非飽和殘積土土－水特性研究及基質(zhì)吸力估算

丁少林，左昌群，劉代國(guó)，李林森，陳建平

（中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院，武漢 430074）

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非飽和殘積土土－水特性研究及基質(zhì)吸力估算

丁少林，左昌群，劉代國(guó)，李林森，陳建平

（中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（武漢） 工程學(xué)院，武漢 430074）

摘 要：殘積土在我國(guó)南方分布十分廣泛，是工程建設(shè)及地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估中主要遇到的土體之一。非飽和狀態(tài)下，殘積土邊坡土體的工程性質(zhì)不僅取決于土的組成、結(jié)構(gòu)和應(yīng)力狀態(tài)，還與土中的吸力密切相關(guān)；土－水特征曲線表達(dá)了土體中含水量與吸力的關(guān)系，是非飽和土研究的重要內(nèi)容之一。選取福建省有典型代表的凝灰質(zhì)砂礫巖殘積土、凝灰?guī)r殘積土以及花崗斑巖殘積土3種類型土作為試驗(yàn)土樣，測(cè)定土樣完整的脫濕、吸濕循環(huán)過程的土－水特征曲線。鑒于基質(zhì)吸力測(cè)量困難，在Barden非飽和土分類方法的基礎(chǔ)上，通過分析具有實(shí)際工程意義的含水量情況（飽和度介于50%～90%），總結(jié)出的利用飽和度預(yù)測(cè)基質(zhì)吸力的簡(jiǎn)易方法具有針對(duì)性和實(shí)用性。

關(guān)鍵詞：殘積土；土－水特征曲線；Barden非飽和土分類；基質(zhì)吸力；飽和度

1 研究背景

殘積土在我國(guó)南方分布十分廣泛，是工程建設(shè)及地質(zhì)災(zāi)害評(píng)估中主要遇到的土體之一。殘積土是一種特殊的土體，其特性不同于一般的土體和巖體，性質(zhì)比一般土質(zhì)邊坡和巖質(zhì)邊坡都復(fù)雜，一直是專家學(xué)者研究的熱點(diǎn)。

土－水特征曲線描述了非飽和土含水率和基質(zhì)吸力的關(guān)系，可以探究非飽和土應(yīng)力應(yīng)變［1］、強(qiáng)度［2］、非飽和土的滲透性［3］等性質(zhì)，是研究非飽和土性質(zhì)的重要手段，具有重要的研究意義。針對(duì)非飽和殘積土的土－水特性，專家學(xué)者進(jìn)行了大量研究，如：吳宏偉等［4］對(duì)殘積土邊坡穩(wěn)定性隨基質(zhì)吸力的變化規(guī)律進(jìn)行了系統(tǒng)研究；龔壁衛(wèi)等［5］研究了應(yīng)力狀態(tài)對(duì)土水特征曲線的影響；蔣剛等［6］編制了考慮降雨滲流的邊坡非線性有限元計(jì)算程序，分析了降雨滲流對(duì)殘積土邊坡基質(zhì)吸力的影響；湯連生等［7］采用滲析法測(cè)定花崗巖殘積土的土水特征曲線，對(duì)花崗巖殘積土的土－水特征曲線進(jìn)行了分析；陳東霞等［8］討論了初始含水率、干密度、豎向應(yīng)力及干濕循環(huán)對(duì)非飽和殘積土脫濕過程土－水特征曲線的影響。另外，常波等［9］、唐延貴等［10］等對(duì)土水特征曲線也進(jìn)行了研究，并得出了相關(guān)結(jié)論。但上述大部分研究主要針對(duì)單一的脫濕或吸濕過程，沒有分析完整的脫濕—吸濕循環(huán)過程，缺少對(duì)脫濕和吸濕過程差異性表現(xiàn)的對(duì)比分析，可能與土－水特征曲線（SWCC）的試驗(yàn)方法周期長(zhǎng)成本高的特點(diǎn)有關(guān)；并且前人研究土樣一般也僅為1種，缺乏多種典型殘積土土水特性的差異性對(duì)比。同時(shí)，基質(zhì)吸力的測(cè)量較為復(fù)雜，目前主要的基質(zhì)吸力測(cè)試技術(shù)和設(shè)備主要分為2類，即間接測(cè)試技術(shù)和直接測(cè)試技術(shù)。直接測(cè)試技術(shù)方法主要有張力計(jì)［11］、壓力板儀和濕度計(jì)等；間接測(cè)試技術(shù)方法主要有新熱傳導(dǎo)探頭［12］、時(shí)域反射計(jì)［13］、電熱式吸力儀、濾紙法［14］等。但是上述方法在實(shí)際工程中運(yùn)用并不廣泛，一方面是因?yàn)槲覈?guó)目前土工測(cè)試技術(shù)水平的限制，很多試驗(yàn)儀器并不具備；更重要的是基質(zhì)吸力測(cè)量過程繁瑣復(fù)雜，且耗時(shí)長(zhǎng)。由于基質(zhì)吸力測(cè)量的復(fù)雜性，涉及基質(zhì)吸力的相關(guān)強(qiáng)度理論在工程上運(yùn)用較少。

