土吸力測量中濾紙法影響因素及其應(yīng)用研究.pdf

1、土體吸力是非飽和土力學(xué)中的一個重要概念，它在解釋工程問題中的非飽和土的力學(xué)性狀方面具有重要意義。測量土體吸力的方法已經(jīng)有多種，在這些方法當(dāng)中，濾紙法是唯一一種可以同時測量總吸力和基質(zhì)吸力的吸力測量技術(shù)，同時濾紙法也具有經(jīng)濟上廉價，操作上簡單等特點，因此具有廣泛的應(yīng)用前景。目前國內(nèi)外的學(xué)者對濾紙法已經(jīng)有了相當(dāng)深入的研究，但是在濾紙法率定曲線的影響因素方面仍然有很多地方相關(guān)學(xué)者的觀點沒有達成一致，同時國內(nèi)學(xué)者濾紙法的研究也還不夠深入。

2、>　　本研究全文以四種不同品牌的定量濾紙作為研究主體，對濾紙法率定試驗中的影響因素進行了系統(tǒng)性的研究，并擬合不同品牌定量濾紙的在不同吸力狀態(tài)（總吸力和基質(zhì)吸力）和不同含水量狀態(tài)（吸濕和脫濕）下的率定曲線。同時觀察了濾紙材料的微觀結(jié)構(gòu)并對孔徑分布進行測試，探討和分析了濾紙法應(yīng)用工程中的常見誤差，最終將濾紙法與其他吸力測試技術(shù)進行比較來探究濾紙法的精確性以及吸力測試適用范圍。研究的主要內(nèi)容及結(jié)論如下：
　　1）以三種國產(chǎn)品牌定量濾紙（

3、雙圈牌203型、新星牌203型、皎潔牌203型）和一種國外品牌濾紙（Whatman No.42型）為研究對象，對上述四種品牌的定量濾紙進行總吸力吸濕率定曲線測量，并觀察不同品牌濾紙率定曲線之間的差異，同時對不同批次的雙圈牌203型定量濾紙進行率定曲線測量，研究批次對率定曲線的影響。結(jié)果表明不同品牌定量濾紙的率定曲線在高吸力段中吸力值與濾紙含水率的關(guān)系趨勢非常接近，而在低吸力段中率定曲線的趨勢有較大的不同。而同品牌不同批次的濾紙率定曲線之

4、間也存在一定的差異。
　　在對不同品牌進行率定試驗的過程中，每隔相應(yīng)的天數(shù)對濾紙進行稱量直到濾紙質(zhì)量達到穩(wěn)定，結(jié)果表明不同品牌濾紙的率定曲線達到平衡所需的時間比較接近，而率定曲線達到平衡所需的時間也可以根據(jù)吸力段來劃分，便于更高效地應(yīng)用于濾紙法吸力測量中。
　　以雙圈牌203型定量濾紙為研究對象，對該型濾紙分別進行不同溫度下的總吸力率定試驗，探究溫度效應(yīng)對濾紙率定曲線的影響，試驗結(jié)果表明濾紙的持水性能隨著溫度的升高而降低，并

5、從熱力學(xué)的角度對溫度效應(yīng)對濾紙率定曲線的影響進行來分析；
　　分別利用不同種類的飽和鹽溶液、不同摩爾濃度的NaCl溶液和壓力板對雙圈牌203型定量濾紙進行吸濕和脫濕過程的總吸力和基質(zhì)吸力率定曲線測試，發(fā)現(xiàn)吸濕和脫濕過程的率定曲線之間在低吸力段存在明顯的滯回性。
　　將試驗過程中測定的率定曲線進行公式擬合，為本文后續(xù)的國產(chǎn)濾紙法應(yīng)用以及以后學(xué)者對國產(chǎn)濾紙在濾紙法中的應(yīng)用研究提供參考。
　　2）分別使用掃描電子顯微鏡和泡壓

6、法濾膜孔徑分析儀對四種不同品牌的定量濾紙進行微觀結(jié)構(gòu)觀察以及孔徑分布測試，通過對測試結(jié)果進行分析得出濾紙材料的孔徑分布與濾紙的持水性能之間有密切的關(guān)系。
　　3）利用國產(chǎn)雙圈牌203型定量濾紙對特定土樣進行總吸力和基質(zhì)吸力測量，并將測量結(jié)果與壓力板法和蒸汽平衡法的測量結(jié)果進行對比，結(jié)果表明濾紙法測量基質(zhì)吸力的極限值為100kPa，而測量總吸力的極限值為1000kPa。
　　4）本文從熱力學(xué)角度對溫度波動造成的濾紙法總吸力值測

7、量誤差進行分析，結(jié)果表明溫度波動造成的誤差是濾紙法不能準(zhǔn)確測量低于1000kPa的總吸力值的重要原因。同時對電子天平的精度對濾紙含水率測量造成的誤差進行計算，認為0.0001g精度天平也能滿足正常的稱量要求。
　　論文創(chuàng)新點：①開展了不同品牌國產(chǎn)定量濾紙率定曲線試驗研究為后續(xù)學(xué)者對國產(chǎn)濾紙在濾紙法中的應(yīng)用研究提供參考；②通過對不同品牌和不同學(xué)者測得的率定曲線的比較，并將率定曲線應(yīng)用于吸力測量的實際應(yīng)用，基本確認了濾紙法在總吸力在高