考慮密度與干濕循環(huán)影響的黃土土水特征曲線

趙天宇，王錦芳

(1. 蘭州大學(xué) 西部災(zāi)害與環(huán)境力學(xué)教育部重點(diǎn)試驗(yàn)室，甘肅 蘭州，730000；2. 蘭州大學(xué) 西部環(huán)境教育部重點(diǎn)試驗(yàn)室，甘肅 蘭州，730000)

非飽和土中水、氣、土粒交界面上的表面張力現(xiàn)象及水-土相互作用引起的吸力是影響非飽和土性質(zhì)和性狀的重要因素，也是非飽和土力學(xué)研究的核心問(wèn)題[1]。我國(guó)西北地區(qū)分布著大面積黃土，許多高筑邊坡、土壩、路堤、填埋場(chǎng)等工程活動(dòng)都直接使用或建于黃土之上。在干旱半干旱氣候和地下水深埋條件下，90%以上的工程黃土都處于非飽和狀態(tài)，且非飽和狀態(tài)在不斷發(fā)生變化，對(duì)其工程性質(zhì)的研究常常要考慮土中吸力的作用。土中吸力是由土的毛細(xì)管特性、吸附特性和孔隙溶液中溶質(zhì)的滲透性決定的，可分為基質(zhì)吸力和溶質(zhì)吸力。土力學(xué)中定義基質(zhì)吸力s為孔隙氣壓力ua與孔隙水壓力uw之差，即s=(ua-uw)，這是被廣泛接受的基質(zhì)吸力定義式。包承綱[2]指出一般黏性土和砂性土的基質(zhì)吸力通常為土中吸力的主要部分，是工程中關(guān)心的重點(diǎn)，沈珠江[3]也指出溶質(zhì)吸力對(duì)一般土的變形、強(qiáng)度、孔隙水流的影響可忽略不計(jì)，本文中土的吸力沿用狹義上的基質(zhì)吸力。欒茂田等[4-6]從力的產(chǎn)生、作用機(jī)制、物理意義等方面對(duì)基質(zhì)吸力進(jìn)行了探討。目前，土中吸力主要依據(jù)量測(cè)特定土樣的土水特征曲線(SWCC)來(lái)確定。土水特征曲線表征了非飽和土中吸力與含水率的關(guān)系，是解釋非飽和土工程現(xiàn)象的本構(gòu)關(guān)系之一。它將理論、試驗(yàn)測(cè)試與預(yù)測(cè)方法有機(jī)地聯(lián)系起來(lái)[7]，可以從該曲線獲得土的滲透函數(shù)[8-10]、抗剪強(qiáng)度[11-12]等有關(guān)參數(shù)。因此，對(duì)黃土土水特征曲線進(jìn)行測(cè)試研究對(duì)了解和預(yù)測(cè)黃土地區(qū)非飽和土的工程性質(zhì)具有重要意義。

1 試驗(yàn)材料與方法

1.1 試驗(yàn)材料

試驗(yàn)黃土取自甘肅蘭州(簡(jiǎn)稱(chēng)蘭州黃土，代號(hào)為L(zhǎng)H)，表 1所示為試驗(yàn)材料的基本物理性質(zhì)指標(biāo)。為探究密度對(duì)黃土土水特征曲線的影響，采用JDS-2型電動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)輕型擊實(shí)儀制取不同干密度的黃土試樣。標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)試驗(yàn)確定的黃土擊實(shí)最大干密度為1.76 g/cm3，最優(yōu)含水率為 16.5%。隨后，采用相同擊實(shí)功在不同含水率下?lián)魧?shí)制取不同干密度的黃土試樣。表2所示為不同密度土樣的基本參數(shù)，其中，LH-A試樣為標(biāo)準(zhǔn)擊實(shí)的最大干密度黃土試樣。

1.2 試驗(yàn)方法與儀器

1.2.1 低吸力段測(cè)試—張力計(jì)法

張力計(jì)可以直接有效地測(cè)定 0～85 kPa范圍內(nèi)土的吸力[13]。本次低吸力段黃土土水特征曲線采用德國(guó)UGT公司生產(chǎn)制造的DT04-01型Ku-pF非飽和導(dǎo)水率測(cè)定系統(tǒng)進(jìn)行測(cè)試，該系統(tǒng)由稱(chēng)量系統(tǒng)、測(cè)試系統(tǒng)和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng) 3部分構(gòu)成，其理論基礎(chǔ)源于Schindler[14]提出的觀點(diǎn)。

