非飽和黃土滲透性函數(shù)的試驗研究.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)，需要用特定的量測方法。
　　本文通過室內(nèi)滲透試驗，選用瞬態(tài)剖面法測定甘肅正寧地區(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。然后每隔一段時間采集數(shù)據(jù)，記錄不同時刻土柱不同深度的含水率。同時在制樣盒中單獨(dú)配制土樣，其干密度與玻璃桶土柱相同，選擇張力計來測定基質(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。不同時刻土樣的總水頭剖面由實測的體積含水率和土水特征曲線計算得到。基于以上三種擬合的土水特征曲線方程，利用瞬態(tài)剖面法分別計算獲得了相應(yīng)的非飽和滲透性曲線。同時，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、者趨勢相同，數(shù)值最接近。根據(jù)室內(nèi)滲透試驗建立SEEP/W數(shù)值模型，選用試驗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)果與試驗實測數(shù)據(jù)吻合，表明瞬態(tài)剖面法測非飽和滲透系數(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平衡區(qū)域，當(dāng)平衡區(qū)域形成后，上部入滲不會改變其含水率，但會使底部隔水邊界處水位上升。這和黃土