基质吸力
非饱和黄土基质吸力的滤纸法测试
非饱和黄土基质吸力的滤纸法测试唐东旗，彭建兵，孙伟青【摘要】摘要: 黄土属于非饱和土，具有明显的大孔隙、垂直节理发育、湿陷性等特征，使得黄土地区工程地质灾害问题频发。
由于黄土具有水敏性，因此水的因素成为诱发地质灾害的主要因素。
基质吸力的变化是土体边坡稳定的重要因素。
利用滤纸法对非饱和黄土的基质吸力进行试验研究，得出随着含水率的增加基质吸力逐渐减小；在土体含水率较小时基质吸力的变化比较敏感，含水率越高，其变化越小；在含水率达到饱和时基质吸力消失为零；并且随含水率的增加土体的抗剪强度逐渐减小。
研究认为，滤纸法对操作过程中空气条件要求相对严格，是一种能够快速、简便测试非饱和土体基质吸力的方法。
【期刊名称】煤田地质与勘探【年(卷),期】2012(000)005【总页数】5【关键词】关键词：滤纸法；非饱和黄土；基质吸力；土水特征曲线；抗剪强度中国黄土广泛分布在西北、华北与东北地区，尤其集中分布在被称为中央黄土高原的陕西、甘肃、山西以及宁夏等省区，黄土面积达到了63万km2，占陆地面积的6.63%，占世界黄土覆盖面积的4.9%。
多年来黄土地区水土流失严重，地质灾害频发，严重制约了经济的发展。
黄土属于非饱和土，具有大孔隙、垂直节理发育和湿陷性等特征，使得黄土地区工程地质灾害问题严重。
开展黄土地区地质灾害的成因机理研究是预防黄土地质灾害的基础，而非饱和土的土水特征曲线是解释非饱和土工程现象的一项本构关系，是一切非饱和土研究的纽带[1]。
对非饱和土基质吸力的测试方法很多，主要有张力计法、滤纸法、渗析法、压力板仪法、离心机法和三轴仪法，这些方法各具优点。
本文采用滤纸法对非饱和土的基质吸力进行测量。
现有的研究表明，滤纸法是一种即能测土体总吸力又能测基质吸力的间接测试方法，该方法具有价格低廉、操作简单、量程大和精度高等优点。
当前，国外有关滤纸法研究的成果较多采用whatman’s No.42和Schleicher＆Schuell No.589-WH两种型号的滤纸，但在国内滤纸法的研究成果屈指可数[2-5]，且主要涉及国产“双圈”牌滤纸的吸力率定试验。
非饱和黄土基质吸力的滤纸法测试
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键
词 ：滤 纸 法；非饱 和黄 土 ；基质 吸 力；土 水特征 曲线；抗 剪 强度
文 献标 识码 ：Ａ ＤＯ ： ０３ ６ ￣ｉ ｎ１ ０ ．９ ６２ １ ．５０ ０ Ｉ １ ．９ ９ ．ｓ ．０ １１ ８ ． ２０ ．１ ｓ ０
中图分类 号：Ｔ １ ． Ｕ４ １ ９ ９
出随着含 水率 的增 加基 质吸 力逐 渐减 小 ；在 土体 含 水率较 小时基质 吸 力 的变化 比较 敏感 ，含 水率 越 高 ，其 变化 越 小；在 含 水率 达到饱 和 时基质 吸 力消 失为零 ；并且 随含 水率 的增 加土体 的抗 剪 强
度逐 渐 减 小。研 究认 为 ，滤纸 法对操作 过 程 中空 气条件要 求相 对严 格 ，是一种 能够快速 、简便测
非 饱和 黄 土基 质 吸 力 的滤纸 法测 试
唐 东旗 ，彭建兵 ，孙伟 青
（ 长安大学地质工程 与测绘 学院，陕西 西安 ７ ０ ５） １０ ４
摘 要：黄 土属 于 非饱 和 土 ，具有 明显 的 大孔 隙、垂 直 节理发 育 、湿陷性 等特征 ，使 得黄 土地 区工
程地 质 灾害问题 频发 。 由于黄 土具有 水敏 性 ， 因此 水 的 因素 成 为诱 发 地质 灾害 的主要 因素 。基质 吸 力的 变化是 土体 边坡 稳 定的 重要 因素 。利 用滤纸 法对 非饱 和黄 土 的基 质吸 力进 行试验 研 究 ，得
第４ ０卷 第 ５ 期 ２１ ０２年 １ ０月
文 章 编 号 １）５０ ３ —５
煤 田地 质 与勘 探
ＣＯＡ Ｅ ｏＧＹ＆ Ｅ Ｉ Ｏ Ｌ Ｇ ０ｔ ＸＰ Ａ ０Ｒ Ⅱ Ｎ
Ｖｌ ． ０ ４０Ｎ Ｏ． １ ５ ０ｃ ． ｔ ２０ｌ ２
基质吸力对非饱和土的影响
。
壁虎╃王子
Li X.I (2023)
将有效应力表达为净应力项与一种吸力有关、且能反应基 质吸力剪切效应项之和。以为对非饱和土，土颗粒旳一部 分上作用有孔隙气压力，另一部分上作用有孔隙水压力， 它们旳作用一般是不平衡旳、变化旳，而且它旳方向并不 与净应力旳方向相一致，明确了基质吸力可引起一种剪切 效应旳结论。