試驗(yàn)前將土樣放置在樣品容器(底面積 S=41.3 cm2，高h(yuǎn)=6.05 cm)中完全飽和。測(cè)試時(shí)，樣品及容器放置在具有星型吊臂的測(cè)試系統(tǒng)上，以一定的時(shí)間間隔周期性運(yùn)轉(zhuǎn)，當(dāng)?shù)醣劢?jīng)過(guò)天平時(shí)，土樣每運(yùn)行1個(gè)周期時(shí)稱(chēng)其質(zhì)量，以確定水分的變化量。每個(gè)樣品容器配備間隔3 cm的2個(gè)張力計(jì)用于測(cè)量土樣的吸力變化，張力計(jì)的讀數(shù)與相應(yīng)的土樣質(zhì)量將通過(guò)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)自動(dòng)記錄在電腦上。試驗(yàn)完成后，將土樣烘干稱(chēng)其質(zhì)量，便可以確定不同時(shí)刻土樣含水率與吸力的關(guān)系。

1.2.2 高吸力段測(cè)試—壓力板法

壓力膜儀可用于測(cè)定0～1.500 MPa范圍內(nèi)土的吸力。本次高吸力段黃土土水特征曲線采用美國(guó) Soil Moisture Equipment 公司生產(chǎn)制造的1500F1型15Bar壓力膜儀測(cè)試。該儀器主要由小型空氣壓縮機(jī)、壓力提取器和高進(jìn)氣值多孔陶土板3部分組成。

壓力膜儀將多年來(lái)一直使用吸力方法提取水分的過(guò)程進(jìn)行改良，使液相水在相同正壓力作用下通過(guò)多孔陶土板達(dá)到平衡狀態(tài)。試驗(yàn)時(shí)，直接將土樣放置在多孔陶土板上，封閉提取器并向其中加壓。當(dāng)提取器內(nèi)部的氣壓升高到超過(guò)1×105Pa時(shí)，高氣壓使多余的水分沿著陶土板上的微細(xì)孔向外壓，直到土顆粒上水膜的有效曲率半徑等于壓力膜儀微細(xì)孔上水膜的有效曲率半徑時(shí)，就達(dá)到了平衡狀態(tài)。圖1所示為水分提取過(guò)程中壓力提取器內(nèi)部多孔陶土板上的土顆粒放大圖。當(dāng)水分提取達(dá)到平衡狀態(tài)時(shí)，提取器中的氣壓與土的吸力相等，取出少量土樣烘干測(cè)定含水率，便可確定土樣在不同吸力狀態(tài)下對(duì)應(yīng)的含水率。

表1 黃土基本物理性質(zhì)Table 1 Physical properties of loess soil

表2 擊實(shí)黃土試樣基本參數(shù)Table 2 Basic parameters of compacted loess soil specimen

圖1 多孔陶土板上的土顆粒放大圖Fig.1 Magnified view of soil particles on porous ceramic plate

2 結(jié)果與討論

2.1 黃土的土水特征曲線

圖2 蘭州黃土與幾種典型土土水特征曲線的對(duì)比Fig.2 SWCC of Lanzhou loess soil and other typical soils

影響土水特征曲線的因素主要有土的礦物成分、孔隙結(jié)構(gòu)、土體的收縮性和應(yīng)力歷史等。Sillers等[15]總結(jié)了不同類(lèi)型土的持水特性，給出了各種土的土水曲線形態(tài)(見(jiàn)圖2)。圖2中同時(shí)示出了蘭州黃土最大干密度試樣脫濕過(guò)程的實(shí)測(cè)土水特征曲線。從圖2可以看出：蘭州黃土土水特征曲線符合粉土的反“S”型曲線形態(tài)時(shí)，在初始條件下，土體含水率隨基質(zhì)吸力增大降低幅度很小；當(dāng)基質(zhì)吸力大于進(jìn)氣值時(shí)，土樣開(kāi)始以某一特定速率快速失水；隨著基質(zhì)吸力不斷增大，土樣的失水速率不斷降低，直至最后達(dá)到殘余含水率而不再變化為止。土的進(jìn)氣值是空氣進(jìn)入土體孔隙時(shí)必需達(dá)到的基質(zhì)吸力值，表征引起土體內(nèi)部最大孔隙開(kāi)始失水的水氣壓力差[16]。蘭州黃土的進(jìn)氣值為17.3 kPa，對(duì)應(yīng)的體積含水率為33.4%，反映了黃土的大孔隙特性及顆粒表面吸附作用較小的規(guī)律。

