非飽和土力學(xué)03-吸力與SWCC課件

北京交通大學(xué)土建學(xué)院巖土工程系高等土力學(xué)AdvancedSoilMechanics北京交通大學(xué)土建學(xué)院巖土工程系高等土力學(xué)Advanc1劉艷北京交通大學(xué)土建學(xué)院巖土工程系Email：yanl@非飽和土力學(xué)理論簡(jiǎn)介劉艷非飽和土力學(xué)理論簡(jiǎn)介2三.吸力與土水特征曲線1.吸力的概念2.土水特征曲線3.滯后現(xiàn)象4.SWCC模型5.SWCC影響因素三.吸力與土水特征曲線1.吸力的概念2.土水特征曲線3.31.吸力20世紀(jì)初，土中吸力的概念已在土壤物理學(xué)中得到發(fā)展。土的吸力理論主要是同土-水-植物相關(guān)連而發(fā)展起來(lái)的。1956年召開(kāi)的力學(xué)研討會(huì)上，Aitchison的一篇論文從熱動(dòng)力學(xué)角度對(duì)土的吸力及其組成下來(lái)定義。這些定義已在巖土工程學(xué)中被廣泛接受。土中吸力反映土中水的自由能狀態(tài)1.吸力的概念1.吸力20世紀(jì)初，土中吸力的概念已在土壤物理學(xué)中得到發(fā)展。4自由能什么是自由能？freeenergy1.吸力的概念

在熱力學(xué)當(dāng)中，自由能指的是在某一個(gè)熱力學(xué)過(guò)程中，系統(tǒng)減少的內(nèi)能中可以轉(zhuǎn)化為對(duì)外做功的部分，它衡量的是：在一個(gè)特定的熱力學(xué)過(guò)程中，系統(tǒng)可對(duì)外輸出的“有用能量”。通常有Helmholtz自由能和Gibbs自由能Helmholtz自由能是等溫過(guò)程中系統(tǒng)能對(duì)外做功的那部分能量Gibbs自由能是恒溫恒壓過(guò)程中，封閉系統(tǒng)由體積功以外其它廣義力所做功的那部分能量自由能什么是自由能？freeenergy1.吸力的概5熱力學(xué)第一定律——能量守恒熱力學(xué)第二定律——熵增原理自由能的變化1.吸力的概念Gibbs自由能增量

熱力學(xué)第一定律——能量守恒自由能的變化1.吸力的概念Gib6孔隙水總勢(shì)能1.吸力的概念產(chǎn)生土體總吸力的物理與化學(xué)作用機(jī)理就是相對(duì)于自由水狀態(tài)來(lái)說(shuō)，土中孔隙水勢(shì)能的減少量以土中水作為研究對(duì)象，系統(tǒng)的非體積功主要來(lái)源有：重力水中溶質(zhì)的滲透力孔隙水的持水力溫度壓力物理化學(xué)力土中水的總勢(shì)能可以表示為孔隙水總勢(shì)能1.吸力的概念產(chǎn)生土體總吸力的物理與化學(xué)作用機(jī)7

孔隙水總勢(shì)能1.吸力的概念

孔隙水總勢(shì)能1.吸力的概念

8孔隙水總勢(shì)能——單位化學(xué)勢(shì)能反映每單位質(zhì)量所包含的能量，J/mol或J/kg；壓力勢(shì)能反映每單位體積所包含的能量，J/m3=N/m2=Pa；水頭勢(shì)能反映每單位重量所包含的能量，J/N=m。勢(shì)能、壓力和水頭的單位間具有如下關(guān)系1.吸力的概念孔隙水總勢(shì)能——單位化學(xué)勢(shì)能反映每單位質(zhì)量所包含的能量，J/9忽略溫度、重力與慣性的影響，促使土體孔隙水勢(shì)能降低的主要因素有：滲透作用——孔隙水中溶質(zhì)溶解的結(jié)果毛細(xì)作用——水-氣交界面曲率以及負(fù)孔隙水壓力吸附作用——固-液（即土中孔隙水）交界面附近的電場(chǎng)與范德華力場(chǎng)作用而產(chǎn)生孔隙水總勢(shì)能1.吸力的概念

