裂隙性黄土渗透特性试验研究

发布时间：2017-07-03 03:00

  本文关键词：裂隙性黄土渗透特性试验研究

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【摘要】：黄土滑坡灾害的发生多与水有关,土体含水量的增加是导致灾害发生的重要因素。土壤含水量是也影响植物生长的决定性因素,是建立合适的灌溉方案的基础。研究地下水的分布和运移也必须通过土体水分变化监测来实现。因此,研究土体水分运移规律具有非常重要的意义。本文通过泾阳南塬滑坡地质调查,掌握滑坡群后塬裂缝和落水洞的发育规律,试验研究确定适合测定土体含水率的传感器,用于研究土体渗流规律的土柱和现场入渗试验,对均质和裂隙土入渗规律进行总结分析。具体研究包括以下四个方面。1.详细调查泾阳南塬滑坡群后塬裂缝和落水洞发育规律,根据调查的GPS点位、测量结果以及素描图,绘制裂缝和落水洞分布图,确定裂缝和落水洞密集分布区域并进行详细分析。对于分布规律特殊区域,详细分析其滑坡发生次序和规律,发现其灾害发生较其他区域频繁。裂缝和落水洞的存在,为降雨或灌溉水下渗进入土体提供优势渗流通道,影响土体渗流规律,诱发滑坡等地质灾害。2.为了实现快速、持续、稳定并且准确的含水量数据监测,开展水分传感器性能测试试验。研究发现质量含水率、体积含水率、饱和度三个变量与传感器输出值(电压值或者介电常数)关系拟合公式,均以体积含水率拟合效果最优。干密度对拟合公式影响很小,当干密度在1.4~1.6g/cm3范围内,可采用统一标定公式。相比于厂家建议标定公式,针对试验土样进行特殊标定后,测量精度明显提高。通过不同安装和操作方式测试,规范传感器使用方法。3.为了提高现场和土柱入渗试验的效率和精度,本文设计研发新型模块化土体渗透性试验仪和易于安装和固定的防蒸发型双环入渗仪。新型土体渗透性试验仪,采用模块化的构件可满足均质土、裂隙土、垃圾土、冻土、互层土、含土工合成材料的土体等多种性质的土的渗流试验,且方便渗流工况和传感器布设方案的改变,因此设备利用率高,试验设备具有多样性和经济性等特点。张力计、水分计和气压计等传感器均很好的反应了入渗过程中水分的迁移规律和气压的变化。张力计测试结果是反应入渗深度变化最好的指标。水分计测试受制样干密度影响较大,当探针周围土体不够密实时,水分计曲线峰值段会有明显波动。4.为了测试土体更接近实际条件的渗透特性,本文以提高入渗试验精度为目标自主研发适合现场入渗试验的双环入渗仪,进行现场均质土和裂隙土入渗试验。均质土和裂隙土入渗速率变化均经历了快速降低、缓慢降低和保持稳定三个阶段。由于现场土体密度不均匀性,导致入渗速率降低过程中出现上下波动变化及后期测试入渗剖面含水率局部含水率偏大。无论均质土还是裂隙土,由于外环入渗有明显水平扩散且受土体密度不均性影响更大,内环入渗结果更准确。裂隙存在为入渗提供优势通道,裂隙土入渗速率明显高于均质土。采用SL237规范建议的两个公式计算现场土体饱和渗透系数结果明显偏大,其原因为将H3取定值,不考虑土体实际吸力变化。因此,H3取值需进一步的讨论。
【关键词】：泾阳南缘 裂缝 落水洞 裂隙黄土 水分传感器 土柱入渗 双环入渗
【学位授予单位】：长安大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：P642.22;TU411.4
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-18
• 1.1 选题背景10-11
• 1.2 国内外研究现状及问题11-15
• 1.2.1 非饱和渗流研究现状11-12
• 1.2.2 黄土裂隙成因机理研究现状12-13
• 1.2.3 黄土裂隙渗流研究现状13-15
• 1.2.4 裂隙性黄土渗透系数求解研究现状15
• 1.3 主要研究内容15-18
• 第二章 泾阳南塬区域环境地质条件18-29
• 2.1 研究区水文地质概况18-20
• 2.1.1 研究区位置18-19
• 2.1.2 地形地貌和地层岩性19
• 2.1.3 气象水文概况19-20
• 2.2 研究区滑坡后缘裂缝调查20-24
• 2.2.1 裂缝分布密度图20-23
• 2.2.2 裂缝发育特殊区段23-24
• 2.3 研究区滑坡后缘落水洞调查24-28
• 2.3.1 落水洞分布密度调查24-26
• 2.3.2 落水洞发育特殊区段26-28
• 2.4 本章小结28-29
• 第三章 土壤水分传感器性能试验测试29-48
• 3.1 水分传感器测量原理29-30
• 3.2 传感器调试校准试验方案设计30-34
• 3.2.1 传感器选型30-31
• 3.2.2 试验土样及方案31-34
• 3.3 校准实验结果分析34-45
• 3.3.1 传感器校准曲线的确定34-38
• 3.3.2 传感器测量体积测试38-39
• 3.3.3 传感器安装要求测试39-42
• 3.3.4 杂质对传感器测量影响42-43
• 3.3.5 传感器测量含水率不均匀土体43-45
• 3.4 水分计在渗流试验中的应用45-46
• 3.5 本章小结46-48
• 第四章 黄土入渗试验设备研制48-57
• 4.1 新型模块化土体渗透性试验仪开发和研制48-52
• 4.1.1 设计和研制背景48-49
• 4.1.2 试验装置组成及结构49-52
• 4.2 土柱入渗试验方案与过程52-55
• 4.3 新型现场入渗试验仪研制55-56
• 4.4 本章小结56-57
• 第五章 黄土现场入渗试验研究57-73
• 5.1 试验原理及过程57-61
• 5.1.1 试验方案及土性57-59
• 5.1.2 试验过程59-61
• 5.2 入渗试验结果分析61-72
• 5.2.1 均质土入渗61-65
• 5.2.2 裂隙土入渗65-71
• 5.2.3 均质土和裂隙土入渗试验结果对比分析71-72
• 5.3 渗透系数计算方法讨论72
• 5.4 本章小结72-73
• 结论与展望73-75
• 参考文献75-79
• 攻读学位期间取得的研究成果79-80
• 1. 发表的学术论文79
• 2. 主要参与的科研项目79-80
• 致谢80

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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  本文关键词：裂隙性黄土渗透特性试验研究

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本文编号：512088