本文選取福建省3種典型殘積土土樣，測(cè)定土樣完整的脫濕、吸濕過程的土－水特征曲線，探究了不同水力路徑作用下土水特征參數(shù)的變化規(guī)律，并總結(jié)出利用飽和度預(yù)測(cè)基質(zhì)吸力的簡(jiǎn)易方法，避免了復(fù)雜的測(cè)量過程，具有針對(duì)性和實(shí)用性，可為工程實(shí)踐提供參考。

2 土樣物理性質(zhì)分析

本文選取福建省有典型代表的凝灰質(zhì)砂礫巖殘積土、凝灰?guī)r殘積土及花崗斑巖殘積土3種原狀土樣為試樣，研究非飽和殘積土的土水特性，見圖1。

圖1　試驗(yàn)土樣Fig．1 Test soil samples

2．1 土樣基本物理性質(zhì)

土樣物理性質(zhì)如表1所示。

表1　土樣物理參數(shù)Table 1 Physical parameters of soil samples

2．2 土樣礦物成分分析

為確定土樣的礦物成分，分別對(duì)3種不同殘積土土樣進(jìn)行X射線測(cè)試，X射線粉晶衍射方法是目前用于物相定性和定量分析的主要手段之一。使用的分析儀器為德國(guó)Bruker AXS D8－Focus X射線衍射儀。土體樣品中所含的黏土礦物種類與含量見表2。

表2　殘積土礦物種類和相對(duì)含量Table 2 Residual soil mineral species and their relative contents

3 土水特性試驗(yàn)方案

本次土－水特性試驗(yàn)主要在福建省地質(zhì)災(zāi)害重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室完成，采用土－水特征曲線壓力板儀系統(tǒng)進(jìn)行試驗(yàn)。試驗(yàn)按照0～300 kPa，每10 kPa為一個(gè)施壓級(jí)別，加壓順序逐級(jí)升高壓力室內(nèi)的空氣壓力進(jìn)行脫水試驗(yàn)。待每級(jí)基質(zhì)吸力平衡后，即水不再繼續(xù)從土樣中排出時(shí)，讀取量管內(nèi)液面讀數(shù)。最后一級(jí)基質(zhì)吸力測(cè)試完成后，在土樣烘干器中烘干并稱量試樣的質(zhì)量，利用之前記錄的讀數(shù)計(jì)算土樣在不同級(jí)別基質(zhì)吸力狀態(tài)下對(duì)應(yīng)的體積含水量；脫濕過程結(jié)束，然后再將土樣進(jìn)行吸濕試驗(yàn)，直至土樣再次飽和，獲得完整的脫濕、吸濕循環(huán)土水特征曲線數(shù)據(jù)。

