论文部分内容阅读
摘 要：对近八年来研究黄土渗透系数具有代表性的文章进行分析总结，提出在探究黄土的重要性时其有效方法是干密度的渗透系数来比较。分析了在现有的阶段时间检测出黄土渗透系数的常用方法，并且得出黄土渗透系数本身的一些特性。
关键词：黄土研究 渗透系数 干密度 围压
中图分类号：TU441.4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（b）-0025-01
中国黄土地层全、厚度大、分布广而且工程性质特殊，广泛分布在西北、华北与东北地区，尤其集中分布在被称为中央黄土高原的陕西、甘肃以及宁夏等地区。平面上从山西、陕西和甘肃为主组成的“黄土高原”向外扩展，覆盖面积达6.3×105 km2，占中国陆地面积的6.6%。第四纪时期当地干旱、半干旱的气候环境为物质源的形成和以风成为主的物质搬运、黄土堆积及侵蚀作用创造了条件，造就今日独特的黄土地貌[1]。近年来，黄土地区的事故屡见不鲜，对我国国民经济建设造成重大的损失。加上国家实行的西部大开发政策，诸如引水工程、人工生态湖工程等大中型项目的建设，对于黄土的研究显得至关重要。
黄土的渗透系数是一个复杂的参数，不同地区和不同状态下的黄土，其渗透系数大不相同。对于不同地区干燥的黄土，其干密度不同而且内部可能含有小的孔隙或裂隙，所以他们的渗透系数不相同。当有水渗入时，黄土的渗透系数是一个恒定的值，此时的渗流量包括黄土颗粒吸水量和孔隙渗流量两部分。当黄土被浸湿，但尚未达到饱和时，其渗透系数将会发生变化。当黄土达到饱和时，其渗透系数又会发生变化，但此时，会变成一个定值。因此，提出黄土渗透系数的测定方法对黄土的研究至关重要。目前采用南55型渗透仪和三轴渗透实验仪测定黄土渗透系数是国内较为广泛和成熟的测量方法。
1 黄土渗透性研究进展
近年来，对黄土渗透性的研究成果有很多，如赵天宇[2]等在室内采用柔性壁渗透仪实测了膨润土改性黄土的渗透性能，其研究表明，实验初期样品的渗透系数在同一数量级上有较大波动，随着持续时间的增加，渗透系数趋于稳定，稳定后几乎不随时间的变化而变化；而且增大围压和渗透压可以引起改性黄土渗透系数在同一数量级上降低。根据甘肃大型引水工程渗水试验[5]，黄土渠道渗漏过程的规律为：长时间渗透过程中，渗透浸润浅的变化和渗漏量变化取决于黄土地层结构和黄土的自身微结构；长期渗透过程中，黄土层的渗透系数随时间而改变，因此k值不是常数。
王铁行[3]等在室内配制不同干密度的压实黄土样，采用水平土柱入渗法测试得到不同干密度黃土水分扩散率与体积含水量的关系。试验结果揭示：在干密度严重的情况下的，在渗透含水量较多的同时渗透力和扩散力是尤为显著的；相反体积含水量很少时，当体积含水量较小时，对渗透力没有影响但扩散力几本是没有。然后采用高速离心机法测试得到不同干密度黄土土-水特征曲线，并分析确定了非饱和黄土比水容。进一步回归得到黄土水分扩散率与干密度的关系及考虑干密度影响的非饱和黄土渗透系数的确定方法。最后分析了非饱和黄土渗透系数随干密度和体积含水量的变化规律，结果表明，渗透系数随着体积含水量的增大而单调加速增大，密实黄土的渗透系数对干密度的变化比较敏感。
