花岗岩残积土的全吸力土—水特征曲线试验及模型研究.docx

花岗岩残积土的全吸力土—水特征曲线试验及模型研究
一、研究背景与意义
花岗岩残积土是位于花岗岩地区，经过长时间风化剥蚀后形成的土层，具有很高的工程可利用性。但该类土体的力学特性，特别是水力特性知识相对不足，给其工程应用带来了一定的不确定性。因此，开展花岗岩残积土水特征曲线的试验与模型研究，对该类土体的水力特性搞清楚，可以为其工程应用提供科学依据。
二、实验内容与方法
根据土工试验原理，本实验采用吸力仪实现花岗岩残积土的全吸力试验。具体实验步骤如下：
1.实验前准备：
准备好吸力仪、高精密天平、容器、试样、无气化水等。
2.试样制备：
将花岗岩残积土精心挑选并筛选，以得到纯净的微细颗粒。将约500克筛过的花岗岩残积土放在试样塑料顶模内，轻轻压实，再用抹刀将表面刮平，厚度约在3至4厘米。
3.测量重量：
将试样取出，放在高精度天平上进行称重，称其干重W0。
4.试验过程：
试样放到吸力仪上夹紧，零点调整完毕，无气化水缓慢注入试样中，等待其充分浸润，待吸力仪读数稳定时停止注水，记录下试样的吸力试验时间、质量及吸力值。
利用上述数据，可绘出花岗岩残积土的全吸力土水特征曲线。
三、曲线特性分析
在实验结束后，根据试验数据绘制出花岗岩残积土全吸力土—水特征曲线。在此基础上，对曲线特性进行分析：
1.吸力试验曲线类型：
花岗岩残积土全吸力土—水特征曲线具有明显的倾斜的S形，属于较典型的全吸力土—水特征曲线类型。
2.滞后现象：
在吸力减小时，试样的含水量实际上并没有立即下降，而是经过了一段称之为滞后段的区域；吸力增大但含水量并不增加时，试样的含水量也经过了一段称为滞涨区的时间。这些现象称为滞后现象，是花岗岩残积土的典型水特性。
3.曲线末端特性：
当试样吸力达到某一临界值时，其含水量会戏要增加，曲线会出现较长时间的平行于含水量轴的段，称之为最大吸力区。该特性提示花岗岩残积土充分饱和时，透水性较强。
四、模型分析
通过对花岗岩残积土全吸力土—水特征曲线的分析，可建立相应的水特征吸力模型，该模型如下：
Pc=(Su/K)·[(uae/at)+1]+[Su/K]·[(uae/at)+1]2
其中，Pc为吸力表头；Su为饱和吸力；K为渗透系数；uae为试样干重；at为试样含水量。
该模型可用于预估花岗岩残积土的水头高度与试样含水量之间的关系。
五、总结与展望：
通过对花岗岩残积土全吸力试验曲线的分析，可以看出花岗岩残积土有明显的吸力特性。这一特性对土体的渗透和排水等工程应用具有重要意义。未来还需要在更广泛的参数范围内开展试验和模型研究，以进一步完善花岗岩残积土的水力特性。