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地球表面很大面积属于干旱区域,在这些干旱及半干旱区域,地下水位通常较深,表层土大部分都是非饱和土。因此,实际工程施工过程中遇到的土,一般都是非饱和状态的土,真正意义上的饱和状态土很少,其性状不符合经典饱和土的原理,例如,土坝、铁路和公路路基填土,经开挖、重塑和在压实土,机场跑道的压实填土,基础的开挖土,铺设管线道的开挖土以及地下埋藏核废料的隔离材料以及本文研究非饱和状态的汕头软土。汕头软土在天然状态下处于饱和状态,但是在工程建设中,由于一些工程措施的采用(如堆土、井点降水、地基加固以及海潮和江潮引起的地下水位变化),使软土处于非饱和状态。饱和状态和非饱和状态下土的渗透性、物理形态变形以及强度等力学特性有很大差异,而这些差异在实际工程建设中又是不可避免的。因此对非饱和土力学理论的研究具有重要的理论和实际意义。 由于非饱和土的试验研究成本高、周期长、难度大、操作复杂,且试验数据处理和分析比饱和土更加复杂,导致非饱和土力学理论体系远远落后于饱和土力学理论体系。非饱和土的渗透、抗剪强度和持水特性都与土-水特征曲线存在一定的关系。为了使非饱和土力学理论应用于工程实践,本文主要通过应力相关的土水特征曲线压力板仪(SDSWCC)来研究软土在非饱和状态下的工程性质。为今后进一步研究汕头软土在非饱和状态下的特性提供参考。本文将主要研究以下几方面内容: 1、以软土在非饱和状态下的土-水特征曲线试验研究为出发点,利用应力相关的土水特征曲线压力板仪(SDSWCC)测定汕头软土在非饱和状态下的土-水特征曲线(SWCC)以及其滞回圈。确定汕头软土在非饱和状态下的进气值及残余含水率。为汕头软土在非饱和状态下的工程分析提供参考。 2、基于软土在非饱和状态下的土-水特征曲线,利用VG数值模型、Gardner数值模型以及具有物理意义的Gitana和Fredlund模型对土-水特征曲线进行拟合研究。得到汕头软土在非饱和状态下土-水特征曲线的数值表达式。为相关工程的非饱和状态下的数值分析提供参考。 3、研究分析应力对软土在非饱和状态下土-水特征曲线的影响。应力是影响土-水特征曲线的重要因素。随着应力增大,研究分析汕头软土在非饱和状态下的进气值及饱和度的变化规律。 4、以软土在非饱和状态下的压缩试验为出发点,研究分析软土在非饱和状态下的压缩性,确定基质吸力与压缩指数之间的数值表达式。为相关工程的变形和沉降分析提供参考。