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非饱和土水力与力学特性的物理机制研究


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非饱和土水力与力学特性的物理机制研究
  • 书号：9787030456809
    作者：张昭,刘奉银
  • 外文书名：
  • 装帧：平装
    开本：B5
  • 页数：
    字数：
    语种：zh-Hans
  • 出版社：
    出版时间：
  • 所属分类：
  • 定价： ￥80.00元
    售价： ￥63.20元
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物理机制研究张昭刘奉银著北京内容简介水力与力学特性是当今非饱和土力学研究的热点和难点之一。本书总结了目前非饱和土持水特性、渗透特性和有效应力的研究现状，基于表面科学、颗粒力学及热力学原理，提出了“土样土颗粒集合体”的多层次分析模式，先从土样的试验结果出发，研究了持水曲线的影响因素，并在全含水率范围内完善了对土持水及非饱和渗透特性的模型描述；再将土颗粒简化为球体颗粒，用液桥表征颗粒间的水分形态，提出了土颗粒与液桥相互作用的理论模型；最后，将非饱和土简化为球体颗粒组成的土颗粒集合体或气、液、固3相及其交界面组成的集合体，分别建立了预测滞回持水曲线的物理模型以及考虑相间交界面的有效应力公式，深化了对非饱和土水力与力学特性物理本质的认识。
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  • 前言
    第1章绪论1
    1.1非饱和土水力-力学特性的物理机制问题的研究背景1
    1.2持水曲线及其影响因素的研究现状3
    1.2.1持水曲线的模型描述4
    1.2.2干湿循环的影响——以滞回特性为研究对象8
    1.2.3颗粒组成的影响11
    1.3非饱和渗透特性的模型描述13
    1.4土颗粒与水相互作用的理论描述、试验研究及数值模拟14
    1.5非饱和土有效应力的公式描述16
    1.6“土样-土颗粒-集合体”多层次分析模式的提出18
    1.6.1多层次分析模式的研究目标18
    1.6.2多层次分析模式的研究内容19
    1.6.3多层次分析模式的独到之处21
    参考文献22
    第2章密度、干湿循环、孔隙尺寸分布和应力对土样持水特性的影响32
    2.1初始干密度和干湿循环对黄土持水曲线的影响33
    2.1.1试验用土、仪器及方案33
    2.1.2试验结果分析及讨论35
    2.2颗粒级配、初始干密度和应力对持水曲线“滞回度”的影响39
    2.2.1试验用土、仪器及方法39
    2.2.2试验与研究方案40
    2.2.3对青藏黏土、全风化花岗岩和火山土的试验结果分析41
    2.3利用土的孔隙尺寸分布预测持水曲线的方法47
    2.3.1预测思路47
    2.3.2预测结果分析48
    2.4考虑应力引起孔隙比变化的持水曲线模型54
    2.4.1试验用土、仪器及研究方案54
    2.4.2对Saskatchewan粉土、Indian Head冰碛土和西安黄土的试验结果分析56
    2.4.3考虑应力引起孔隙比变化的持水曲线模型的推导思路59
    2.4.4模型的试验验证61
    2.5本章小结64
    参考文献66
    第3章土样在全含水率范围内持水及非饱和渗透特性的模型描述68
    3.1全含水率范围内持水特性的模型描述68
    3.1.1表征较高含水率范围内持水特性的传统模型68
    3.1.2建立表征全含水率范围内持水特性的修正模型69
    3.1.3门槛基质吸力和门槛体积含水率的确定69
    3.2全含水率范围内非饱和渗透特性的模型描述71
    3.2.1表征毛细流动对非饱和渗透贡献的传统模型71
    3.2.2表征薄膜流动对非饱和渗透贡献的修正模型72
    3.2.3建立表征全含水率范围内非饱和渗透特性的组合模型73
    3.3模型的验证与讨论73
    3.3.1修正持水曲线模型的试验验证74
    3.3.2修正（组合）非饱和渗透系数模型的试验验证77
    3.4本章小结81
    参考文献82
    第4章土颗粒与液桥相互作用的微观持水特性83
    4.1不等尺寸土颗粒间液桥的形状和受力分析84
    4.1.1充填角和固-液交界面的控制半径84
    4.1.2液桥体积的计算85
    4.1.3基质吸力的无量纲表达式86
    4.1.4毛细作用力的无量纲表达式86
    4.2理论模型的计算结果分析、讨论及验证87
    4.2.1矿物成分相同的土颗粒间无量纲的液桥体积与毛细作用力87
    4.2.2矿物成分不同的土颗粒间无量纲的液桥体积与毛细作用力89
    4.2.3土颗粒间水分与水蒸气的平衡90
    4.2.4理论模型的验证——表征球体颗粒间液桥毛细作用力与其间距的关系92
    4.3本章小结94
    参考文献94
    第5章均匀土颗粒集合体滞回持水特性的物理模型96
    5.1土颗粒集合体物理模型的理论基础96
    5.1.1两个相切接触的等径球体颗粒间毛细水的形态和受力96
    5.1.2等径球体颗粒集合体的增湿过程97
    5.1.3等径球体颗粒集合体内的体积关系97
    5.2表征均匀土颗粒集合体滞回持水曲线的物理模型99
    5.2.1对边界增湿过程的模拟99
    5.2.2对边界减湿过程的模拟103
    5.2.3对第1次扫描减湿过程的模拟106
    5.2.4对第1次扫描增湿过程的模拟107
    5.2.5对再次扫描增湿和减湿过程的模拟109
    5.2.6模型中参数的确定110
    5.3模型的验证111
    5.4本章小结117
    参考文献118
    第6章气、液、固及其交界面集合体的有效应力公式研究119
    6.1有效应力公式的推导119
    6.1.1各相及其交界面的守恒方程119
    6.1.2在Helmholtz自由能中考虑力-水耦合特性123
    6.1.3气、液、固及其交界面集合体的有效应力公式124
    6.2有效应力参数的确定129
    6.3有效应力公式的验证131
    6.4本章小结136
    参考文献137
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