基质吸力对非饱 和土旳影响
壁虎╃王子
基质吸力旳描述
基质吸力随土中含水量增长而降低，因而是不稳定旳 。膨胀土和黄土随温度旳增长而强度明显降低，非饱和土 基坑雨季轻易发生事故，花岗岩残积土边坡暴雨轻易发生 浅层滑坡，都和基质吸力旳降低有关。总之，把握好基质 吸力是非饱和土研究旳主要环节。
不同学者对基质吸力下旳定义不同，但基本上都以为
和土中存在吸力，一般来说,研究非饱和土体旳吸力就是 指研究它旳基质吸力,所以，基质吸力在控制非饱和土旳 渗透特征和力学性状方面起着十分主要旳作用。
壁虎╃王子
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壁虎╃王子
基质吸力旳描述-土基质对水旳吸持潜能与土体旳含水率有关
土基质对水旳吸持潜能与土体旳含水率有关。因为饱 和土体全部孔隙都已经被水占据，所以没有吸水旳能力了 ，所以，我们以为饱和土旳基质吸力等于0。而非饱和土 旳孔隙并没有被全部占据，所以具有吸水旳潜能，基质吸 力不小于0。
壁虎╃王子
基质吸力旳描述-基质吸力旳大小主要是针对弯液面处旳压力差而言旳
壁虎╃王子
基质吸力对非饱和土抗剪强度旳影响
Bishop提出了最早旳非饱和土有效应力强度公式，吸力项 对抗剪强度旳影响可表达为
us ua uw tan '
式中： tus 为吸力对抗剪强度旳贡献， uw 为孔隙气压力，ua
基质吸力与黏粒含量对砂土抗剪强度的影响
基质吸力与黏粒含量对砂土抗剪强度的影响冯晓腊;张睿敏;崔德山;熊宗海【摘要】当前对于非饱和土的研究,主要集中在纯砂土和纯黏土的土水特征和抗剪强度,而实际工程中,基质吸力对含黏粒砂土的抗剪强度具有显著的影响.根据实际工程中含黏粒砂土的级配,采用高岭土和细砂配制不同黏粒含量的砂土,利用5 bar压力板仪得出含黏粒砂土的土-水特征曲线,利用非饱和土四联直接仪得出不同基质吸力条件下含黏粒砂土的抗剪强度指标.研究结果表明:随着黏粒含量的增加,含黏粒砂土的残余含水率增加;随着基质吸力的增加,含黏粒砂土的抗剪强度大部分呈现增大的趋势;但当黏粒含量为15％时,随着基质吸力的增加,含黏粒砂土的抗剪强度先增大后减小,出现了"黏粒效应".最后,从含黏粒砂土的微观颗粒结构出发,揭示了含黏粒砂土的抗剪强度主要受土体含水量的大小、颗粒之间弯月形水面的数量的多少和面积大小三方面的影响.%The current research of unsaturated soil research is focused on the pure sand and pure clay .In prac-tical engineering , the matrix suction has a significant impact on shear strength of claysand .According to the clay sand grading in actual engineering , the kaolinite is used in clay sand with different contents .The soil water charac-teristic curve of unsaturated containing clay sand could be analyzed by the 5 bar pressure plate apparatus test , on the basis of the soil and water characteristic curve , the suction control direct shear tests under different suction con-ditions to analyze the relationship between the matrix suction and the shear strength of unsaturated clay sandy soil . The results show that the residual moisture content