不同含液量下顆粒間液橋力及形態(tài)的試驗(yàn)研究

蒲 誠，劉奉銀，張 昭，程靖軒，趙 偉

（西安理工大學(xué) 巖土工程研究所，陜西 西安 710048）

1 研究背景

非飽和土的持水特性是其區(qū)別于其他類型土最主要的性質(zhì)，正確認(rèn)識(shí)非飽和土的持水特性是巖土工程性能評價(jià)的基礎(chǔ)和關(guān)鍵，也是科學(xué)研究的熱點(diǎn)問題。長期以來眾多學(xué)者采用基質(zhì)吸力、含水率、飽和度等參數(shù)來表征非飽和土的持水特性，取得了長足的進(jìn)展。但是隨著認(rèn)識(shí)水平的提升，人們發(fā)現(xiàn)，不同初始條件下土樣的持水特性反映的試驗(yàn)規(guī)律適用范圍較窄、物理機(jī)制不清，加之不能觀測到土樣內(nèi)部的變化情況，想要正確認(rèn)識(shí)和從根本上揭示非飽和土持水特性的內(nèi)在機(jī)制是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。作為一種典型的散體材料，當(dāng)位于潮濕環(huán)境中時(shí)土體會(huì)從周圍環(huán)境中吸收水分，在顆粒接觸點(diǎn)處形成液橋，有學(xué)者認(rèn)為非飽和土持水特性的變化過程從本質(zhì)上可以歸結(jié)為土顆粒間液橋力的演化，因而，從液橋的角度認(rèn)識(shí)和解釋持水特性日益為土力學(xué)界所關(guān)注。

對液橋的研究最早可以追溯到1960年代表面科學(xué)領(lǐng)域。隨后，為了計(jì)算簡單起見，Gillespie等［1］和Clark 等［2］將液橋的外表面假定為圓形；De Bisschop 等［3］、Pietsch［4］分別研究了兩光滑球體以及粗糙球體顆粒間液橋的液橋力。Willett等［5］利用微分天平分別測量了等徑與不等徑人造藍(lán)寶石顆粒間毛細(xì)力的變化規(guī)律；Damiano等［6］利用小撓度的懸臂裝置，通過測量懸臂的變形來間接計(jì)算一對等徑顆粒間液橋力的大小；Diana 等［7］、Wang Ji-Peng 等［8］在兩顆粒拉伸試驗(yàn)的基礎(chǔ)上進(jìn)一步測量了三顆粒拉伸時(shí)液橋毛細(xì)力的變化。……