4 殘積土土－水特性研究

通過壓力板儀系統(tǒng)得到了土樣脫濕和吸濕過程基質(zhì)吸力－體積含水率的數(shù)據(jù)，限于篇幅，不一一列出。在對(duì)非飽和土土－水特征曲線（SWCC）的研究中，大量的曲線模型被提出；常用的模型包括van Genuchten（VG）模型［3］、Fredlund＆Xing3（FX3）參數(shù)模型和Fredlund＆Xing 4（FX4）參數(shù)模型［15］。通過各種模型對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行擬合，發(fā)現(xiàn)FX3參數(shù)模型擬合效果最好，其模型公式為

式中：θ為體積含水率；θs為飽和體積含水率；ψ為土體基質(zhì)吸力；a，n和m為擬合參數(shù)。a與空氣進(jìn)氣值有關(guān)，一般認(rèn)為參數(shù)a越大，進(jìn)氣值越大［16］；n為土體孔隙尺寸分布系數(shù)；m為與殘余含水率有關(guān)的土性參數(shù)。

圖2　土－水特征曲線試驗(yàn)結(jié)果及擬合曲線Fig．2 Test result of SWCC and fitting curves

擬合后得到研究土樣的土－水特征曲線，如圖2所示；對(duì)應(yīng)的Fredlund＆Xing模型參數(shù)如表3所示。

表3　土樣擬合參數(shù)Table 3 Fitting parameters of soil samples

由圖2及表3可知，殘積土的土－水特征曲線脫濕路徑隨基質(zhì)吸力的增大，曲線由平緩變?yōu)槎附?，接近殘余含水量時(shí)，曲線逐漸平緩；吸濕路徑隨著體積含水量的增加，基質(zhì)吸力逐漸減小，曲線由緩升變?yōu)槎干?，接近飽和含水量時(shí)，曲線變?yōu)槠骄?。脫濕進(jìn)程時(shí)的土－水特征擬合曲線在形狀和位置上與吸濕進(jìn)程的差別明顯，存在明顯的滯回圈；且由表3可知擬合參數(shù)差別較大。以脫濕過程特征參數(shù)為橫坐標(biāo)，吸濕過程特征參數(shù)為縱坐標(biāo)，將脫濕路徑和吸濕路徑土－水特征曲線特征參數(shù)以數(shù)據(jù)點(diǎn)的形式繪制在坐標(biāo)系中，見圖3所示。圖中直線為1∶1線，直線上的點(diǎn)橫坐標(biāo)與縱坐標(biāo)相等，直線上方的數(shù)據(jù)點(diǎn)橫坐標(biāo)小于縱坐標(biāo)；直線下方的數(shù)據(jù)點(diǎn)橫坐標(biāo)大于縱坐標(biāo)。

圖3　特征參數(shù)擬合Fig．3 Fitting results of characteristic parameters

土體的進(jìn)氣值是指空氣開始進(jìn)入土體中的所需的氣壓值，由土中最大孔隙大小和數(shù)量決定；由圖3（a）中數(shù)據(jù)點(diǎn)可知，同一土體在分別經(jīng)受脫濕進(jìn)程和吸濕進(jìn)程作用時(shí)，反映土樣進(jìn)氣值大小的參數(shù)a有一定的差異；3種土樣數(shù)據(jù)點(diǎn)均位于1∶1線的下方，說明脫濕過程的a值大于吸濕過程，脫濕進(jìn)程的進(jìn)氣壓力值也相應(yīng)大于吸濕進(jìn)程的，這體現(xiàn)了土體排水比浸濕更難以進(jìn)行的實(shí)際狀況。該種現(xiàn)象的產(chǎn)生，說明不同水力路徑階段時(shí)，土樣孔隙大小發(fā)生了改變，并且吸濕階段孔隙大于脫濕階段土樣孔隙。從表3中不難發(fā)現(xiàn)，花崗斑巖殘積土脫濕路徑的參數(shù)a最大，說明初始狀態(tài)下花崗斑巖殘積土的進(jìn)氣值也最大；從表2中可以看出，由于花崗巖殘積土中含有的石英、長(zhǎng)石等大顆粒的礦物碎屑的比例最低，導(dǎo)致殘積土中具有的大孔隙數(shù)量最少，因此進(jìn)氣值相對(duì)較高。