2.2 干密度對(duì)黃土土水特征曲線的影響

2.2.1 干密度對(duì)土水特征曲線影響的宏觀表現(xiàn)

干密度對(duì)土水特征曲線的影響是通過(guò)對(duì)土體孔隙狀況產(chǎn)生影響來(lái)反映的。圖3所示為不同密度狀態(tài)下蘭州黃土的土水特征曲線。從圖3可以看出：低密度土樣的飽和含水率大，失水速率大，土水特征曲線隨著基質(zhì)吸力增大與高密度土樣曲線出現(xiàn)交叉，基質(zhì)吸力進(jìn)一步增大后又與高密度土樣曲線趨近于重合；高密度土樣則由于孔隙較小且連通性差，表現(xiàn)出較強(qiáng)的持水能力，土水特征曲線平緩。王鐵行等[17]測(cè)試了低吸力段西安某地不同干密度黃土試樣的土水特征曲線，也得出了相同的規(guī)律(見(jiàn)圖4)。

從土中吸力與孔隙狀態(tài)的依存關(guān)系可以解釋干密度對(duì)黃土土水特征曲線的影響規(guī)律：低密度土樣具有較多大孔隙，飽和狀態(tài)下能夠儲(chǔ)存大量水分，具有很高的飽和含水率，大孔隙的存在使得土樣在極小的吸力條件下就開(kāi)始且快速失水，因而具有較低的進(jìn)氣值和較高的失水速率；相反，高密度土樣的大孔隙數(shù)量和孔徑都較小，飽和含水率較低，進(jìn)氣值較高，土樣的中等孔隙數(shù)量較多，土體持水能力增強(qiáng)，失水速率變?。桓擅芏葘?duì)土樣小孔隙和微孔隙的影響較小，因而，當(dāng)大孔隙與中等孔隙的水分基本消散完畢時(shí)曲線又接近重合，最終相差很小。

圖3 不同干密度下蘭州黃土的土水特征曲線Fig.3 SWCC of Lanzhou loess soil in different dry densities

圖4 西安某地不同干密度黃土的土水特征曲線[17]Fig.4 SWCC of Xi’an loess soil in different dry densities

在土體材料一定的情況下，土體的失水狀態(tài)及對(duì)應(yīng)的基質(zhì)吸力只依賴(lài)于土中孔隙的數(shù)量和直徑[18]，即在一定的吸力條件下小于某一等效孔徑的土體孔隙充滿(mǎn)水，而大于此孔徑的土體孔隙不能吸持水分而失水。因此，土水特征曲線在反映土中吸力與含水率關(guān)系的同時(shí)，也進(jìn)一步反映土體的孔隙狀態(tài)[15]。干密度對(duì)土水特征曲線的影響是通過(guò)對(duì)土體孔隙狀況產(chǎn)生影響起作用的。從實(shí)測(cè)結(jié)果可以看出：密度對(duì)土中吸力的影響非常顯著。王鐵行等[17,19-21]通過(guò)對(duì)砂土、黃土和黏土的試驗(yàn)研究也證實(shí)了該結(jié)論。

盡管干密度對(duì)土水特征曲線有顯著影響，但僅局限于低吸力段，當(dāng)基質(zhì)吸力超過(guò)一定值后，干密度的影響將變得很小；當(dāng)基質(zhì)吸力大于500 kPa時(shí)，不同干密度蘭州黃土的土水特征曲線近于重合，干密度對(duì)土水特征曲線的影響非常小。李志清等[22]的試驗(yàn)測(cè)試結(jié)果也證明了這一點(diǎn)。

2.2.2 干密度與土樣進(jìn)氣值的關(guān)系

分析黃土試樣進(jìn)氣值與干密度之間的關(guān)系可以發(fā)現(xiàn)試樣進(jìn)氣值的對(duì)數(shù)隨干密度增大呈線性增長(zhǎng)規(guī)律，如圖5所示。回歸分析式為：

式中：pA為試樣的進(jìn)氣值(kPa)；ρd為試樣的干密度(g/cm3)。

李培勇[23]測(cè)試了不同干密度狀態(tài)下膨潤(rùn)土加砂混合物的土水特征曲線，也得出相同的結(jié)論。

圖5 蘭州黃土進(jìn)氣值與試樣干密度的關(guān)系Fig.5 Relationship between air entry value and dry density of Lanzhou loess soil

