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膨胀土是在特殊的地质条件下形成的内部具有裂隙、富含亲水性矿物、具有显著的胀缩特性的黏土。由于其具有特殊的工程性质,在工程实践中若未对其进行充分考虑,严重的会造成建筑物变形或毁坏,所以应该十分注重膨胀土力学特性的研究。膨胀土颗粒间存在孔隙气压力与孔隙水压力,两者的差值用基质吸力来表示,所以研究膨胀土力学特性首先要研究基质吸力的作用。研究的基质吸力与土体的含水量、饱和度之间有很大联系,所以确定土水特征曲线为研究膨胀土力学特性的一个重要问题。膨胀土作为非饱和土的一种,测量其力学参数历时较长并且过程比较麻烦,从研究非饱和土开始至今大都停留在理论研究阶段,真正进行实验研究的很少,本文通过土水特征曲线实验量测,不仅对研究力学参数提供依据,还为实际工程设计施工提供参考,具有现实意义。本文以合肥地铁三号线习友路站基坑为依据,取基坑开挖时土体作为研究对象,测得土体为中等膨胀土。借助土水特征曲线试验系统、全自动残余强度实验仪、激光衍射粒度分析仪等仪器进行土体相关性质的研究,测得土体的强度、含水率、孔隙水体积变化量、颗粒粒径及分布等相关参数。以土水特征曲线为研究主线,配合强度、颗分实验为辅,分析含水率、密度、固结压力、颗粒粒径等对土水特征曲线的影响,并选取几种模型对实验结果进行拟合,选取适合合肥地区膨胀土的方程,具体研究内容如下:(1)总结土水特征曲线的理论概念及量测方法,其中以饱和盐溶液法及滤纸法最为常用,分析各种量测方法的原理、使用条件、优缺点等;通过内部因素及外部因素两方面分论对土水特征曲线的影响,其中以含水量、颗粒粒径、应力历史、干密度为主说明影响原因。(2)总论土水特征曲线方程的建立及推导过程,根据参数进行分类,详细介绍了各类方程的适用情况及优缺点,其中多以四参数方程拟合效果最好,论述参数的选取对拟合效果的影响。(3)详细说明土水特征曲线实验、土体强度实验、颗分实验的具体操作过程及方法,并对试样的备样及制样过程进行详细介绍,对应注意的问题及出现的情况也做了简要说明,对得出的实验数据进行简单分析。(4)分析含水量、干密度、固结压力、颗粒粒径等因素对土水特征曲线的影响,通过实验数据整理及分析得出结论;对实验数据用多种模型进行拟合,对比选取适合合肥地区的模型方程。