of clay sand is increasing with the increase of clay content .With the increase of the matrix suction , theshearing strength of the clay sand mostly is increasing .When the percentage of the clay sandy soil is 15 , with the increase of the matrix suction , the shearing strength of the clay sandy soil is increasing firstly , then decreasing , which is a"clay effect".This shows that the increase of the matrix suction dose not have effect on the increase of the shear strength in all time for the clay sandy soil .Finally, from the microscopic analysis of soil particle structure , the shear strength of clay sand is decided by the size of the soil water content , the quantity and size of the meniscus of water between soil particles .【期刊名称】《科学技术与工程》【年(卷),期】2017(017)034【总页数】7页(P97-103)【关键词】砂土土;-水特征曲线;基质吸力;含水量;抗剪强度【作者】冯晓腊;张睿敏;崔德山;熊宗海【作者单位】中国地质大学(武汉)工程学院,武汉 430074;武汉市丰达地质工程有限公司,武汉 430074;中国地质大学(武汉)工程学院,武汉 430074;上海强劲地基工程股份有限公司,上海200030;中国地质大学(武汉)工程学院,武汉 430074;中国地质大学(武汉)工程学院,武汉 430074;武汉市丰达地质工程有限公司,武汉 430074【正文语种】中文【中图分类】TU43武汉地区湖泊河流分布密集，水文环境较复杂，地下水位高，使得地基土体中的砂土一般都位于地下水位线以下[1]，而处于饱和状态，主要分布在长江一级、二级阶地以及汉江的一级阶地及高漫滩，主要以细砂和粉砂为主，中砂分布较少，饱和度大多都在95%以上[2]。
基质吸力
2018/1/3
内 容
1.问题的提出 2.基本理论
3.研究现状 4.本文研究内容
2018/1/3
1.问题的提出
• 土质边坡稳定性计算的传统方法是用饱和 土体强度理论，结果有失精确性，而且土 质边坡大部分为非饱和区，不能忽略基质 吸力的作用。 • 基质吸力能增加土体的抗剪强度，而非饱 和土体随着含水率的不同，其基质吸力也 会发生变化，从而使得土体的抗剪强度指 标发生变化，边坡稳定性受到影响。
2018/1/3
2018/1/3
2.基本理论
• 基质吸力（基于毛细模型） 平面 P外=P内 凹面 P外>P内 故存在压差ΔP，使得 P外=P内+ ΔP
2018/1/3
2.基本理论
• 基质吸力（基于毛细模型）
Young-Laplace公式： ΔP=σ（1/r1-1/r2） • 其中，ΔP为弯液面两侧压差，σ为表面张力， r1r2为弯液面两个正交方向的曲率半径。
实验初始 实验进行12h 实验进行24h
120
25°边坡在1. 16mm/min降雨条件下各埋深处测点沿程基质吸力值
2018/1/3
4.本ห้องสมุดไป่ตู้研究的内容
（1）在同一降雨强度下，随着流程的增加， 边坡各断面测点基质吸力随着雨水的渗入， 都逐渐减小，且各测点沿着流程前12h，基 质吸力下降较快，后12h下降减慢；在同一 断面，基质吸力后12h较前12h递减值大， 其中，坡脚处变化较为剧烈。降雨强度增 大，各递减值增大。
2018/1/3
参考文献