對(duì)于土體孔隙尺寸分布系數(shù)n而言，脫濕進(jìn)程和吸濕進(jìn)程2種水力條件下n值相差較大，說明試驗(yàn)所用的土樣在經(jīng)歷脫濕和吸濕過程后，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)因水力路徑的改變而產(chǎn)生較大的變化。從圖3（b）及表3可以看出3種土樣中，n值變化最大的為凝灰?guī)r殘積土，脫濕與吸濕差值為14．31。從表2中可以看出，凝灰?guī)r殘積土中含有的親水性礦物蒙脫石最多，含量為15%；而高嶺石，伊利石含量低。蒙脫石為2∶1型雙八面體層狀結(jié)構(gòu)，伊利石為2∶1型鱗片狀結(jié)構(gòu)，高嶺石為1∶1型片狀結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)類型使得蒙脫石親水性質(zhì)大大強(qiáng)于高嶺石、伊利石，從外部環(huán)境中獲取的水分含量也遠(yuǎn)高于高嶺石、伊利石，而含水量越高，土顆粒之間的黏結(jié)力越弱。因此，富含蒙脫石礦物的凝灰?guī)r殘積土土樣，往往膨脹性、壓縮性、可塑性都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于富含其他黏土礦物的土樣。

由此可見，凝灰?guī)r殘積土在脫濕過程中失水收縮的程度和吸濕過程中吸水膨脹的程度都要超過其他土樣；完整的脫濕過程和吸濕過程相當(dāng)于經(jīng)歷了一次干濕循環(huán)；吸濕過程中，水分進(jìn)入，加厚了土顆粒間的結(jié)合水膜，膠結(jié)物溶解使部分顆粒發(fā)生了相對(duì)位移，土體結(jié)構(gòu)擾動(dòng)；脫濕過程中，土骨架收縮使內(nèi)部結(jié)構(gòu)再次擾動(dòng)［16］；所以凝灰?guī)r殘積土土體結(jié)構(gòu)受到水力路徑的影響更大一些。

同樣，由圖3（c）及表3可知，2種水力路徑條件下的飽和含水量θs會(huì)相差很大，3種土樣數(shù)據(jù)點(diǎn)均位于1∶1線的下方，說明脫濕進(jìn)程的飽和含水量大于吸濕進(jìn)程。造成這種現(xiàn)象的主要原因在于，土體脫濕后再次重新進(jìn)水飽和時(shí)，會(huì)帶進(jìn)一定量的空氣，這些空氣會(huì)部分的以氣泡的形式存在于孔隙水中，土體孔隙被水都填充后，這些氣泡會(huì)占據(jù)部分原本應(yīng)由孔隙水所占據(jù)的土體孔隙空間，并且此時(shí)的土體基質(zhì)吸力也為0值［16］。因此，相應(yīng)的吸濕進(jìn)程的飽和含水量要較小一些。其中，相差最大的為花崗斑巖殘積土，差值為15．04%；最小的為凝灰?guī)r殘積土，差值為13．40%。主要原因?yàn)椋和馏w礦物成分不同，吸水時(shí)攜帶空氣的含量并不相同；蒙脫石吸水能力強(qiáng)，吸收的水分中夾雜的空氣相對(duì)較少；而高嶺石、伊利石吸水能力相對(duì)較弱，水分中含有較多的空氣。從表2中可知，土體樣本中凝灰?guī)r殘積土含有的親水性黏土礦物蒙脫石含量最高，因而飽和含水量相差也較小。