李广冬等[4]根据杨凌地区黄土不同干密度下的常规渗透试验和三轴渗透试验，对比分析了围压和干密度对渗透系数的影响，用指数函数对围压和渗透系数的关系曲线进行了拟合，并推导出了饱和黄土干密度与渗透系数的函数关系。结果表明：在同等条件下，随着围压和干密度的增大，渗透系数减小，但其对渗透系数的影响会越来越小；干密度与渗透系数呈指数函数关系。郭鸿等在室内三抽渗透试验的基础上分析了典型地区饱和黄土的渗透性差异，通过研究并认识到：饱和黄土的渗透系数随围压和干密度的增加而减小；重塑性黄土制样所形成的层理结构促使了饱和黄土的渗透进程；饱和黄土的渗透系数自北向南，自西向东呈减小趋势。
2 结语
通过众多学者对黄土渗透性的研究得知。
（1）水在非饱和黄土中开始渗入时，渗透系数较大，随着持续时间的增加，渗透系数趋于稳定，稳定后几乎不随时间的变化而变化，到最后接近于常数。
（2）干密度和围压对黄土的渗透系数有很大的影响，随着围压和干密度的增大，渗透系数减小，但其对渗透系数的影响会越来越小。
（3）黄土的渗透系数随孔隙比的减小而减小，二者间成对数函数关系。黄土的初始含水量越小，其渗透系数越大，当含水量增加到某一值时，k值就不再降低。黄土各向异性，竖向孔隙比较发育，因此，垂直向渗透系数总大于水平向渗透系数，二者比值在3～30之间。当湿陷性黄土浸水发生湿陷变形后，竖向渗透系数将显著减小，二者差值逐渐缩小。
参考文献
[1] 徐张建，林在贯，张茂省.中国黄土与黄土滑坡[J].岩石力学与工程学报，2007（7）.
[2] 赵天宇，张虎元，严耿升，等.渗透条件对膨润土改性黄土渗透系数的影响[J].水文地质工程地质，2010（5）.
[3] 赵治海.某场地湿陷性黄土渗透系数测定方法比较[J].工程勘探，2006（增刊）.
[4] 王铁行，卢靖，张建锋.考虑干密度影响的人工压实非饱和黄土渗透系数的实验研究[J].岩石力学与工程学报，2006（11）.
[5] 郭鸿，骆亚生，李广冬.考虑地区差异性的饱和黄土三轴渗透试验研究[J].中国农村水利水电，2009（10）.
关键词：黄土研究 渗透系数 干密度 围压
中图分类号：TU441.4 文献标识码：A 文章编号：1674-098X（2014）01（b）-0025-01
中国黄土地层全、厚度大、分布广而且工程性质特殊，广泛分布在西北、华北与东北地区，尤其集中分布在被称为中央黄土高原的陕西、甘肃以及宁夏等地区。平面上从山西、陕西和甘肃为主组成的“黄土高原”向外扩展，覆盖面积达6.3×105 km2，占中国陆地面积的6.6%。第四纪时期当地干旱、半干旱的气候环境为物质源的形成和以风成为主的物质搬运、黄土堆积及侵蚀作用创造了条件，造就今日独特的黄土地貌[1]。近年来，黄土地区的事故屡见不鲜，对我国国民经济建设造成重大的损失。加上国家实行的西部大开发政策，诸如引水工程、人工生态湖工程等大中型项目的建设，对于黄土的研究显得至关重要。
黄土的渗透系数是一个复杂的参数，不同地区和不同状态下的黄土，其渗透系数大不相同。对于不同地区干燥的黄土，其干密度不同而且内部可能含有小的孔隙或裂隙，所以他们的渗透系数不相同。当有水渗入时，黄土的渗透系数是一个恒定的值，此时的渗流量包括黄土颗粒吸水量和孔隙渗流量两部分。当黄土被浸湿，但尚未达到饱和时，其渗透系数将会发生变化。当黄土达到饱和时，其渗透系数又会发生变化，但此时，会变成一个定值。因此，提出黄土渗透系数的测定方法对黄土的研究至关重要。目前采用南55型渗透仪和三轴渗透实验仪测定黄土渗透系数是国内较为广泛和成熟的测量方法。
1 黄土渗透性研究进展