[1]李金玉, 杨庆, 孟长江. 非饱和抗剪强度指标c、φ值与 含水率w的关系[J]. 岩土工程技术, 2010, 24(5). [2]杨和平, 张锐, 郑健龙. 非饱和膨胀土总强度指标随饱和 度变化规律[J]. 土木工程学报, 2006, 39(4):58-62. [3]姚海林, 郑少河, 李文斌,等. 降雨入渗对非饱和膨胀土 边坡稳定性影响的参数研究[J]. 岩石力学与工程学报, 2002, 21(7):1034-1039. [4]龚壁卫, 周小文, 周武华. 干-湿循环过程中吸力与强度 关系研究[J]. 岩土工程学报, 2006, 28(2):207-209.
基质吸力对非饱和粉质砂土抗剪强度的影响
基质吸力对非饱和粉质砂土抗剪强度的影响董倩;侯龙;赵宝云【摘要】从宏观吸力控制型直剪试验和微观土体颗粒结构分析两方面入手,在压力板仪试验分析非饱和粉质砂土水-土特性的基础上,采用不同吸力条件下的直剪试验和2种不同含水量土样结构的微观扫描研究,分析非饱和粉质砂土抗剪强度和基质吸力之间的关系.研究结果表明:与黏性土不同,当粉质砂土含水量逐渐降低时,土体基质吸力对土体抗剪强度的贡献效果并不是一直增加,而是存在一个“峰值效应”,这种现象的出现是由于粉质砂土微观结构的组成特点以及随含水率减小所含水分的存在形式不断改变这两方面因素,致使基质吸力作用面积不断变化造成的.另外,土体的应力环境也会影响吸力对土体强度贡献的大小.%Based on the analysis of the soil-water characteristic of unsaturated silty sand through pressure plate instrument test, the suction control direct shear tests under different suction conditions of unsaturated silty sand were studied. And then, the microscopic structures of two kinds of soil samples with different water contents were scanned to analyze the relationship between the matric suction and the shear strength of unsaturated silty sand. The results show that unsaturated silty sand is different from unsaturated clayey soil. When water content gradually reduces, the soil shear strength of unsaturated silty sand is not always increased with the increase of matric suction, but there is a "peak effect". The appearance of "peak effect" is due to the fact that unsaturated silty sand has its own microstructure characteristics, and that with the decrease of the moisture content, the existence form of moisture changes gradually. The two factors cause the effect area of matricsuction to change constantly, and then influence shear strength of unsaturated silty sand to appear "peak effect". In addition, the stress environment also can influence contribution degree of matric suction to the shear strength of unsaturated silty sand.