5 殘積土基質(zhì)吸力的估算

5．1 Barden非飽和土分類

Barden按照非飽和土的飽和度和干濕程度將非飽和土分為5種［17］，見表4所示。

表4　Barden非飽和土分類方法Table 4 Classification of unsaturated soil by Barden

Barden指出干土的強(qiáng)度和變形特性己經(jīng)與飽和度沒有什么關(guān)系，而飽和土研究比較成熟，近飽和土可視為飽和土處理，所以一般情況下它們不是非飽和土研究的重點(diǎn)［17］。不同含水狀態(tài)時(shí)，非飽和土表現(xiàn)的土性也各不相同，工程意義也不同。在實(shí)際工程中，大部分土體在未達(dá)到飽和時(shí)就已經(jīng)發(fā)生破壞，而且很干或稍濕的土體穩(wěn)定性較好，不易發(fā)生破壞［17］。只有當(dāng)土樣干濕程度為濕的狀態(tài)，即飽和度位于50%～90%時(shí)，研究土樣的土水特性及基質(zhì)吸力的作用規(guī)律才最具有工程實(shí)際意義。

將壓力板測(cè)出的基質(zhì)吸力－體積含水率數(shù)據(jù)利用公式（2）轉(zhuǎn)化為基質(zhì)吸力－飽和度數(shù)據(jù)，限于篇幅，故不一一列出。

Sr＝θ／θs。（2）

當(dāng)飽和度變化范圍為50%～90%時(shí)，根據(jù)換算的基質(zhì)吸力－飽和度數(shù)據(jù)，確定相應(yīng)的基質(zhì)吸力變化范圍，見表5所示。

表5　飽和度與基質(zhì)吸力對(duì)應(yīng)變化范圍Table 5 Ranges of saturation and corresponding matric suction variations

5．2 殘積土基質(zhì)吸力的估算

基質(zhì)吸力的測(cè)量非常復(fù)雜，限制了既有研究成果在殘積土工程中的應(yīng)用；雖然可以利用土水特征曲線公式如Fredlund＆Xing模型、van Genuchten模型等計(jì)算不同含水狀態(tài)的基質(zhì)吸力，但公式形式一般較為復(fù)雜，且有關(guān)擬合參數(shù)難以確定，應(yīng)用不便。

根據(jù)Barden研究得出的結(jié)論［17］，干土的強(qiáng)度和變形特性己經(jīng)與飽和度沒有什么關(guān)系，而飽和土研究比較成熟，近飽和土可視為飽和土處理，所以一般情況下它們不是非飽和土研究的重點(diǎn)，只有當(dāng)飽和度變化范圍為50%～90%時(shí)，研究土樣的土水特性及基質(zhì)吸力的作用規(guī)律才最具有工程實(shí)際意義。本文旨在分析具有實(shí)際工程意義的含水量情況（飽和度介于50%～90%），尋求利用飽和度預(yù)測(cè)殘積土基質(zhì)吸力的簡(jiǎn)易方法，使其具有針對(duì)性和實(shí)用性。

對(duì)變化范圍為50%～90%的飽和度及相應(yīng)基質(zhì)吸力數(shù)據(jù)進(jìn)行分析后發(fā)現(xiàn)，土樣基質(zhì)吸力的對(duì)數(shù)lnψ與飽和度Sr有良好的線性關(guān)系。令lnψ為縱坐標(biāo)，Sr為橫坐標(biāo)，在坐標(biāo)系中繪制lnψ?Sr數(shù)據(jù)點(diǎn)和擬合線，如圖4所示，表6為土樣的擬合公式及相關(guān)系數(shù)。

