非飽和土水力與力學(xué)特性的物理機(jī)制研究

前言 第1章 緒論 1.1 非飽和土水力-力學(xué)特性的物理機(jī)制問題的研究背景 1.2 持水曲線及其影響因素的研究現(xiàn)狀 1.2.1 持水曲線的模型描述 1.2.2 干濕循環(huán)的影響——以滯回特性為研究對象 1.2.3 顆粒組成的影響 1.3 非飽和滲透特性的模型描述 1.4 土顆粒與水相互作用的理論描述、試驗研究及數(shù)值模擬 1.5 非飽和土有效應(yīng)力的公式描述 1.6 “土樣-土顆粒-集合體”多層次分析模式的提出 1.6.1 多層次分析模式的研究目標(biāo) 1.6.2 多層次分析模式的研究內(nèi)容 1.6.3 多層次分析模式的獨到之處 參考文獻(xiàn) 第2章 密度、干濕循環(huán)、孔隙尺寸分布和應(yīng)力對土樣持水特性的影響 2.1 初始干密度和干濕循環(huán)對黃土持水曲線的影響 2.1.1 試驗用土、儀器及方案 2.1.2 試驗結(jié)果分析及討論 2.2 顆粒級配、初始干密度和應(yīng)力對持水曲線“滯回度”的影響 2.2.1 試驗用土、儀器及方法 2.2.2 試驗與研究方案 2.2.3 對青藏黏土、全風(fēng)化花崗巖和火山土的試驗結(jié)果分析 2.3 利用土的孔隙尺寸分布預(yù)測持水曲線的方法 2.3.1 預(yù)測思路 2.3.2 預(yù)測結(jié)果分析 2.4 考慮應(yīng)力引起孔隙比變化的持水曲線模型 2.4.1 試驗用土、儀器及研究方案 2.4.2 對Saskatchewan粉土、Indian Head冰磧土和西安黃土的試驗結(jié)果分析 2.4.3 考慮應(yīng)力引起孔隙比變化的持水曲線模型的推導(dǎo)思路 2.4.4 模型的試驗驗證 2.5 本章小結(jié) 參考文獻(xiàn) 第3章 土樣在全含水率范圍內(nèi)持水及非飽和滲透特性的模型描述 3.1 全含水率范圍內(nèi)持水特性的模型描述 3.1.1 表征較高含水率范圍內(nèi)持水特性的傳統(tǒng)模型 3.1.2 建立表征全含水率范圍內(nèi)持水特性的修正模型 3.1.3 門檻基質(zhì)吸力和門檻體積含水率的確定 3.2 全含水率范圍內(nèi)非飽和滲透特性的模型描述 3.2.1 表征毛細(xì)流動對非飽和滲透貢獻(xiàn)的傳統(tǒng)模型 3.2.2 表征薄膜流動對非飽和滲透貢獻(xiàn)的修正模型 3.2.3 建立表征全含水率范圍內(nèi)非飽和滲透特性的組合模型 3.3 模型的驗證與討論 3.3.1 修正持水曲線模型的試驗驗證 3.3.2 修正(組合)非飽和滲透系數(shù)模型的試驗驗證 3.4 本章小結(jié) 參考文獻(xiàn) 第4章 土顆粒與液橋相互作用的微觀持水特性- 4.1 不等尺寸土顆粒間液橋的形狀和受力分析 4.1.1 充填角和固一液交界面的控制半徑 4.1.2 液橋體積的計算 4.1.3 基質(zhì)吸力的無量綱表達(dá)式 4.1.4 毛細(xì)作用力的無量綱表達(dá)式 4.2 理論模型的計算結(jié)果分析、討論及驗證 4.2.1 礦物成分相同的土顆粒間無量綱的液橋體積與毛細(xì)作用力 4.2.2 礦物成分不同的土顆粒間無量綱的液橋體積與毛細(xì)作用力 4.2.3 土顆粒問水分與水蒸氣的平衡 4.2.4 理論模型的驗證——表征球體顆粒間液橋毛細(xì)作用力與其間距的關(guān)系 4.3 本章小結(jié) 參考文獻(xiàn) 第5章 均勻土顆粒集合體滯回持水特性的物理模型 5.1 土顆粒集合體物理模型的理論基礎(chǔ) 5.1.1 兩個相切接觸的等徑球體顆粒間毛細(xì)水的形態(tài)和受力 5.1.2 等徑球體顆粒集合體的增濕過程 5.1.3 等徑球體顆粒集合體內(nèi)的體積關(guān)系 5.2 表征均勻土顆粒集合體滯回持水曲線的物理模型 5.2.1 對邊界增濕過程的模擬 5.2.2 對邊界減濕過程的模擬 5.2.3 對第1次掃描減濕過程的模擬 5.2.4 對第1次掃描增濕過程的模擬 5.2.5 對再次掃描增濕和減濕過程的模擬 5.2.6 模型中參數(shù)的確定 5.3 模型的驗證 5.4 本章小結(jié) 參考文獻(xiàn) 第6章 氣、液、固及其交界面集合體的有效應(yīng)力公式研究 6.1 有效應(yīng)力公式的推導(dǎo) 6.1.1 各相及其交界面的守恒方程 6.1.2 在Helmholtz自由能中考慮力一水耦合特性 6.1.3 氣、液、固及其交界面集合體的有效應(yīng)力公式 6.2 有效應(yīng)力參數(shù)的確定 6.3 有效應(yīng)力公式的驗證 6.4 本章小結(jié) 參考文獻(xiàn)