【期刊名称】《中南大学学报（自然科学版）》【年(卷),期】2012(043)010【总页数】5页(P4017-4021)【关键词】非饱和土;水-土特征曲线;基质吸力;抗剪强度;水-气交界面【作者】董倩;侯龙;赵宝云【作者单位】重庆科技学院建筑工程学院,重庆,401331;重庆大学土木工程学院,重庆,400045;重庆大学土木工程学院,重庆,400045;美国科罗拉多矿业大学土木与环境工程学部,美国戈尔登,80401;重庆科技学院建筑工程学院,重庆,401331;重庆大学土木工程学院,重庆,400045【正文语种】中文【中图分类】TU411随着我国经济的迅猛发展，各地工程建设的规模不断扩大，所面临的非饱和土问题越来越多。
考虑源汇项的1维稳态流下非饱和土基质吸力的解析解
考虑源汇项的1维稳态流下非饱和土基质吸力的解析解考虑源汇项的1维稳态流下非饱和土基质吸力的解析解________________________________在地理学、地质学、工程地质学等相关学科中，考虑源汇项的1维稳态流下非饱和土基质吸力的解析解是一个重要的研究内容。
它主要是关于水文地质学中的流动问题。
通常，它们与无限大的渗流体系有关，它们有不同的类型，例如自由表面流、固定表面流和沉积物的运动。
1.1 引言考虑源汇项的1维稳态流下非饱和土基质吸力的解析解是一个重要的研究内容，它可以帮助我们更好地理解不同土基质吸力情况下，水文地质学中的流动问题，从而更好地分析和处理水文地质学中的问题。
本文将针对此问题进行详细分析，重点介绍1维稳态流下非饱和土基质吸力的解析解、它们的形式和优化方法。
1.2 源汇项的1维稳态流考虑源汇项的1维稳态流是一个基本的水文地质学问题，它可以用来描述地表上水体的移动情况，以及不同土基质吸力情况下水体的运动。
一般来说，这个问题可以分为两种情况：一是不考虑源汇项的1维稳态流；二是考虑源汇项的1维稳态流。
不考虑源汇项的1维稳态流，即无限大的渗流体系，其原理是：根据守恒方程，水体会不断流失，直到水体速度变为零，这样就形成了1维平衡态。
此时，水体不再有任何变化。
考虑源汇项的1维稳态流则是根据守恒方程，水体会不断流失，但由于有外部的水体流入或流出，所以最终形成了一个有限大小的渗流体系。
这样的情况下，水体会保持一定的速度，形成1维平衡态。
1.3 非饱和土基质吸力非饱和土基质吸力是一个重要的水文地质学问题，它可以用来描述不同土基质吸力情况下水体的运动。
通常来说，当水体通过一个岩体时，由于岩体表面有一定的张力作用，会使水体减速或者减少速度变化。
这就是所谓的“非饱和土基质吸力”。
1.4 解析解考虑源汇项的1维稳态流下非饱和土基质吸力的解析解可以用来表征不同土基质吸力情况下水体的运动情况。
它们可以用来分析不同土基质吸力情况下水体的速度分布、能量分布、能量密度分布等物理量，也可以用来优化水文地质学中相关问题。
实验六土壤吸力的测定
实验六土壤吸力的测定土壤是一种非均质的多孔体，当其孔隙未充满水时对水有一定的吸持能力，并将水分保持在土壤中。
土壤的这一性质，来自土壤固一液界面上的界面张力和固体颗粒的吸力，二者统称为基质吸力。
土壤中的溶质也对水分产生吸力，称为溶质吸力。
基质吸力与溶质吸力合称为土壤总吸力，它决定着作物对土壤水分的吸收利用，因此在田间测定吸力可以指导田间灌溉，非干旱地区的田间土壤吸力（通常小于0.8巴）可用土壤水分张力计或称土壤湿度计来测定。
一、方法原理土壤水分张力计由陶土管、负压表和集气管等部件组成，陶土管是仪器的感应元件，通常由特殊多孔性素烧陶瓷制成，在一定的压力范围内（一般在一大气以下）只能让水和溶液自由通过却阻止土壤基质和空气通过，当陶土管周围土壤未被水饱和时，土壤具有吸力，能将仪器中的水分从陶土管中吸出来，使从仪器内部产生一定的真空度，这个真空度便在仪器的指示部件——负压计上指示出来，当土壤的吸力和仪器中负压平衡时，水就不再从仪器中流出。
此时负压计指示的负压力即为土壤的吸力。
当土壤因降雨或灌溉增加水分时，则吸力降低而与仪器负压力不平衡，土壤水分就会进入仪器，使仪器负压力下降并和土壤吸力达到新的平衡，当土壤被水饱和时，土壤吸力为零，仪器负压力也为零。