圖4　lnψ?Sr線性關(guān)系曲線Fig．4 Linear relationship between lnψ and Sr

從表6可以看出，土樣基質(zhì)吸力的對(duì)數(shù)lnψ與飽和度Sr的線性相關(guān)系數(shù)均大于0．9，可認(rèn)為lnψ與Sr線性相關(guān)。所以當(dāng)飽和度位于50%～90%時(shí)，土樣基質(zhì)吸力的ψ與飽和度Sr的關(guān)系可以表示為

lnψ＝kSr＋b， （50%≤Sr＜90%） 。（3）

即

ψ＝ekSr＋b＝cekSr， （50%≤Sr＜90%）。（4）

式中：Sr為飽和度；ψ為基質(zhì)吸力；k，b為不變的參數(shù)；只需測(cè)定2組基質(zhì)吸力ψ及對(duì)應(yīng)的飽和度Sr，就可以確定參數(shù)c，k的值。

參數(shù)c，k確定后，當(dāng)土樣飽和度介于50%～90%之間時(shí)，就可以根據(jù)公式（4）估算土樣此時(shí)的基質(zhì)吸力，在工程上具有一定的實(shí)用性。

該公式的特點(diǎn)是可根據(jù)具有實(shí)際土樣工程意義的含水量情況（50%≤Sr＜90%），估算土體的基質(zhì)吸力；公式中的擬合參數(shù)容易確定，應(yīng)用起來十分方便，并且所得公式對(duì)脫濕和吸濕過程基質(zhì)吸力的預(yù)測(cè)均適用，適用性較廣。

表6　土樣擬合方程Table 6 Fitting equations of soil samples

6 結(jié) 論

（1）采用Fredlund 3參數(shù)模型對(duì)土樣脫濕和吸濕過程的土－水特征曲線進(jìn)行擬合，擬合效果較好，并分析了主要擬合參數(shù)在脫濕和吸濕過程中的變化規(guī)律；

（2）以Barden非飽和土分類方法為基礎(chǔ)，總結(jié)出了土樣最具實(shí)際工程意義的含水量情況時(shí)（50%≤Sr≤90%）的基質(zhì)吸力的預(yù)測(cè)公式。

（3）鑒于我國(guó)目前的土工測(cè)試技術(shù)水平，建立簡(jiǎn)單實(shí)用的基質(zhì)吸力預(yù)測(cè)公式，在工程上具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，可為探究非飽和土體基質(zhì)吸力的變化規(guī)律及作用效應(yīng)提供參考和借鑒。

參考文獻(xiàn)：

［1］ FREDLUND D G，XING A．Equations for the Soil Water Characteristic Curve［J］．Canadian Geotechnical Journal，1994，31（4）：521－532．

［2］ FREDLUND D G，VANAPALLI S K，XING A，et al．Prediction of the Shear Strength for Unsaturated Soils U?sing the Soil Water Characteristic Curve［C］∥Proceed?ings of the1995 International Conference on Unsaturated Soils．Paris，1995：63－691．

［3］ VAN GENUCHTEN．Predicting the Hydraulic Conductivi?ty of Unsaturated Soils［J］．Proceedings of Soil Science Society of America，1980，44（5）：892－898．

［4］ 吳宏偉，陳守義，龐宇威．雨水入滲對(duì)非飽和土坡穩(wěn)定性影響的參數(shù)研究［J］．巖土力學(xué)，1999，（1）：2－15．

［5］ 龔壁衛(wèi)，吳宏偉，王 斌．應(yīng)力狀態(tài)對(duì)膨脹土SWCC的影響研究［J］．巖土力學(xué)，2004，（12）：1915－1918．

［6］ 蔣 剛，林魯生，劉祖德．降雨滲流作用下殘積土邊坡的數(shù)值分析［J］．南京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2005，（5）：27－31．

［7］ 湯連生，顏 波，李振嵩，等．花崗巖殘積土水土特征曲線的試驗(yàn)研究［J］．水文地質(zhì)工程地質(zhì)，2008，（4）：62－65，79．

