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干湿循环对非饱和黄土渗透系数的影响研究

2021-01-29江肖鹏

水资源与水工程学报 2020年6期

景 静,孙 文,江肖鹏

(兰州交通大学 土木工程学院,甘肃 兰州 730070)

1 研究背景

西北地区黄土分布广泛,且大多处于地下水位以上,是典型的非饱和土。已有研究表明,渗透系数是反映非饱和土的重要材料参数[1],由于西北地区夏季降雨集中且环境温度高,使得黄土不断处于降雨入渗和水汽蒸发的循环过程中,导致黄土内部结构发生变化,最终影响其渗透特性和力学性能[2]。因此,研究干湿循环条件下非饱和黄土渗透系数的变化规律对解决西北地区各类岩土工程问题具有重要的现实意义。

基质吸力是区分饱和土和非饱和土的重要指标,在研究非饱和土渗透系数时,必须考虑基质吸力和体积含水量的关系。Rahardjo等[3]通过试验确定了不同粒径压实混合土的土-水特征曲线(soil-water characterisitic curve,SWCC),发现干密度和粒径分布均会影响SWCC的拟合参数;Sleep等[4]发现压实黏土的基质吸力较小时,土体的渗流速度更快;赵茜等[5]通过三轴渗透试验发现,干湿循环和冻融循环同时作用时,干湿循环发挥主导作用,冻融循环发挥促进作用;刘奉银等[6]和赵天宇等[7]通过对非饱和黄土进行干湿循环条件下的SWCC试验,提出了干湿循环条件下SWCC的滞回特性规律;赵文博等[8]进一步研究发现非饱和压实黄土试样的滞回圈会随着干湿循环次数的增加而逐渐变小;Zhang等[9]提出表征土壤渗透系数函数的3个基本指标分别为收缩曲线、体积含水量和饱和渗透系数;刘奉银等[10]利用非饱和土水气运动联合测试方法得到非饱和黄土渗透函数,同时考虑湿度和密度对渗透函数的综合影响;……

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