因此，由张力计的读数可了解土壤水分的动态。
张力计中的负压计可用负压表，也可用U型水银管的水银柱的高差，算出土壤吸力（装置参见9-1）二、仪器的准备装配好的土壤湿度计在使用前必须预先除气，除气的方法是将集气管的盖子打开，使仪器倾斜，徐徐注入无气水，陶土管外有水珠出现，说明管道通畅，轻轻敲打仪器，使气泡集中到集气管中，再将仪器注满无气水，盖上塞子和盖子，加以密封，并将仪器垂直夹于试管架上，让陶土管在空气中蒸发，约1小时后即见负压表的指针指向400mm汞柱或更高，此时，从陶土管、负压表、塑料管和集气管中，会有埋藏的气泡逸出，轻轻敲打仪器，使气泡集中到集气管中。
将陶土管浸入无气水中，这时可见负压表指针回零，打开盖子和塞子，重新充满无气水，加上塞盖，再让陶土管在空气中蒸发，这时负压表的读数可升至更高，再轻轻敲打仪器，收集逸出的空气。
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壁虎╃王子
基质吸力的描述-基质吸力的大小主要是针对弯液面处的压力差而言的
平面
p外 p内
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基质吸力及其影响因素之间的关系定性研究
壁虎╃王子
基质吸力及其影响因素之间的关系定性研究
利用上表中的数据和公式 计算非饱 和土样的基质吸力，计算后的数据汇于下表。
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基质吸力及其影响因素之间的关系定性研究
研究成果
干密度变化对基质吸力的影响
本次试验表明，基质吸力 在中高含水量段对密度状态的 变化不敏感，而在低含水量段 对密度状态的变化比较敏感， 基质吸力随干密度的增大而明 显增大。
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知识回顾-土中水
土中水即土的液相，土中水除了一部分以结晶水的形 式紧紧吸附于固体颗粒的晶体内格外，还存在吸着水和自 由水两大类。工程上对土中水的分类，如下表所示。
水的类型 吸着水 主要作用力 物理化学力
自由水
毛细管水
重力水
表面张力及重力
重力
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知识回顾-毛细现象
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知识回顾-表面张力
将Kelvin 公式代入到简化的球状弯液面Young–Laplace 公式后 ，可以得到 式中， 为弯液面蒸气的相对湿度，记 为Hr。当弯液面凸向液体一侧时，Hr＜1，这是非饱和土中毛细 作用的情形。在此种情形中，Δ p为负值，这是由于毛细水具有 负孔隙水压力所至。为与前述基质吸力的定义式一致，设s = −Δ p，则有，
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基质吸力的描述-土水特征曲线
基质吸力与土的含水率有关
基质吸力与土的含水率 有关，它与含水率之间的关 系曲线称为土水特征曲线。 由图可见，同一土体随 着含水率的降低，基质吸力 升高。同一土体基质吸力随 含水率变化还与脱水、吸水 过程相关。不同土体在同一 含水率下的基质吸力大小不 相等，至于为什么？下面有 推导。
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基质吸力计算公式的推导
以上我们已经推导得到
V 取水的摩尔体积，为水的摩尔质量Mm与水的密度ρ w 之比
所以公式进一步化为
水的摩尔质量Mm为一物理常数，等于18.016 g/mol，摩尔气体常 数R 等于8.314J·mol^－1·K^－1
公式最终简化为 由公式可见，土的基质吸力与非饱和土中水–气体系的温度、孔 隙水的密度和孔隙气的相对湿度有关。
浅谈基质吸力
吴成龙
内容摘要
知识回顾 基质吸力的描述 基质吸力计算公式的推导 基质吸力及其影响因素之间的关系定性研究
壁虎╃王子
知识回顾
