[发明专利]一种预测土水特征曲线滞回行为的方法

权利要求书

1.一种预测土水特征曲线滞回行为的方法，其特征在于：所述方法包括如下步骤：

1)按照《土工试验方法标准》将所取土制成初始干密度ρ₀的饱和样；

2)将已知初始干密度ρ₀的饱和样进行脱湿实验以及吸湿实验，记录土样脱湿过程以及吸湿过程中横截面积变化，记录土样纵向高度的变化，同时测出对应的质量含水率，作出ρ_d-w曲线；所述ρ_d-w曲线的横坐标是质量含水率w，纵坐标是干密度ρ_d；

3)通过已有数据做出初始干密度ρ₀的脱湿土水特征曲线，再结合压缩变形影响下SWCC的简化表征方法可以得出任意干密度的脱湿曲线；所述任意干密度均大于初始干密度；

4)由步骤2)的ρ_d-w曲线，根据吸湿至每一级含水率所对应的土体干密度在任意干密度的脱湿曲线中预测考虑孔隙结构变化的吸湿曲线；

5)考虑接触角滞回效应，在已知土体前进角和后退角数据的条件下，引入Young-Laplace理论，找到土体脱吸湿过程中基质吸力的比例关系，将吸湿曲线进行平移得到考虑滞回效应的初始干密度ρ₀的干湿循环土-水特征曲线。

2.根据权利要求1所述的预测土水特征曲线滞回行为的方法，其特征在于：所述步骤1)的具体实现方式是：

将所取的土样进行晾晒后碾碎，过筛，喷水润湿搅拌后，静置待水分迁移均匀，测量土样的质量含水率w₀；利用液压千斤顶制备初始干密度ρ₀的环刀试样，制样结束后，将土样取出环刀，抽真空饱和，清水浸没并算出土样饱和含水率记为w_s。

3.根据权利要求2所述的预测土水特征曲线滞回行为的方法，其特征在于：所述步骤2)的具体实现方式是：

将步骤1)制好的饱和样放入恒温干燥箱中进行脱湿，相隔一定的时间对饱和样进行土样横截面积测量、土样高度测量以及土样含水率测量，直至土样质量不再变化，此时土样脱湿完成；随即进行加湿，根据测得的饱和含水率w_s，在0～w_s之间取若干含水率，0～w_s之间包括w₁、w₂、w₃、…、w_i、…、w_s，所述w_i是第i级含水率；计算加湿至每一级含水率所需多少水，将脱湿后的试样进行均匀加湿，加湿到指定的质量后停止加水，用保鲜膜沿试样四周密封，将密封好的试样放入密封袋进行二次密封，将密封好的试样放入恒温恒湿箱让水分均匀迁移，三天后拿出并进行土样横截面积测量、土样高度测量以及土样含水率测量；根据测得的数据作出ρ_d-w曲线。

4.根据权利要求3所述的预测土水特征曲线滞回行为的方法，其特征在于：所述步骤3)的具体实现方式是：

通过已有数据做出初始干密度ρ₀的脱湿土水特征曲线，结合压缩变形影响下SWCC的简化表征方法，在已知土体任意干密度ρ_d和土粒相对密实度d_s的条件下，通过式(1)可以求出孔隙比e，所述任意干密度ρ_d大于初始干密度ρ₀；将式(1)算出的e带入式(2)算出饱和质量含水率w’；土水特征曲线中，纵坐标是质量含水率，将算出的饱和质量含水率w’在纵轴找到对应的数值并做一条平行于横轴的直线交初始干密度ρ₀的脱湿土水特征曲线，即得到一条任意干密度的土水特征曲线，以此类推做出多条任意干密度的土水特征曲线；

公式(1)中：

e为孔隙比；

d_s为土体相对密实度；

ρ_w为纯水在4℃时的密度；

ρ_d为土体干密度；

公式(2)中：

w’为饱和质量含水率；

e为孔隙比；

d_s为土体相对密实度。