2.2.3 干密度對(duì)土水特征曲線影響的微觀機(jī)理

為了從微觀形態(tài)上說(shuō)明干密度對(duì)黃土土水特征曲線的影響，利用環(huán)境掃描電鏡觀測(cè)不同干密度蘭州黃土試樣的微結(jié)構(gòu)特征。當(dāng)干密度為1.70 g/cm3與1.76 g/cm3時(shí)，蘭州黃土試樣的300倍微結(jié)構(gòu)掃描電鏡照片分別如圖6和圖7所示。從圖6和圖7可以看出：重塑黃土的土顆粒(或集粒)外形上表現(xiàn)為不規(guī)則的塊狀和粒狀，輪廓明顯、顆粒磨圓較差，相互之間散亂搭接堆疊，呈無(wú)序排列，顆粒直徑差異明顯，形成了大小不等的孔隙；密度為1.70 g/cm3的土樣其大孔隙較多，而密度為1.76 g/cm3的土樣其大孔隙明顯減少，中等孔隙增多。

圖6 密度為1.70 g/cm3的黃土試樣SEM照片F(xiàn)ig.6 SEM image of Lanzhou loess soil in dry density of 1.70 g/cm3

圖7 密度為1.76 g/cm3的黃土試樣SEM照片F(xiàn)ig.7 SEM image of Lanzhou loess soil in dry density of 1.76 g/cm3

利用微結(jié)構(gòu)圖像處理分析軟件 ImageJ定量統(tǒng)計(jì)黃土試樣中孔徑大于1 μm的所有孔隙，得到各孔隙的等效直徑、周長(zhǎng)、面積等參數(shù)。按照雷祥義[24]對(duì)黃土微結(jié)構(gòu)孔隙的分類(lèi)方法，依據(jù)孔隙直徑將本次測(cè)試黃土的孔隙分為大孔隙(孔徑＞16 μm)、中孔隙(16～4 μm)、小孔隙(4～1 μm)和微孔隙(＜1 μm) 4 種類(lèi)型，統(tǒng)計(jì)各類(lèi)孔隙的數(shù)量、平均直徑、平均周長(zhǎng)、平均面積、總面積等，最后給出不同類(lèi)型孔隙面積與孔隙總面積之比。圖8所示為不同類(lèi)型孔隙占孔隙總面積比例隨干密度的變化情況。從圖8可以看出：干密度增大后黃土試樣的大孔隙面積減小，中孔隙所占面積增多，小孔隙和微孔隙面積幾乎不變，從而使土體的土水特征曲線具有較高的進(jìn)氣值和良好的持水性能。

圖8 不同類(lèi)型孔隙占孔隙總面積比例隨試樣干密度的變化Fig.8 Relationship between area ratio of different types pore and dry density

2.3 干濕循環(huán)作用對(duì)黃土土水特征曲線的影響

2.3.1 干濕循環(huán)對(duì)土水特征曲線影響的宏觀表現(xiàn)

不同干濕循環(huán)條件下干密度分別為1.70 g/cm3和1.76 g/cm3時(shí)黃土試樣脫濕過(guò)程的土水特征曲線如圖9和圖10所示。從圖9和圖10可以看出：土體第1次脫濕曲線的飽和含水率較低，具有較高的進(jìn)氣值和良好的持水性能，曲線較為平緩；第2次脫濕曲線的飽和含水率明顯提高，進(jìn)氣值降低；低吸力段曲線位于第1次脫濕曲線的上方，由于失水速率較大，隨著基質(zhì)吸力增大即與第1次脫濕曲線出現(xiàn)交叉，隨后處于其下方；土體第3次脫濕曲線與第2次脫濕曲線呈現(xiàn)相同規(guī)律，曲線基本重合，說(shuō)明經(jīng)過(guò)2次干濕循環(huán)后黃土的細(xì)觀或微觀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生變化，孔隙結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，土水特征曲線基本處于穩(wěn)定狀態(tài)，受干濕循環(huán)影響很小。Monta?ez[25]測(cè)試了壓實(shí)砂土3次干濕循環(huán)的土水特征曲線，與本文得出的規(guī)律相同。

圖9 不同干濕循環(huán)狀態(tài)下密度為1.70 g/cm3的蘭州黃土土水特征曲線Fig.9 SWCC of Lanzhou loess soil on different wetting-drying cycle in dry density of 1.70 g/cm3