前次，扬骥为大家讲解了①裂隙土的定义： 裂隙粘土，膨胀土，胀缩土的统称。其实，膨胀 土和胀缩土的说法都是运用了裂隙土最显著的特 性就是遇水膨胀，失水干缩。②裂隙对土的影响 ：裂隙影响土体强度，压缩性，渗透性，导致其 工程性质不好，对边坡稳定构成威胁，也会影响 地基承载力。③裂隙的观测，裂隙开裂依据以及 开裂深度的定量分析。其间涉及到基质吸力。
综合考虑以上几点，可以看出，基质吸力的本质可以 看成是由于水液面存在表面张力而发生的毛细效应。基质 吸力的大小始终考虑的是水气界面的效应。土体含水率降 低时，孔隙中气体增多，毛细管增多，毛细效应增强，基 质吸力增大。基质吸力的增大导致水平应力的减小。土体 最终在干湿循环，水分蒸发下产生裂隙。
壁虎╃王子
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知识回顾-摩尔，摩尔质量，摩尔体积，摩尔气体常数
摩尔，是国际单位制7个基本单位之一。摩尔是用来 衡量物质微观粒子多少的物理量。符号为n，单位为摩尔 （简称为摩，符号为mol）。每1摩尔任何物质含有阿伏加 德罗常数（约6.02×10^23）个微粒。1摩尔物质所占的体 积 Vm，称为摩尔体积。1摩尔物质的质量称为该物质的摩 尔质量，用符号Mm表示。摩尔气体常数，符号R。是一个 在物态方程式中连系各个热力学函数的物理常数。
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基质吸力及其影响因素之间的关系定性研究
研究途径
进行室内试验。测试的对象为重塑非饱和粘性土土样 。该试样是按设计的水分状态和密度状态将散状土料先用 纯水调配后经分层压密而成。土的水分状态变量用含水量 w 表示，土的密度状态变量用干密度ρ d表示。每制成1 个试样，即将其装入塑料杯中密封，静置2 d，以便水分 在试样中迁移平衡，同时孔隙气与杯中空气的相对湿度也 达到平衡，采用SHINYEI 温湿度计量测杯中空气的温度与 相对湿度。测试数据见下表。
任意区域 表面张力合力= 0
p内= p外
凹面
p外
p
p内 p
凹液面受到指向液体 外部的合力 p
p内< p外
附加压力 p
p内 = p外 + p
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基质吸力的描述-非饱和土体的基质吸力大小与土体的深度呈现一定的关系
理想化的基质吸力分布
处于地下水位以上的 非饱和土体的基质吸力大 小与土体的深度呈现一定 的关系。假定土壤地表基 质吸力为So , 地下水位处 基质吸力为0, 基质吸力从 地表至地下水位处线性减 小。
壁虎╃王子
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基质吸力及其影响因素之间的关系定性研究 Nhomakorabea研究成果
密度状态相关的饱和度变化对基质吸力的影响
可见，在中高含水量段，即当 w≥16.34%时，基质吸力几乎不随饱和 度的变化而变化，仅在特征含水量w = 18.16%处，基质吸力随饱和度的增大而 略有降低。在低含水量段，即当w＜ 16.34%时，基质吸力随饱和度的增大而 急剧增大。这表明基质吸力在中高含水 量段对饱和度的变化不敏感，而在低含 水量段对饱和度的变化非常敏感。
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基质吸力的描述-土基质对水的吸持潜能与土体的含水率有关
土基质对水的吸持潜能与土体的含水率有关。由于饱 和土体所有孔隙都已经被水占据，因此没有吸水的能力了 ，所以，我们认为饱和土的基质吸力等于0。而非饱和土 的孔隙并没有被全部占据，所以具有吸水的潜能，基质吸 力大于0。
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基质吸力的描述-基质吸力的大小主要是针对弯液面处的压力差而言的
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内容摘要
知识回顾 基质吸力的描述 基质吸力计算公式的推导 基质吸力及其影响因素之间的关系定性研究
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基质吸力及其影响因素之间的关系定性研究