忽略溫度、重力與慣性的影響，促使土體孔隙水勢(shì)能降低的主要因素10

孔隙水總勢(shì)能1.吸力的概念

osmoticelectricalcapillaryvanderWaals

孔隙水總勢(shì)能1.吸力的概念

osmoticelectri11孔隙水勢(shì)能——滲透作用1.吸力的概念孔隙水勢(shì)能——滲透作用1.吸力的概念12孔隙水勢(shì)能——滲透作用1.吸力的概念

對(duì)更普遍的、非稀釋溶液的情況，滲透壓力可以表示為（Shaw，1992）

孔隙水勢(shì)能——滲透作用1.吸力的概念

對(duì)更普遍的、13孔隙水勢(shì)能——滲透作用1.吸力的概念隨著溶液溶質(zhì)濃度的增加，滲透壓力也逐漸增加，相應(yīng)的孔隙溶液的化學(xué)勢(shì)能卻降低當(dāng)土中有化學(xué)溶液輸運(yùn)時(shí)，土中孔隙水的化學(xué)溶度發(fā)生改變，此時(shí)滲透吸力對(duì)土的性質(zhì)具有較大的影響。然而就其它情況而言可忽略吸力中的滲透部分。孔隙水勢(shì)能——滲透作用1.吸力的概念隨著溶液溶質(zhì)濃度的增加14孔隙水勢(shì)能——毛細(xì)作用1.吸力的概念

隨著交界面曲率的增大（意味著含水量降低，負(fù)孔隙水壓力的數(shù)值變得更大），化學(xué)勢(shì)能會(huì)顯著降低孔隙水勢(shì)能——毛細(xì)作用1.吸力的概念

隨著交界面曲15孔隙水勢(shì)能——其它勢(shì)能1.吸力的概念

以上兩式表明：當(dāng)水分子相對(duì)遠(yuǎn)離土顆粒表面時(shí)，電場(chǎng)和范德華力引起的化學(xué)勢(shì)能的降低值要遠(yuǎn)小于水分子靠近土顆粒表面是化學(xué)勢(shì)能的降低值。上述每種作用機(jī)理均造成了化學(xué)勢(shì)能的下降，這些下降勢(shì)能的總和就定義為土水系統(tǒng)的總吸力

孔隙水勢(shì)能——其它勢(shì)能1.吸力的概念

以上兩式表明：16土體的總吸力1.吸力的概念Suction

孔隙水與土顆粒間相互作用而產(chǎn)生的吸力中的各個(gè)部分因溶質(zhì)溶解作用而產(chǎn)生的吸力毛細(xì)作用吸附作用滲透作用

土體的總吸力1.吸力的概念Suction

孔隙水與土顆17基質(zhì)吸力的探討Matricsuction源自毛細(xì)與短程吸附綜合作用的吸力通常定義為基質(zhì)吸力，它具有與壓力一樣的單位。基質(zhì)，是指細(xì)小的土顆粒。基質(zhì)吸力可以看作是土基質(zhì)對(duì)水的吸持潛能。土基質(zhì)對(duì)水的吸持潛能與土體的含水率有關(guān)。由于飽和土體所有孔隙都已經(jīng)被水占據(jù)，因此沒(méi)有吸水的能力了，所以，我們認(rèn)為飽和土的基質(zhì)吸力等于0。而非飽和土的孔隙并沒(méi)有被全部占據(jù)，所以具有吸水的潛能，基質(zhì)吸力大于0。將基質(zhì)吸力引入到非飽和土及土體變形強(qiáng)度穩(wěn)定的研究與分析中去是當(dāng)前非飽和力學(xué)研究發(fā)展的一條基本線索1.吸力的概念基質(zhì)吸力的探討Matricsuction源自毛細(xì)與短程吸18基質(zhì)吸力的探討土基質(zhì)吸持水分的機(jī)理十分復(fù)雜，但可概括為吸附作用和毛細(xì)作用。Derjaguin等（1987）和Tuller等（1999）強(qiáng)調(diào)基質(zhì)吸力由兩部分組成，可表示為：?jiǎn)渭兪褂妹?xì)模型來(lái)解釋和表達(dá)基質(zhì)吸力具有一定的局限性，但是由于毛細(xì)作用的機(jī)理比較清楚，數(shù)學(xué)處理也比較便利，所以在非飽和土力學(xué)的定量研究中常常還是將基質(zhì)吸力作用等同于毛細(xì)效應(yīng)。通常，基質(zhì)吸力中的毛細(xì)部分可表示為：1.吸力的概念基質(zhì)吸力的探討土基質(zhì)吸持水分的機(jī)理十分復(fù)雜，但可概括為吸附作19基質(zhì)吸力的探討1.吸力的概念理想化的基質(zhì)吸力分布