圖10 不同干濕循環(huán)狀態(tài)下密度為1.76 g/cm3的蘭州黃土土水特征曲線Fig.10 SWCC of Lanzhou loess soil on different wetting-drying cycles in dry density of 1.76 g/cm3

在土體材料一定的情況下，土水特征曲線主要依賴(lài)于土體結(jié)構(gòu)。土體結(jié)構(gòu)發(fā)生變異主要有2種方式[26]：一種是孔隙被壓縮，另一種是由易溶鹽組成的膠結(jié)物被溶蝕。這2種作用改變了顆粒之間的相對(duì)位置、接觸狀態(tài)、膠結(jié)物及膠結(jié)狀態(tài)、粒間孔隙的直徑與形狀，從而影響著黃土的土水特征曲線。干密度的增大使孔隙被壓縮，干濕循環(huán)則在土-水體系的物理化學(xué)效應(yīng)作用下使土中膠結(jié)物被溶蝕，孔隙貫通或擴(kuò)張，進(jìn)一步改變了土體結(jié)構(gòu)。

在增濕過(guò)程中，水分的進(jìn)入造成土粒間結(jié)合水膜變厚，土體骨架膨脹，膠結(jié)物溶解使部分顆粒發(fā)生相對(duì)位移，原有結(jié)構(gòu)破壞后逐漸形成了新的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)。在脫濕過(guò)程中，土樣含水率逐漸降低，骨架收縮使土體結(jié)構(gòu)再一次受到擾動(dòng)，一方面，由于膠結(jié)物溶蝕造成部分中小孔隙連通發(fā)展成大孔隙；另一方面，由于失水收縮部分小孔隙擴(kuò)大和加深，總體上增加了土體中等孔隙和大孔隙的數(shù)量。在反復(fù)干濕循環(huán)作用下，土體的結(jié)構(gòu)不斷遭到破壞，削弱了土體強(qiáng)度，因此，第 1次脫濕曲線具有較高的進(jìn)氣值和良好的持水性能；隨著干濕循環(huán)的持續(xù)作用，土體結(jié)構(gòu)逐漸穩(wěn)定，因而，后續(xù)的脫濕曲線基本重合。

2.3.2 干濕循環(huán)對(duì)土水特征曲線影響的微觀機(jī)理

從微觀形態(tài)上探究干濕循環(huán)后黃土的微觀孔隙變化狀況，可以更好地理解干濕循環(huán)作用對(duì)土體土水特征曲線的影響。當(dāng)干密度為1.70 g/cm3和1.76 g/cm3時(shí)蘭州黃土試樣3次干濕循環(huán)后的300倍微結(jié)構(gòu)掃描電鏡照片分別如圖11和圖12所示。對(duì)比圖6和圖7干濕循環(huán)前微結(jié)構(gòu)照片可以看出：干濕循環(huán)后土樣表面更加“干凈”，土中大孔隙數(shù)量有所增加；同樣，采用ImageJ軟件統(tǒng)計(jì)分析干濕循環(huán)后土體中孔隙特征，即可得到干濕循環(huán)前、后黃土中不同類(lèi)型孔隙的變化情況。表3所示為干濕循環(huán)前、后各類(lèi)型孔隙變化的定量統(tǒng)計(jì)結(jié)果。從表3可知：3次干濕循環(huán)后大孔隙的平均直徑和所占比例都有所增大，中孔隙所占比例略有減小，小孔隙、微孔隙的平均直徑和孔隙面積比幾乎不變。土體微結(jié)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果印證了干濕循環(huán)作用溶蝕土中膠結(jié)物使孔隙貫通或擴(kuò)張的論斷，解釋了干濕循環(huán)后土體具有較高飽和含水率和較低持水性能的原因。

圖11 密度為1.70 g/cm3的黃土試樣3次干濕循環(huán)后SEM照片F(xiàn)ig.11 SEM image of Lanzhou loess soil in dry density of 1.70 g/cm3 after three wetting-drying cycles

圖12 密度為1.76 g/cm3的黃土試樣3次干濕循環(huán)后SEM照片F(xiàn)ig.12 SEM image of Lanzhou loess soil in dry density of 1.76 g/cm3 after three wetting-drying cycles

表3 3次干濕循環(huán)前、后黃土試樣微結(jié)構(gòu)的變化Table 3 Changes in microstructure of loess soil before and after three wetting-drying cycle