研究思路
从上面的公式推导，我们已经可以看出土的基质吸力 与非饱和土中水–气体系的温度、孔隙水的密度和孔隙气 的相对湿度有关。那我们尝试采用温湿度计量测土样附近 空气的温度和相对湿度，然后查阅有关手册获取相应温度 下水的密度值，最后利用公式来计算土的基质吸力，从而 研究基质吸力及其影响因素之间的关系。
内容摘要
知识回顾 基质吸力的描述 基质吸力计算公式的推导 基质吸力及其影响因素之间的关系定性研究
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基质吸力计算公式的推导
下面利用关于弯曲表面内外压差的Young–Laplace 公式和 关于弯曲表面蒸气压变化的Kelvin 公式来推导基质吸力计算公 式。Young–Laplace 公式与Kelvin 公式是物理化学中的两个基 本公式，下面直接引用，只作简要说明。Young–Laplace 公式 表述了曲面内外压差与表面张力及表面曲率之间的关系。即弯曲 表面两边的压差等于表面张力与表面曲率参数的积。对于任意曲 面，一般而言，需要2 个曲率半径来描述。设R1和R2 为2 个正 交方向的曲率半径，则曲面的曲率参数为 Young– Laplace 的一般形式为 式中，Δ p为弯曲表面两边的 压差；γ 为表面张力；R1，R2为两正交方向的曲率半径。对于 曲率半径为r 的球面，则Young–Laplace公式简化为
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知识回顾-热力学温度和蒸气压
热力学温度，符号T，单位K。热力学温度T与人们惯 用的摄氏温度t的关系是：T（K）=273.15+t(℃)。 一定外界条件下，液体中的液态分子会蒸发为气态分 子，同时气态分子也会撞击液面回归液态。一定时间后， 即可达到平衡。平衡时，气态分子含量达到最大值，这些 气态分子对液体产生的压强称为饱和蒸气压，简称蒸气压 。凹液面的液体，它的蒸气压小于平液面的正常蒸气压。
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基质吸力的描述-基质吸力如何产生土体裂隙
土颗粒单元体
假定土体为均质各向同 性弹性体, 使用适当的应力 状态变量, 非饱和土的本构 关系可由饱和土的本构方程 延伸而得:
x
x u
E
( z y 2u ) u uw
E H
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基质吸力的描述-总结
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基质吸力及其影响因素之间的关系定性研究
研究总结 对基质吸力的影响也不外乎结构和水2 个主要因素。在高含水量 段时，水起主导作用，这时干密度的变化不起大的作用，而且当含水 量较大时，在重塑过程中往往因为土的粘着性较大而促使土团粒接触 形成明显的大孔隙骨架，土中粗大孔隙相对发达，导致基质吸力较低 。在低含水量段时，结构影响比较明显，这就产生了饱和度越大基质 吸力反而越大的“反常”现象。正如在前面推导基质吸力公式的过程 中所揭示的那样，Young–Laplace 公式表明孔隙的半径越小，弯液 面的曲率越大，基质吸力越大。在低含水量段，随着土的干密度的增 大，土的细微结构无论是在数量上、层次上以及复杂程度上都有显著 的增加，故其基质吸力的明显增大并非反常。
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内容摘要
知识回顾 基质吸力的描述 基质吸力计算公式的推导 基质吸力及其影响因素之间的关系定性研究
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基质吸力的描述
基质吸力随土中含水量增加而降低，因而是不稳定的 。膨胀土和黄土随温度的增加而强度显著降低，非饱和土 基坑雨季容易发生事故，花岗岩残积土边坡暴雨容易发生 浅层滑坡，都和基质吸力的降低有关。总之，把握好基质 吸力是非饱和土研究的重要环节。 不同学者对基质吸力下的定义不同，但基本上都认为 ，以下是我对基质吸力的理解。