［8］ 陳東霞，龔曉南．非飽和殘積土的土－水特征曲線試驗(yàn)及模擬［J］．巖土力學(xué)，2014，（7）：1885－1891．

［9］ 常 波，吳益平，何高峰，等．臨江Ⅱ號(hào)崩滑體土水特征曲線試驗(yàn)研究［J］．長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2012，（9）：53－58．

［10］唐延貴，吳禮舟．粉質(zhì)砂土的土－水特征及一維應(yīng)力變形試驗(yàn)研究［J］．長(zhǎng)江科學(xué)院院報(bào)，2013，（10）：62－65．

［11］RIDLEY A M，BURLAND J B．A New Instrument for the Measurement of Soil Moisture Suction［J］．Geotechnique，1993，43（2）：321－324．

［12］SHUAI F，F(xiàn)REDLUND D G．Use of New Thermal Con?ductivity Sensor to Measure Soil Suction［C］∥Advances in Unsaturated Geotechnics：Proceedings of Sessions of Geo－Denver．Denver Colorado，August 5－8，2000：1－12．

［13］陳仁朋，DAITA R K，DRNEVICH V P，等．室內(nèi)TDR試驗(yàn)監(jiān)測(cè)石灰礦渣加固粘性土的物理化學(xué)反應(yīng)過程（英文）［J］．巖土工程學(xué)報(bào)，2006，（2）：249－255．

［14］王 釗，楊金鑫，況娟娟，等．濾紙法在現(xiàn)場(chǎng)基質(zhì)吸力量測(cè)中的應(yīng)用［J］．巖土工程學(xué)報(bào)，2003，25（4）：405－408．

［15］FREDLUND D G，XING A．Equations for the Soil?Water Characteristic Curve［J］．Canadian Geotechnical Journal，1994，31：521－532．

［16］侯 龍．非飽和土孔隙水作用機(jī)理及其在邊坡穩(wěn)定分析中的應(yīng)用研究［D］．重慶：重慶大學(xué)，2012．

［17］BARDEN L．Consolidation of Compacted and Unsaturated Clays［J］．Geotechnique，1965，15（3）：267－286．

（編輯：王 慰）

Soil?Water Characteristics of Unsaturated Residual Soil and Estimation of Matric Suction

DING Shao?lin，ZUO Chang?qun，LIU Dai?guo，LI Lin?sen，CHEN Jian?ping
（Faculty of Engineering，China University of Geosciences，Wuhan 430074，China）

Abstract：Residual soil which widely distributes in south China is one of the major soils encountered in engineering construction and geological disasters evaluation．The engineering properties of residual soil are dependent on the composition，structure，and stress of soil，and also on the matric suction．Soil?water characteristic curve expressing the relationship between soil water content and matric suction is an important part of research on non?saturated soil．In this research we select granite porphyry residual soil，tuff residual soil and conglomerate residual soil，which are typically representative in Fujian province，as test sample soils to determine the soil?water characteristic curve in the process of Dehumidification and moisture absorption．Then we explain lag effects of soil water characteristic curve from the microscopic point of view．Based on Barden’s unsaturated soil classification，we put forward a sim?ple method to predict the matric suction with saturation by analyzing the practical engineering significant moisture （saturation between 50%?90%）in view of the difficulties in measuring matric suction．

Key words：residual soil；soil?water characteristic curve；Barden’s unsaturated soil classification；matric suction；saturation

作者簡(jiǎn)介：丁少林（1990－），男，湖北仙桃人，碩士研究生，研究方向?yàn)榈刭|(zhì)工程，（電話）13429845692（電子信箱）1096382033＠qq．com。

基金項(xiàng)目：國(guó)家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（41202201，41102196，51379194）；中央高?；究蒲袠I(yè)務(wù)費(fèi)專項(xiàng)（CUGL110215）；國(guó)土資源部公益性行業(yè)科研專項(xiàng)（201211039）

收稿日期：2014－11－04；修回日期：2015－01－13

中圖分類號(hào)：X43

文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A

文章編號(hào)：1001－5485（2016）03－0098－06