處于地下水位以上的非飽和土體的基質(zhì)吸力大小與土體的深度呈現(xiàn)一定的關(guān)系。假定土壤地表基質(zhì)吸力為So,地下水位處基質(zhì)吸力為0,基質(zhì)吸力從地表至地下水位處線性減小?；|(zhì)吸力的探討1.吸力的概念理想化的基質(zhì)吸力分布處20基質(zhì)吸力的探討基質(zhì)吸力中的毛細(xì)部分和粘吸部分在概念上的區(qū)分是明顯的，但難以通過(guò)試驗(yàn)手段加以區(qū)分基質(zhì)吸力中的各個(gè)部分對(duì)非飽和土行為影響的機(jī)理并不相同。對(duì)于低塑性的或較高含水量下的土體，基質(zhì)吸力中毛細(xì)部分占支配地位；然而對(duì)于高塑性的粘土或較低含水量下的土體，基質(zhì)吸力中粘吸部分占支配地位。當(dāng)基質(zhì)吸力很大時(shí)，只表明液相吸附到固相的程度很大，但絕不能認(rèn)為是傳統(tǒng)意義上的負(fù)孔隙壓力很大。然而，在以往的研究中，通常忽略基質(zhì)吸力中粘吸部分的作用，認(rèn)為基質(zhì)吸力僅由毛細(xì)作用產(chǎn)生，致使基質(zhì)吸力很大時(shí)，認(rèn)為負(fù)孔隙水壓力亦很大。目前針對(duì)非飽和土所建立的本構(gòu)模型多是基于毛細(xì)機(jī)理，因此這些模型對(duì)高塑性的粘土或低含水量下的土體的適用性是值得探討的。1.吸力的概念基質(zhì)吸力的探討基質(zhì)吸力中的毛細(xì)部分和粘吸部分在概念上的區(qū)分是21三.吸力與土水特征曲線1.吸力的概念2.土水特征曲線3.滯后現(xiàn)象4.SWCC模型5.SWCC影響因素三.吸力與土水特征曲線1.吸力的概念2.土水特征曲線3.22土水特征曲線2.土水特征曲線

基質(zhì)吸力與土的含水率有關(guān)，它與含水率之間的關(guān)系曲線稱為土水特征曲線。

SoilWaterCharacteristicCurve(SWCC)WaterRetentionCurve(WRC)基質(zhì)吸力隨著含水量的增大而減小

土水特征曲線2.土水特征曲線基質(zhì)吸力與土的含水率有23土水特征曲線2.土水特征曲線可以是含水量或飽和度土水特征曲線2.土水特征曲線可以是含水量或飽和度24體積含水量含水量飽和度WaterAirSolidVaVwVsVvVma=0mwmsm質(zhì)量體積表達(dá)式:定義:土中水的體積與孔隙體積的比值飽和度表示孔隙中充滿水的程度Sr=0:干土Sr=1:飽和土0<Sr<1:非飽和土基本變量——含水量與飽和度2.土水特征曲線定義:土中水的質(zhì)量與土粒質(zhì)量之比,用百分?jǐn)?shù)表示表達(dá)式:

體積含水量含水量飽和度WaterAirSolidVaVwVs25基本變量——進(jìn)氣值2.土水特征曲線基本變量——進(jìn)氣值2.土水特征曲線26有效飽和度基本變量——有效飽和度2.土水特征曲線

