含水率较高的土体对应的基质吸力小，内部孔隙水压低。Fredlund和Rahardjo（1993），Delage和Cui（2000）介绍了可以量测低孔隙水压的技术，利用饱和陶土板可保持水相连续，阻隔气体通过的功能，分离气相和水相，从而测得土体内部的孔隙水压。
图1.6 微型高量程张力计（Cui等，2008a）
图1.7 高含水率土体基质吸力测试装置示意图
高含水率土体基质吸力（Moisture Tension）测试装置如图1.7所示（Sun等，2017），主要包含试样室、水位量测体变管、用于校正蒸发的校正管、水箱及管路、连接件等。试样室内径为70mm，下部放置进气值为50kPa的陶土板，体变管、校正管内径为6mm。仪器放置于恒温的房间（20℃±1℃）。为减少蒸发，装样后在试样室上方覆盖黑色的氯丁橡胶帽。试验采用脱气蒸馏水。试验过程中，没有外荷载施加于试样。试验过程中记录室温、湿度及体变管和校正管内水位。因为试样厚度较小（约15mm），可认为试样中的基质吸力均匀分布（Feia等，2014）。
1.2.2.1 装样及测试步骤
（1）试验开始前，应使陶土板内部孔隙饱和。将陶土板浸没于蒸馏水内，用抽真空饱和法以1个负大气压抽气8h以上。
（2）在饱和后的陶土板周边均匀涂抹硅脂，缓缓将其压入试样室环壁下部，确保陶土板外缘与内壁紧密贴合，组装试样室，用压板、螺栓将试样室环壁固定在基座上。
（3）将安装好的试样室放置于盛有脱气蒸馏水的容器中，水位超过压板顶面，但不超过容器的顶面，如图1.8（b）所示。用脱气水冲刷软管、体变管和试样室陶土板下方水室，排净管路中的气泡，关闭出水阀3，如图1.7所示，然后用脱气蒸馏水充满整个管路。关闭水箱至体变管的阀门1。保持阀门2处于打开的状态，确保陶土板在体变管中水头作用下始终处于饱和状态。调节体变管中的水头高度，使其与陶土板顶面高度齐平，关闭阀门2。校正管中的水位高度尽量与体变管中的水位高度相同，用来校正蒸发量。为尽量避免蒸发，体变管、校正管开口处均用保鲜膜塞住。
图1.8 高含水率土体基质吸力测试装置组成构件及试样安装过程图片
（4）装样前，将泥浆样装满已知体积的塑料盒，轻轻振捣，使气泡跑出，抹平后称其质量；取部分土样用烘干法测量初始含水率；由此计算得到泥浆样的初始孔隙比和干密度。
（5）开始装样。擦拭陶土板表面的水珠，在试样室内装入一定质量的泥浆样，轻轻振捣，使气泡跑出，并在试样室上表面覆盖氯丁橡胶，如图1.8（b）所示，装样完成。
（6）记录初始体变管和校正管的水位刻度。打开进水阀门2，按5s、10s、30s、1min、2min、4min、8min、16min、32min、1h、2h、4h、8h、16h、32h、…的时间间隔记录体变管和校正管的水位刻度，得到水位随时间的变化曲线。当体变管中水位保持不变，即水位-时间曲线达到近乎水平时，基质吸力测试试验停止。试验结束后，取部分土样用烘干法测拆样时的含水率。
Richards（1931）在研究流体通过多孔介质中毛细管传导作用时，首次将Darcy定律引入到非饱和土壤水的流动中，并与Buckingham的能量法结合，提出了描述非饱和土渗流的Richards方程。Richards方程是一类高度非线性方程，其一般形式为(www.xing528.com)
式中 z——重力场方向正向朝上的坐标；
θ——土体体积含水率；
h——压力水头；
kw——土体水相渗透系数；
kwz——沿z方向的土体水相渗透系数；
∇2——拉普拉斯算子，∇2h＝∂h2/∂x2＋∂h2/∂y2＋∂h2/∂z2。
装样时，体变管的水位刻度与土样上表面齐平，试验结束后，土体基质吸力的作用使得稳定后的体变管的水位刻度低于装样时的高度。根据Richards（1931）的定义，试样室内泥浆样上表面对应的体变管刻度与最终稳定时刻度的差值为土样的孔隙水压对应的水头降，即土样的基质吸力。
1.2.2.2 高含水率土体基质吸力量测试验实例
Sun等（2017）分别对1.0、1.2和1.5倍液限含水率的Jossigny粉土泥浆重塑样用上述测试装置进行了基质吸力的量测。
图1.9 不同高含水率试样基质吸力量测过程中水位的变化曲线
图1.10 最终水位降与含水率的关系
图1.9为不同高含水率试样基质吸力量测过程中水位的变化曲线，图1.9（a）为H-lg t坐标图，图1.9（b）为H-t坐标图。在图1.9（a）半对数坐标图中可以清晰地看出体变管中水位的时程曲线，表征了测试刚开始时静止水压力与基质吸力共同作用，当基质吸力占据优势后，水位在基质吸力的作用下开始下降。图1.10显示了最终水位降与含水率间的关系，随着含水率的升高，土样中基质吸力降低，吸力引起的水位降也随之减小。
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