more conservative FoS as compared to those obtained by incorporating combined *** analyses incorporating only drying swcc gave the most conservative FoS regardless of rainfall intensity.

关键词： swcc Hysteresis Rainfall Seepage Slope stability