[发明专利]基于土体孔隙气的相对湿度测定非饱和土基质吸力的方法

说明书

本发明公开了一种基于土体孔隙气的相对湿度测定非饱和土基质吸力的方法，该方法基于非饱和土基质吸力u_c与土体孔隙气相的相对湿度h的关系方程，通过测量土体孔隙气相的相对湿度h，来确定非饱和土基质吸力u_c的值，为非饱和土基质吸力的测定提供了一种新方法。本发明有效简化测量基质吸力的操作步骤，同时具有成本低、易操作的优势。

技术领域

本发明涉及岩土工程技术领域，更具体的说是涉及非饱和土基质吸力的测定方法。

背景技术

基质吸力是非饱和土中水-土耦合作用的重要力学参数，是研究非饱和土的一个重要工具。非饱和土中存在一个水气分界面——收缩膜，收缩膜内外应力之差即为基质吸力，影响土体内基质吸力的因素有很多，其中主导基质吸力变化的因素为土体含水率。由于基质吸力的存在，非饱和土体的力学性能也随之发生变化，土体的抗压强度、抗剪强度都会受到基质吸力的很大影响。因此，对基质吸力的研究，是非饱和土体特征研究的核心。

目前，对基质吸力的测量方法主要有滤纸法、压力板仪法、张力计法、三轴仪法、电/热传导传感器法、渗析法、盐溶液气相法、离心机法等,其中被广泛使用的是滤纸法。用滤纸法测量基质吸力具有可测量吸力范围广、适用性强、数据精确等优势，但滤纸法测量周期长、操作复杂、不易准确定位测量结束点，技术难度比较高。

因此，如何提供一种测量周期短、操作简便的非饱和土基质吸力的测定方法是本领域技术人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种基于土体孔隙气的相对湿度测定非饱和土基质吸力的方法，通过测量土体孔隙气相的相对湿度，来确定非饱和土基质吸力的值。

为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种基于土体孔隙气的相对湿度测定非饱和土基质吸力的方法，包括以下步骤：

S1测量土体孔隙气相的相对湿度h及土体温度T；

S2根据测量得到的土体孔隙气相的相对湿度h及土体温度T计算非饱和土的基质吸力u_c。

优选的，步骤S1中测量土体孔隙气相的相对湿度h及土体温度T时，将相对湿度传感器和温度传感器埋置于土体内部，并在相对湿度传感器周围加装滤网以保证其不与土颗粒以及土中液态水接触。

优选的，步骤S1中土体孔隙气相的相对湿度h的测量仪器包括温湿度传感器、温湿度计、干湿球湿度计、露点仪。

优选的，步骤S1中相对湿度h及土体温度T的测量方式包括,实验室内测量和现场就地测量。

优选的，步骤S2中非饱和土的基质吸力u_c的计算公式为：u_c＝-ρ_wR_vTlnh，公式中ρ_w为水的密度，R_v为理想气体状态下的水蒸气气体常数。

经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种基于土体孔隙气的相对湿度测定非饱和土基质吸力的方法，可以有效简化测量基质吸力的操作步骤，同时具有成本低、易操作的优势。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1附图为本发明提供的方法流程图。

具体实施方式