Effectivedegreeofsaturation也可以用飽和度表示

有效飽和度基本變量——有效飽和度2.土水特征曲線

Ef27土水特征曲線2.土水特征曲線土水特征曲線2.土水特征曲線28土水特征曲線用于描述吸力與含水量之間本構(gòu)關(guān)系的函數(shù)曲線2.土水特征曲線低含水量—孔隙水結(jié)合水形式存在—孔隙水勢(shì)能較自由水低高含水量—孔隙水以毛細(xì)形式存在—孔隙水勢(shì)能與自由水間差值相對(duì)較小土水特征曲線用于描述吸力與含水量之間本構(gòu)關(guān)系的函數(shù)曲線2.29土水特征曲線2.土水特征曲線土水特征曲線2.土水特征曲線30土水特征曲線2.土水特征曲線理想化的土水特征曲線土水特征曲線2.土水特征曲線理想化的土水特征曲線31三.吸力與土水特征曲線1.吸力的概念2.土水特征曲線3.滯后現(xiàn)象4.SWCC模型5.SWCC影響因素三.吸力與土水特征曲線1.吸力的概念2.土水特征曲線3.32滯后現(xiàn)象3.滯后現(xiàn)象滯后現(xiàn)象3.滯后現(xiàn)象33滯后現(xiàn)象3.滯后現(xiàn)象

滯后現(xiàn)象3.滯后現(xiàn)象

34不同類型土的土水特征曲線3.滯后現(xiàn)象不同類型土的土水特征曲線3.滯后現(xiàn)象35滯后原因Fredlund(2000)總結(jié)了SWCC出現(xiàn)的滯后效應(yīng)的原因，主要包括:

(1)孔隙尺寸分布不均勻。在濕化過(guò)程中，水將首先進(jìn)入濕鋒附近的小孔隙，并將其充滿，然后再充滿大孔隙。這是因?yàn)樵谛】紫吨械目紫端哂凶畹偷幕瘜W(xué)勢(shì)（最穩(wěn)定），而在大孔隙中孔隙水化學(xué)勢(shì)較高。在干燥過(guò)程中，位于大孔隙中的孔隙水首先排出來(lái)，然后再輪到小孔隙排水，孔隙內(nèi)的氣體就有可能會(huì)沿著連通大孔隙形成連通的氣流路徑，從而阻隔了小孔隙的進(jìn)一步排水，使得孔隙水在孔隙介質(zhì)中呈塊狀分布。然而，在濕化過(guò)程中，由于小孔隙首先被充滿，所以不會(huì)形成上述水流通路阻隔現(xiàn)象，使得孔隙水分布相對(duì)比較均勻。3.滯后現(xiàn)象滯后原因Fredlund(2000)總結(jié)了SWCC出現(xiàn)的滯后36滯后原因(2)氣體體積變化不同當(dāng)吸力增加或減少時(shí)孔隙中的氣體的體積及其變化是不同的，并導(dǎo)致飽和度的變化也不同(3)觸變和時(shí)間效應(yīng)。3.滯后現(xiàn)象滯后原因(2)氣體體積變化不同3.滯后現(xiàn)象37滯后現(xiàn)象(4)瓶頸效應(yīng)——墨水瓶滯后作用不同大小的孔隙，以及相互連通的孔隙喉道之間的尺寸差別造成了這種作用。在浸潤(rùn)過(guò)程中，由于孔隙以及與其連通的喉道之間存在著尺寸差異，孔隙水在涌入的過(guò)程中自然面臨著瓶頸的“約束”而難以突破，導(dǎo)致在相同吸力下浸潤(rùn)時(shí)的含水量小于干燥時(shí)的含水量。5.土水特征曲線滯后現(xiàn)象(4)瓶頸效應(yīng)——墨水瓶滯后作用5.土水特征曲線38滯后原因(5)接觸角的影響。在干燥與浸潤(rùn)過(guò)程中，水-氣交界面上的接觸角會(huì)有所不同。一般干燥時(shí)接觸角小，浸潤(rùn)時(shí)大；小的接觸角對(duì)應(yīng)的表面張力較大，因此對(duì)水的滯留能量較大。接觸角的大小差異決定了水的滯留特性的差別，這種現(xiàn)象稱之為雨點(diǎn)效應(yīng)。3.滯后現(xiàn)象滯后原因(5)接觸角的影響。3.滯后現(xiàn)象39三.吸力與土水特征曲線1.吸力的概念2.土水特征曲線3.滯后現(xiàn)象4.SWCC模型5.SWCC影響因素三.吸力與土水特征曲線1.吸力的概念2.土水特征曲線3.40滯后現(xiàn)象3.滯后現(xiàn)象滯后現(xiàn)象3.滯后現(xiàn)象41SWCC模型目前，習(xí)慣用室內(nèi)試驗(yàn)加理論模型的方式對(duì)SWCC的滯后性進(jìn)行描述。對(duì)于考慮滯后效應(yīng)的任意路徑的SWCC，由于室內(nèi)試驗(yàn)往往費(fèi)時(shí)費(fèi)力，進(jìn)行完整的循環(huán)路徑實(shí)驗(yàn)資料并不多。現(xiàn)有的滯后模型主要包括以下幾種類型：經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ陀蚰Ｐ屠碚撏馔颇Ｐ瓦吔缑婺Ｐ蛥⒖嘉墨I(xiàn)：PhamHQ,FredlundDG,BarbourSL.Astudyofhysteresismodelsforsoil-watercharacteristiccurves.CanadianGeotechnicalJournal,2005,42(6):1548-15684.