近年来，对黄土渗透性的研究成果有很多，如赵天宇[2]等在室内采用柔性壁渗透仪实测了膨润土改性黄土的渗透性能，其研究表明，实验初期样品的渗透系数在同一数量级上有较大波动，随着持续时间的增加，渗透系数趋于稳定，稳定后几乎不随时间的变化而变化；而且增大围压和渗透压可以引起改性黄土渗透系数在同一数量级上降低。根据甘肃大型引水工程渗水试验[5]，黄土渠道渗漏过程的规律为：长时间渗透过程中，渗透浸润浅的变化和渗漏量变化取决于黄土地层结构和黄土的自身微结构；长期渗透过程中，黄土层的渗透系数随时间而改变，因此k值不是常数。
王铁行[3]等在室内配制不同干密度的压实黄土样，采用水平土柱入渗法测试得到不同干密度黃土水分扩散率与体积含水量的关系。试验结果揭示：在干密度严重的情况下的，在渗透含水量较多的同时渗透力和扩散力是尤为显著的；相反体积含水量很少时，当体积含水量较小时，对渗透力没有影响但扩散力几本是没有。然后采用高速离心机法测试得到不同干密度黄土土-水特征曲线，并分析确定了非饱和黄土比水容。进一步回归得到黄土水分扩散率与干密度的关系及考虑干密度影响的非饱和黄土渗透系数的确定方法。最后分析了非饱和黄土渗透系数随干密度和体积含水量的变化规律，结果表明，渗透系数随着体积含水量的增大而单调加速增大，密实黄土的渗透系数对干密度的变化比较敏感。
李广冬等[4]根据杨凌地区黄土不同干密度下的常规渗透试验和三轴渗透试验，对比分析了围压和干密度对渗透系数的影响，用指数函数对围压和渗透系数的关系曲线进行了拟合，并推导出了饱和黄土干密度与渗透系数的函数关系。结果表明：在同等条件下，随着围压和干密度的增大，渗透系数减小，但其对渗透系数的影响会越来越小；干密度与渗透系数呈指数函数关系。郭鸿等在室内三抽渗透试验的基础上分析了典型地区饱和黄土的渗透性差异，通过研究并认识到：饱和黄土的渗透系数随围压和干密度的增加而减小；重塑性黄土制样所形成的层理结构促使了饱和黄土的渗透进程；饱和黄土的渗透系数自北向南，自西向东呈减小趋势。
2 结语
通过众多学者对黄土渗透性的研究得知。
（1）水在非饱和黄土中开始渗入时，渗透系数较大，随着持续时间的增加，渗透系数趋于稳定，稳定后几乎不随时间的变化而变化，到最后接近于常数。
（2）干密度和围压对黄土的渗透系数有很大的影响，随着围压和干密度的增大，渗透系数减小，但其对渗透系数的影响会越来越小。
（3）黄土的渗透系数随孔隙比的减小而减小，二者间成对数函数关系。黄土的初始含水量越小，其渗透系数越大，当含水量增加到某一值时，k值就不再降低。黄土各向异性，竖向孔隙比较发育，因此，垂直向渗透系数总大于水平向渗透系数，二者比值在3～30之间。当湿陷性黄土浸水发生湿陷变形后，竖向渗透系数将显著减小，二者差值逐渐缩小。
参考文献
[1] 徐张建，林在贯，张茂省.中国黄土与黄土滑坡[J].岩石力学与工程学报，2007（7）.
[2] 赵天宇，张虎元，严耿升，等.渗透条件对膨润土改性黄土渗透系数的影响[J].水文地质工程地质，2010（5）.
[3] 赵治海.某场地湿陷性黄土渗透系数测定方法比较[J].工程勘探，2006（增刊）.
[4] 王铁行，卢靖，张建锋.考虑干密度影响的人工压实非饱和黄土渗透系数的实验研究[J].岩石力学与工程学报，2006（11）.
[5] 郭鸿，骆亚生，李广冬.考虑地区差异性的饱和黄土三轴渗透试验研究[J].中国农村水利水电，2009（10）.