基于粒徑分布曲線的非飽和砂土土水特征曲線概率預測模型*

張 潔 陽 帥 譚澤穎 李 旭

(①同濟大學地下建筑與工程系，上海 200092，中國)(②北京交通大學土木建筑工程學院，北京 100044，中國)

0 引 言

土水特征曲線是研究非飽和土學的重要手段，定義了非飽和土的基質吸力和含水量之間的關系(李志清等，2007)，反映了土的持水能力特性。土水特征曲線廣泛應用于巖土工程，環境工程以及農業工程。土水特征曲線可用來推斷非飽和土的滲透系數、抗剪強度(Vanapalli et al.，1996; 高游等，2017)等性質，對涉及到非飽和土的工程具有重要意義(包承綱，2004)，目前對于土水特征曲線的影響因素開展了許多研究(石振明等，2018；李同錄等，2019)。為方便工程應用，很多學者提出不同的擬合方程來描述土水特征曲線，如VG模型(van Genuchten，1980)、FX模型(Fredlund et al.，1994)、Gardner模型(Gardner et al.，1958)等。其中：VG模型由于參數較少、形式簡單，是目前使用最廣泛的土水特征曲線模型之一。

非飽和土土水特征曲線可通過室內試驗獲得(Li et al.，2014)，但相關試驗一般比較費時且費用高昂，對非飽和土力學的工程應用帶來了挑戰。另一方面，由于土壤粒徑分布曲線和土水特征曲線形狀相似，一些學者發現可基于土體粒徑分布曲線來預測土體的土水特征曲線。其中：Arya和Paris在1982年(Arya et al.，1982)首次嘗試通過粒徑分布曲線參數預測土水特征曲線(A & P模型)，將顆粒累積分數轉化為含水率，將顆粒半徑通過經驗系數α轉化為孔隙半徑，并通過毛細方程計算吸力。一些研究者還在A & P模型的基礎上提出一些物理或概念模型對土水特征曲線進行預測(如Mohammadi et al.，2011)。這些研究結果表明，可以基于一些易于獲得的物理指標，如粒徑分布，通過一定的轉換方法來估算土的土水特征曲線，從而實現用較低的代價來獲得非飽和土的主要工程性質。……