3 土水特征曲線模型選取

非飽和土的土水特征曲線受多種因素影響，目前尚不能從理論上推求含水率與基質(zhì)吸力的關(guān)系，一般采用簡(jiǎn)單模型描述不同土的土水特征曲線。利用數(shù)學(xué)模型對(duì)測(cè)試所得吸力、含水率數(shù)據(jù)進(jìn)行準(zhǔn)確擬合，對(duì)于預(yù)測(cè)和計(jì)算非飽和土的力學(xué)性能、滲透系數(shù)、抗剪強(qiáng)度及分析邊坡穩(wěn)定性有重要意義。Sillers 等[15,27]系統(tǒng)介紹了目前世界上廣泛使用的土水特征曲線數(shù)學(xué)模型，通過(guò)多組實(shí)測(cè)土水特征曲線與數(shù)學(xué)模型的擬合分析了各種模型的適用性及優(yōu)缺點(diǎn)；戚國(guó)慶等[28]通過(guò)數(shù)學(xué)表達(dá)形式將土水特征曲線的數(shù)學(xué)模型分為4類(lèi)，在此基礎(chǔ)上提出了Taylor級(jí)數(shù)展開(kāi)的冪函數(shù)多項(xiàng)式通用模型；來(lái)劍斌等[29]通過(guò)實(shí)測(cè)多種土的土水特征曲線，對(duì)比分析了各種模型對(duì)不同土質(zhì)的適用性。

分析已有模型的優(yōu)缺點(diǎn)及實(shí)用性，選取 Van Genuchten[9]，F(xiàn)redlund and Xing[30]以及 Garder[31]3 種常用模型對(duì)實(shí)測(cè)的黃土土水曲線進(jìn)行擬合，模型數(shù)學(xué)表達(dá)式如下。

Van Genuchten模型：

Fredlund and Xing 模型：

Garder 模型：

式中：a為進(jìn)氣值函數(shù)的土性參數(shù)；b為當(dāng)基質(zhì)吸力超過(guò)土的進(jìn)氣值時(shí)，土中水流出率函數(shù)的土性參數(shù)；c為殘余含水率函數(shù)的土性參數(shù)；φ為基質(zhì)吸力(kPa)；θ為體積含水率(%)；θs為飽和體積含水率(%)；θr為殘余體積含水率(%)。

圖13 選用模型對(duì)蘭州黃土的擬合曲線Fig.13 Fitting curves to Lanzhou loess soil with selected models

表4 選用模型對(duì)蘭州黃土的擬合結(jié)果Table 4 Results of selected models fitting toLanzhou loess soil

圖13所示為3種模型對(duì)蘭州黃土最大干密度試樣的擬合曲線，表4所示為所有土樣的擬合結(jié)果。從圖13和表4可以看出：Van Genuchten模型擬合結(jié)果與實(shí)測(cè)曲線最接近，擬合相關(guān)性高，可以很好地描述非飽和黃土的土水特征曲線。因此，認(rèn)為Van Genuchten模型為黃土土水特征曲線的適宜模型，可用來(lái)描述和預(yù)測(cè)重塑黃土的土水特征曲線。

4 結(jié)論

(1) 蘭州黃土土水特征曲線呈反 S型曲線形態(tài)，在初始條件下，土體含水率隨基質(zhì)吸力增大降低幅度很?。划?dāng)基質(zhì)吸力高于進(jìn)氣值時(shí)，土體進(jìn)入快速失水狀態(tài)。隨著基質(zhì)吸力增大，土樣的失水速率不斷降低，直至最后達(dá)到殘余含水率而不再變化。

(2) 在低吸力段，干密度對(duì)黃土的土水特征曲線有顯著影響。干密度增大使土中大孔隙減少，中、小孔隙增多，導(dǎo)致土樣飽和含水率降低，土水特征曲線平緩，土的持水能力增強(qiáng)。土體進(jìn)氣值的對(duì)數(shù)值隨干密度增大呈線性增長(zhǎng)規(guī)律。

(3) 干濕循環(huán)作用使土中膠結(jié)物被溶蝕，孔隙貫通或擴(kuò)張，土體中大孔隙增多，飽和含水率增大，持水能力降低，進(jìn)而影響了黃土的土水特征曲線。多次干濕循環(huán)后土體結(jié)構(gòu)趨于穩(wěn)定，此時(shí)干濕循環(huán)對(duì)土體的土水特征曲線影響很小。

(4) Van Genuchte模型的擬合曲線與黃土的實(shí)測(cè)土水曲線十分接近，擬合相關(guān)性高，可以很好地描述和預(yù)測(cè)非飽和黃土的土水特征曲線。

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