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第1章 吸力量测及控制技术 1

1.1 非饱和土中吸力的概念 1

1.2 基质吸力直接量测 5

1.2.1 张力计法 5

1.2.1.1 张力计的原理 6

1.2.1.2 张力计的使用方法 6

1.2.1.3 张力计存在的问题 7

1.2.1.4 高量程张力计 7

1.2.2 高含水率土体基质吸力测试 9

1.2.2.1 装样及测试步骤 10

1.2.2.2 高含水率土体基质吸力量测试验实例 11

1.3 吸力间接量测 12

1.3.1 基质吸力的间接量测 12

1.3.1.1 热传导传感器法 12

1.3.1.2 电导率传感器法 14

1.3.1.3 时域反射计法 15

1.3.1.4 介电常数计法 17

1.3.2 滤纸法 17

1.3.2.1 滤纸法率定曲线 18

1.3.2.2 实验仪器、材料 20

1.3.2.3 试验步骤 20

1.3.2.4 滤纸法量测吸力试验实例 21

1.3.2.5 滤纸法存在的问题 23

1.3.3 湿度计法 23

1.3.3.1 热电偶湿度计法 23

1.3.3.2 晶体管湿度计法 25

1.3.3.3 冷镜露点湿度计法 26

1.3.4 挤液法 29

1.4 吸力控制技术 29

1.4.1 轴平移控制技术 29

1.4.1.1 实验原理 31

1.4.1.2 仪器及操作步骤简介 33

1.4.1.3 轴平移技术的应用 36

1.4.2 半渗透控制技术 38

1.4.2.1 实验原理 39

1.4.2.2 实验仪器及材料 41

1.4.2.3 渗析法试验步骤 41

1.4.2.4 关键技术问题 43

1.4.2.5 渗析法试验实例 43

1.4.3 相对湿度控制技术 44

1.4.3.1 实验原理 44

1.4.3.2 实验仪器、材料及步骤 45

1.4.3.3 关键技术问题 46

1.4.3.4 相对湿度控制吸力试验实例 46

第2章 非饱和土渗透试验 49

2.1 非饱和土中水和气的运移规律 49

2.2 液体在土体中的流动及测试 50

2.2.1 水相流动定律 50

2.2.2 稳态法测定水相渗透系数 53

2.2.2.1 实验原理 53

2.2.2.2 试验装置及试验步骤 55

2.2.2.3 稳态法测定非饱和土水相渗透系数的试验实例 57

2.2.2.4 存在的问题 59

2.2.3 非稳态法测定水相渗透系数 59

2.2.3.1 瞬时截面法的实验原理 59

2.2.3.2 瞬时截面法的试验步骤 60

2.2.3.3 瞬时截面法量测非饱和土水相渗透系数的试验实例 60

2.3 气体在土体中的流动及测试 64

2.3.1 空气流动定律 64

2.3.2 非饱和土渗气特性的测定 66

2.3.2.1 侧限条件下的渗气试验 67

2.3.2.2 三轴渗气试验 69

2.3.3 渗气试验存在的问题 73

第3章 非饱和土变形试验 74

3.1 压缩试验 74

3.1.1 概述 74

3.1.2 非饱和土压缩仪 75

3.1.2.1 轴平移技术控制吸力的非饱和土压缩仪 75

3.1.2.2 半渗透技术控制吸力的非饱和土压缩仪 79

3.1.2.3 相对湿度技术控制吸力的非饱和土压缩仪 80

3.1.3 试验过程 81

3.1.4 关键技术问题 82

3.1.5 恒定吸力下压缩试验实例 83

3.2 浸润膨胀试验 83

3.2.1 概述 83

3.2.2 浸润膨胀试验分类 84

3.2.2.1 按吸力控制与否划分 84

3.2.2.2 按体积变化与否划分 87

3.2.3 浸润膨胀试验实例 90

3.2.3.1 不控制吸力的膨胀变形试验 90

3.2.3.2 不控制吸力的膨胀力试验 92

3.2.3.3 吸力控制的膨胀变形试验 93

3.2.3.4 吸力控制的膨胀力试验 94

3.3 干燥收缩试验 96

3.3.1 土体宏观收缩裂隙 97

3.3.1.1 收缩裂隙与土体中的水分蒸发 97

3.3.1.2 收缩裂隙与土体的吸力和抗拉强度 97

3.3.1.3 收缩裂隙与土体的干燥收缩性 98

3.3.2 均匀收缩体内部干化裂隙 100

3.3.2.1 土样的制备方法 100

3.3.2.2 含水率、孔隙比及微观孔隙的测试 100

3.3.2.3 收缩曲线 101

3.3.2.4 干化过程中微观测试结果及分析 101

3.4 干湿循环试验 105

3.4.1 概述 105

3.4.2 干湿循环试验的分类 106

3.4.3 干湿循环试验实例 107

3.4.3.1 常规的干化-湿化循环试验 107

3.4.3.2 控制吸力下的干湿循环试验 108

第4章 非饱和土强度试验 113

4.1 非饱和土直剪试验 114

4.1.1 概述 114

4.1.2 典型的非饱和土直剪仪 115

4.1.3 常见的非饱和土直剪试验 119

4.1.3.1 吸力控制的非饱和土直剪试验 119

4.1.3.2 不控制吸力的非饱和土直剪试验 122

4.1.3.3 剪切-浸水试验 125

4.2 非饱和土三轴试验 127

4.2.1 概述 127

4.2.2 体变量测方法 129

4.2.2.1 双压力室体变量测 129

4.2.2.2 单压力室体变量测 132

4.2.3 非饱和土三轴试验前的准备工作 138

4.2.4 常见非饱和土三轴试验类型与试验结果简介 140

4.2.4.1 等吸力的三轴剪切试验 141

4.2.4.2 控制净应力和吸力下的湿化试验 143

4.2.4.3 常含水率下等向压缩试验和三轴剪切试验 146

附录A 不规则形状土样体积量测方法——油封法 148

附录B 压汞测试方法 151

参考文献 157