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第1章 绪论 1

1.1非饱和土水力-力学特性的物理机制问题的研究背景 1

1.2持水曲线及其影响因素的研究现状 3

1.2.1持水曲线的模型描述 4

1.2.2干湿循环的影响——以滞回特性为研究对象 8

1.2.3颗粒组成的影响 11

1.3非饱和渗透特性的模型描述 13

1.4土颗粒与水相互作用的理论描述、试验研究及数值模拟 14

1.5非饱和土有效应力的公式描述 16

1.6“土样-土颗粒-集合体”多层次分析模式的提出 18

1.6.1多层次分析模式的研究目标 18

1.6.2多层次分析模式的研究内容 19

1.6.3多层次分析模式的独到之处 21

参考文献 22

第2章 密度、干湿循环、孔隙尺寸分布和应力对土样持水特性的影响 32

2.1初始干密度和干湿循环对黄土持水曲线的影响 33

2.1.1试验用土、仪器及方案 33

2.1.2试验结果分析及讨论 35

2.2颗粒级配、初始干密度和应力对持水曲线“滞回度”的影响 39

2.2.1试验用土、仪器及方法 39

2.2.2试验与研究方案 40

2.2.3对青藏黏土、全风化花岗岩和火山土的试验结果分析 41

2.3利用土的孔隙尺寸分布预测持水曲线的方法 47

2.3.1预测思路 47

2.3.2预测结果分析 48

2.4考虑应力引起孔隙比变化的持水曲线模型 54

2.4.1试验用土、仪器及研究方案 54

2.4.2对Saskatchewan粉土、Indian Head冰碛土和西安黄土的试验结果分析 56

2.4.3考虑应力引起孔隙比变化的持水曲线模型的推导思路 59

2.4.4模型的试验验证 61

2.5本章小结 64

参考文献 66

第3章 土样在全含水率范围内持水及非饱和渗透特性的模型描述 68

3.1全含水率范围内持水特性的模型描述 68

3.1.1表征较高含水率范围内持水特性的传统模型 68

3.1.2建立表征全含水率范围内持水特性的修正模型 69

3.1.3门槛基质吸力和门槛体积含水率的确定 69

3.2全含水率范围内非饱和渗透特性的模型描述 71

3.2.1表征毛细流动对非饱和渗透贡献的传统模型 71

3.2.2表征薄膜流动对非饱和渗透贡献的修正模型 72

3.2.3建立表征全含水率范围内非饱和渗透特性的组合模型 73

3.3模型的验证与讨论 73

3.3.1修正持水曲线模型的试验验证 74

3.3.2修正（组合）非饱和渗透系数模型的试验验证 77

3.4本章小结 81

参考文献 82

第4章 土颗粒与液桥相互作用的微观持水特性 83

4.1不等尺寸土颗粒间液桥的形状和受力分析 84

4.1.1充填角和固-液交界面的控制半径 84

4.1.2液桥体积的计算 85

4.1.3基质吸力的无量纲表达式 86

4.1.4毛细作用力的无量纲表达式 86

4.2理论模型的计算结果分析、讨论及验证 87

4.2.1矿物成分相同的土颗粒间无量纲的液桥体积与毛细作用力 87

4.2.2矿物成分不同的土颗粒间无量纲的液桥体积与毛细作用力 89

4.2.3土颗粒间水分与水蒸气的平衡 90

4.2.4理论模型的验证——表征球体颗粒间液桥毛细作用力与其间距的关系 92

4.3本章小结 94

参考文献 94

第5章 均匀土颗粒集合体滞回持水特性的物理模型 96

5.1土颗粒集合体物理模型的理论基础 96

5.1.1两个相切接触的等径球体颗粒间毛细水的形态和受力 96

5.1.2等径球体颗粒集合体的增湿过程 97

5.1.3等径球体颗粒集合体内的体积关系 97

5.2表征均匀土颗粒集合体滞回持水曲线的物理模型 99

5.2.1对边界增湿过程的模拟 99

5.2.2对边界减湿过程的模拟 103

5.2.3对第1次扫描减湿过程的模拟 106

5.2.4对第1次扫描增湿过程的模拟 107

5.2.5对再次扫描增湿和减湿过程的模拟 109

5.2.6模型中参数的确定 110

5.3模型的验证 111

5.4本章小结 117

参考文献 118

第6章 气、液、固及其交界面集合体的有效应力公式研究 119

6.1有效应力公式的推导 119

6.1.1各相及其交界面的守恒方程 119

6.1.2在Helmholtz自由能中考虑力-水耦合特性 123

6.1.3气、液、固及其交界面集合体的有效应力公式 124

6.2有效应力参数的确定 129

6.3有效应力公式的验证 131

6.4本章小结 136

参考文献 137