SWCC模型SWCC模型目前，習(xí)慣用室內(nèi)試驗(yàn)加理論模型的方式對(duì)SWCC的42SWCC模型4.

SWCC模型(Pham,etal,2005)SWCC模型4.SWCC模型(Pham,etal,2043SWCC模型4.

SWCC模型(Pham,etal,2005)SWCC模型4.SWCC模型(Pham,etal,2044SWCC模型——經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ痛硇阅Ｐ停篠cott等(1983)提出的比例縮放模型有一些研究者在Scott模型基礎(chǔ)之上做出了一些修正，如Kawai等(2000)，Karube等(2001)實(shí)際上掃描曲線形狀與邊界面形狀并不完全相符，因此該類模型的精確度不高，但是由于其簡(jiǎn)單適用，因此得到了一定的應(yīng)用。4.

SWCC模型曲線擬合公式SWCC模型——經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ痛硇阅Ｐ停篠cott等(1983)45SWCC模型——經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ痛硇阅Ｐ停篎eng&Fredlund(1999)模型此類模型主要是對(duì)浸潤(rùn)/干燥邊界面的描述，缺乏對(duì)任意掃描線描述的功能。但是，該模型僅需少數(shù)的幾個(gè)點(diǎn)即可得出整條曲線。另外，在簡(jiǎn)化的Feng&Fredlund模型中可以用一條邊界曲線即可擬合另外一條邊界線。Feng&Fredlund模型以及后續(xù)的簡(jiǎn)化模型擬合的精度非常高，而且所需標(biāo)定的數(shù)據(jù)較少，因此在邊界面的模擬中得到了廣泛的應(yīng)用。4.

SWCC模型基于干燥/浸潤(rùn)邊界的關(guān)系進(jìn)行預(yù)測(cè)的經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ蚐WCC模型——經(jīng)驗(yàn)?zāi)Ｐ痛硇阅Ｐ停篎eng&Fredl46SWCC模型——域模型域模型是一種將土視為孔隙的集合體，以每個(gè)孔隙的吸排水特性作為基本的研究單元，在統(tǒng)計(jì)學(xué)的基礎(chǔ)上，通過(guò)引入孔隙水分布函數(shù)來(lái)計(jì)算土中含水量隨吸力變化規(guī)律的土水特征曲線滯后模型。域模型本質(zhì)上是一種利用邊界滯回圈通過(guò)內(nèi)插的方法計(jì)算掃描線的計(jì)算模型，早期的域模型在計(jì)算時(shí)除了需要實(shí)測(cè)兩條邊界曲線外，還需要一定數(shù)量的掃描線來(lái)標(biāo)定參數(shù)，由于這些模型在計(jì)算時(shí)所需的實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)較多，因此應(yīng)用起來(lái)并不方便。5.

