饱和与非饱和状态重庆紫色土渗透特性的试验研究

发布时间：2020-09-18 19:28

　　紫色土广泛分布于我国西南地区,土层浅薄,在大气营力(如风化、剥蚀、干湿交替等)及各种化学、生物作用下,土体易发生崩解及蚀变,导致土壤结构松散,常引起山体滑坡和水土流失等自然灾害。渗透特性是土的主要水力特性指标之一,反映了土体的透水能力,是研究滑坡和评估水土流失效应的重要参数。论文以重庆紫色土为研究对象,通过模拟不同降雨强度和覆土深度,对影响紫色土渗透特性的因素进行了较为全面的分析研究。主要研究内容如下:首先,利用多功能三轴仪,分别研究了围压(50、100、150、200、250 k Pa),渗透压(20、30、40、50 k Pa),轴压(0、25、50k Pa)对重塑重庆紫色土渗透特性的影响,结果表明:(1)围压会使土颗粒发生错动、重排,从而压密土体,对渗透系数产生显著影响,随着围压的增加,土体渗透系数迅速减小,但当围压增大到一定值,土体渗透系数减小的幅度降低,并趋于稳定;(2)渗透压对紫色土的渗透系数影响不大;(3)覆土深度的增加使得土体受到的轴向压力增大,从而导致土被进一步压密,土体的渗透系数减小。考虑围压和轴压的耦合作用,当围压较小时,轴压的增大对紫色土渗透系数减小的影响明显;围压较大时,由于土体本身受到了一定的挤密作用,从而抑制轴压对渗透系数的影响效应。其次,自主设计、研发了土体瞬时渗透特性测试仪,直接测定非饱和土的渗透系数和土水特征曲线。模拟不同降雨条件(5mm/h、15mm/h、30mm/h),得到了不同降雨强度下入渗率、累积入渗量、浸润峰随时间变化的曲线及监测部位体积含水率和吸力的变化规律;进而分析非饱和状态下重塑重庆紫色土的渗透性和持水性等水力特性,结果表明:(1)在土体初始含水率相同的情况下,降雨强度会影响入渗率,降雨强度越大,入渗率越大;土体的入渗率与含水率有关,含水率越低的土体,其入渗率越大。不同降雨强度下,土体的累积入渗量不同,降雨强度越大,水在土体内的累积入渗量越大,且累积入渗量增大的幅度也越大;(2)从体积含水率时程曲线和吸力随时间的变化曲线可知,不同降雨强度下,水流入渗到同一监测点的时间不同,说明降雨强度越大,水入渗速率越快;且降雨强度越大时,含水率增大到某一稳定值的数值也越大;(3)降雨强度虽然会影响水在土体的渗透速率,但并不会影响紫色土的渗透系数和持水性能;针对非饱和状态的紫色土,发现体积含水率?与渗透系数的对数lgk之间存在线性关系。拟合的线性方程,可以应用于工程的渗流分析。多种因素对紫色土渗透特性影响规律的研究结果,可为滑坡和水土流失防治方法的研究提供科学依据。
【学位单位】：西南大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TU43

【参考文献】