非飽和黃土滲透性函數(shù)的試驗(yàn)研究.pdf

1、黃土高原是滑坡、崩塌等地質(zhì)災(zāi)害易發(fā)地區(qū)。自然降雨和灌溉都是滑坡的主要誘發(fā)因素。黃土區(qū)地下水位一般很深，水分在土體中的運(yùn)移屬于非飽和滲流。因此，研究降雨或灌溉條件下黃土邊坡的穩(wěn)定性，或水分在黃土中的分布運(yùn)移，都需要利用非飽和滲流理論。非飽和滲透系數(shù)是非飽和滲透方程的基本參數(shù)，與飽和滲透系數(shù)不同，它是含水率（或基質(zhì)吸力）的函數(shù)，需要用特定的量測(cè)方法。
　　本文通過室內(nèi)滲透試驗(yàn)，選用瞬態(tài)剖面法測(cè)定甘肅正寧地區(qū)重塑馬蘭黃土（Q3）的非飽和

2、滲透系數(shù)。試驗(yàn)裝置為一高2m，外徑25cm的圓柱形有機(jī)玻璃桶。土樣碾壓風(fēng)干，用0.5mm的篩篩入玻璃桶，一系列EC-5土壤水分探頭按5cm的間距預(yù)埋到土柱中。試驗(yàn)開始前，土樣頂部補(bǔ)給2500ml的水量，密封玻璃桶。然后每隔一段時(shí)間采集數(shù)據(jù)，記錄不同時(shí)刻土柱不同深度的含水率。同時(shí)在制樣盒中單獨(dú)配制土樣，其干密度與玻璃桶土柱相同，選擇張力計(jì)來測(cè)定基質(zhì)吸力。分別采用Fredlund& Xing、Gardner和Van Genuchten三種理

3、論方程來擬合該土水特征曲線。不同時(shí)刻土樣的總水頭剖面由實(shí)測(cè)的體積含水率和土水特征曲線計(jì)算得到?；谝陨先N擬合的土水特征曲線方程，利用瞬態(tài)剖面法分別計(jì)算獲得了相應(yīng)的非飽和滲透性曲線。同時(shí)，直接采用土水特征曲線法估算出相應(yīng)的非飽和滲透性曲線。并對(duì)以上兩種方法獲得的滲透性曲線進(jìn)行了比較。結(jié)果表明：基于Fredlund& Xing和Gardner的土水特征曲線方程，兩種方法的結(jié)果相差較大；而基于Van Genuchten的土水特征曲線方程，二

4、者趨勢(shì)相同，數(shù)值最接近。根據(jù)室內(nèi)滲透試驗(yàn)建立SEEP/W數(shù)值模型，選用試驗(yàn)得到的非飽和滲透性曲線作為模型的參數(shù)。設(shè)與室內(nèi)滲透試驗(yàn)相同的邊界條件，模擬土柱中水分的運(yùn)移，模擬結(jié)果與試驗(yàn)實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)吻合，表明瞬態(tài)剖面法測(cè)非飽和滲透系數(shù)是可行的；改變數(shù)值模型的邊界條件，研究土體中水分的運(yùn)移。結(jié)果發(fā)現(xiàn)模型中，邊界條件和土性一定的條件下，遠(yuǎn)離邊界一定距離存在一個(gè)平衡區(qū)域，當(dāng)平衡區(qū)域形成后，上部入滲不會(huì)改變其含水率，但會(huì)使底部隔水邊界處水位上升。這和黃土