土水特征曲線SWCC模型——域模型域模型是一種將土視為孔隙的集合體，以每47SWCC模型——域模型Mualem(1973)假定“孔隙水分布函數(shù)可表示為兩個(gè)獨(dú)立分布函數(shù)的乘積”，利用“相似性假定”簡(jiǎn)化后的域模型僅需實(shí)測(cè)兩條邊界曲線即可預(yù)測(cè)滯回圈中的掃描線。Mualem隨后將他的相似性假定應(yīng)用到了一系列毛細(xì)滯回循環(huán)模型中，既提高了域模型的計(jì)算精度，又在一定程度上簡(jiǎn)化了計(jì)算過(guò)程，使得域模型在工程中得到了一定的應(yīng)用。域模型的優(yōu)點(diǎn)是具備良好的理論基礎(chǔ)，在一定程度上能夠反映土水特征曲線滯后特性的物理本質(zhì)；其不足之處在于，這類模型的計(jì)算過(guò)程，尤其是計(jì)算高階掃描線時(shí)，在吸力變化歷史未知的情況下確定掃描線過(guò)程十分復(fù)雜，因而限制了它在工程上的應(yīng)用。5.

土水特征曲線SWCC模型——域模型Mualem(1973)假定“孔隙水分48SWCC模型——理論外推模型Mualem模型暗示著浸潤(rùn)與干燥掃描線非常規(guī)則而又光滑的穿越區(qū)域邊界，但是試驗(yàn)結(jié)果(Topp，1971表明：干燥邊界曲線的斜率往往與掃描線的斜率不同。Parlange（1976）在Mualem的相似性假設(shè)的基礎(chǔ)上，提出了理性外推模型，Hogarth等(1988)，Liu等(1995)發(fā)展了理性外推模型，使其能考慮含氣量的大小。此類理性外推模型存在一些難以解決的缺陷：在含水量變化較小時(shí)對(duì)掃描曲線的描述往往比較準(zhǔn)確，但是一旦含水量變化范圍太大，或者浸潤(rùn)掃描線貼近于浸潤(rùn)邊界線，這時(shí)模型的預(yù)測(cè)結(jié)果往往與實(shí)測(cè)結(jié)果有不小的差距。4.

SWCC模型SWCC模型——理論外推模型Mualem模型暗示著浸潤(rùn)與干燥49SWCC模型——邊界面模型根據(jù)邊界面塑性理論，可以利用加載面上的應(yīng)力點(diǎn)與其在邊界面上的映射點(diǎn)之間的距離來(lái)確定加載面上的塑性反應(yīng)?；谶@一理論，Li(2005)和Wei(2006)分別建立了模擬土水特征曲線滯回循環(huán)的計(jì)算模型。模型以邊界浸潤(rùn)和干燥曲線作為計(jì)算的邊界，以浸潤(rùn)-干燥的反彎點(diǎn)作為投影中心，建立了掃描線上的斜率與邊界曲線斜率之間的關(guān)系。優(yōu)缺點(diǎn)：能夠計(jì)算高階掃描線，每個(gè)模型中各有一個(gè)參數(shù)，標(biāo)定參數(shù)時(shí)除了需要測(cè)量邊界干燥和浸潤(rùn)曲線外，還都需實(shí)測(cè)一條一階掃描曲線，因此利用這兩個(gè)模型計(jì)算都需要提供較多的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。4.

SWCC模型SWCC模型——邊界面模型根據(jù)邊界面塑性理論，可以利用加載面50SWCC模型舉例4.

SWCC模型FredlundDG,XingA,1994.Equationsforthesoil-watercharacteristiccurve[J].CanadianGeotechnicalJournal,31(4):521-532.SWCC模型舉例4.SWCC模型FredlundDG,51SWCC模型舉例4.

SWCC模型VGmodel——vanGenuchten(1980)FredlundandXing(1994)Feng

andFredlund（1999）

SWCC模型舉例4.SWCC模型VGmodel——v52SWCC模型舉例4.

SWCC模型FredlundandXing(1994)SWCC模型舉例4.SWCC模型Fredlundand53SWCC模型舉例4.

SWCC模型FredlundandXing(1994)SWCC模型舉例4.SWCC模型Fredlundand54SWCC模型舉例4.

SWCC模型FredlundandXing(1994)SWCC模型舉例4.SWCC模型Fredlundand55邊界面模型4.

SWCC模型BoundingSurfacePlasticityRoleoftheboundingsurface:

“Theboundingsurfaceconceptexpressesmacroscopicallyaboundingmaterialstate,createdbythemanufacturingprocessand/orthepastloadinghistory,inthesensethatplasticresponsedependsonhowfarthecurrentstressstateonloadingsurfaceisfromacorrespondingboundingorimagestressstateonboundingsurface.”——Dafalia(1986)Inthiscase,theboundarysurfaceistwoendpointsoftheboundingzone邊界面模型4.SWCC模型BoundingSurface56邊界面模型邊界面模型57邊界面模型4.

SWCC模型Theplasticmodulusisrelatedtotheboundingplasticmodulusviathedistancebetweenthestressandimagestressbyanexpressionofthegeneralform:邊界面模型4.SWCC模型Theplasti58邊界面模型4.

SWCC模型FormulationoftheboundingcurvesFengandFredlund’sequationisusedtofitthemeasuredboundarycurves:邊界面模型4.SWCC模型Formulationoft59邊界面模型4.

SWCC模型Modelformulation

韋昌富（Wei，2004）李相菘（Li，2006）劉艷（2007）onlyoneparameter邊界面模型4.SWCC模型Modelformulatio60非飽和土力學(xué)03-吸力與SWCCppt課件61Topp(1971)CaribouSiltloamC=2000λ=4000β=1.18Topp(1971)CaribouSiltloamC=62Topp(1971)CaribouSiltloamC=2000λ=4000β=1.18Topp(1971)CaribouSiltloamC=63Poulovassilis(1970)SandAC=250λ=500β=2Poulovassilis(1970)SandAC=2564Poulovassilis(1970)SandAC=250λ=500β=2Poulovassilis(1970)SandAC=2565三.吸力與土水特征曲線1.吸力的概念2.土水特征曲線3.滯后現(xiàn)象4.SWCC模型5.SWCC影響因素三.吸力與土水特征曲線1.吸力的概念2.土水特征曲線3.66SWCC影響因素5.

SWCC影響因素SWCC礦物成分密實(shí)程度溫度……孔隙結(jié)構(gòu)應(yīng)力狀態(tài)SWCC影響因素5.SWCC影響因素SWCC礦物成分密實(shí)程67SWCC影響因素——礦物成分土體礦物成分不同，土體的持水能力會(huì)不同，隨著土中粘粒含量逐漸增多，土的進(jìn)氣值和殘余體積含水量都逐漸變大，持水能力逐漸增強(qiáng)。5.

SWCC影響因素砂土Se<10kPa粉質(zhì)粘土Se=10kPa-100kPa粘性土進(jìn)氣值可達(dá)幾十至幾百kPa對(duì)于確定的土樣，礦物成分和溫度影響可以不考慮SWCC影響因素——礦物成分土體礦物成分不同，土體的持水能力68SWCC影響因素——應(yīng)力狀態(tài)孫德安通過(guò)研究指出，SWCC與應(yīng)力狀態(tài)無(wú)直接關(guān)系，即使應(yīng)力狀態(tài)不同，只要孔隙比相近，其SWCC就相近。當(dāng)然，這一結(jié)論是指某一特定土在變形過(guò)程中孔隙結(jié)構(gòu)變化不大的條件下得到的。因此在孔隙結(jié)構(gòu)變化不太大的土體變形過(guò)程中，可以用孔隙比變化表示孔隙結(jié)構(gòu)和密實(shí)程度的變化。5.

SWCC影響因素SWCC影響因素——應(yīng)力狀態(tài)孫德安通過(guò)研究指出，SWCC與應(yīng)69SWCC影響因素——孔隙結(jié)構(gòu)